【文章內(nèi)容簡介】 據(jù)研究問題的性質(zhì)不同，頻率P與重現(xiàn)期T的關(guān)系有兩種表示方法。 當(dāng)為了防洪研究暴雨洪水問題時(shí)，一般設(shè)計(jì)頻率P＜50％，則 （4—4—14）式中：T――重現(xiàn)期，年； ――頻率，％。（2）當(dāng)考慮水庫興利調(diào)節(jié)研究枯水問題時(shí)，設(shè)計(jì)頻率P＞50％，則 （4—4—15）第六節(jié) 水文頻率計(jì)算適線法適線法(或稱配線法)是以經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)為基礎(chǔ),在一定的適線準(zhǔn)則下,求解與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合最優(yōu)的頻率曲線參數(shù),是我國估計(jì)水文頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)的主要方法。適線法主要有兩大類,即目估適線法和優(yōu)化適線法。一、目估適線法目估配線法的作法與步驟目估配線法又稱目估適線法，是以經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)為基礎(chǔ)，給它們選配一條符合較好的理論頻率曲線，并以此來估計(jì)水文要素總體的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。具體步驟如下： （1）將實(shí)測資料由大到小排列，計(jì)算各項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率，在頻率格紙上點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)（縱坐標(biāo)為變量的取值，橫坐標(biāo)為對應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)頻率） （2）選定水文頻率分布線型（一般選用皮爾遜Ⅲ型）。 （3）先采用矩法或其它方法估計(jì)出頻率曲線參數(shù)的初估值、Cv，而Cs憑經(jīng)驗(yàn)初選為Cv的倍數(shù)。（4）根據(jù)擬定的、cv和cs，查附表1或附表2，計(jì)算值。以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，即可得到頻率曲線。將此線畫在繪有經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)的圖上，看與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合的情況 。若不理想，可通過調(diào)整、cv和cs點(diǎn)繪頻率曲線。（5）最后根據(jù)頻率曲線與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)的配合情況 ，從中選出一條與經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)配合較好的曲線作為采用曲線，相應(yīng)于該曲線的參數(shù)便看作是總體參數(shù)的估值。（6）求指定頻率的水文變量設(shè)計(jì)值。2．統(tǒng)計(jì)參數(shù)對頻率曲線的影響為了避免配線時(shí)調(diào)整參數(shù)的盲目性，必須了解皮爾遜Ⅲ型分布的統(tǒng)計(jì)參數(shù)對頻率曲線的影響。 （1）均值對頻率曲線的影響當(dāng)皮爾遜Ⅲ型頻率曲的兩個(gè)參數(shù)cv和cs不變時(shí)，由于均值的不同，可以使頻率曲線發(fā)生很大的變化，如圖4－6—1所示。 圖4—6—1 均值對頻率曲線的影響 （說明：隨著變化，曲線作相應(yīng)變化。）（2）變差系數(shù)cv對頻率曲線的影響為了消除均值的影響，我們以模比系數(shù)K為變量繪制頻率曲線，如圖4－6—2所示。圖中cs=。cv=0時(shí)，隨機(jī)變量的取值都等于均值，此時(shí)頻率曲線即為k=1的一條水平線，隨著cv的增大，頻率曲線的偏離程度也隨之增大，曲線顯得越來越陡。 圖4—6—2 變差系數(shù)cv對頻率曲線的影響（說明：隨著Cv變化，曲線作相應(yīng)變化。）（3）偏態(tài)系數(shù)cs對頻率曲線的影響圖4－6—3表示cv=。從圖中可以看出，正偏情況下，cs愈大，均值（即圖中k=1）對應(yīng)的頻率愈小，頻率曲線的中部愈向左偏，且上段愈陡，下段愈平緩。 圖4—6—3 偏態(tài)系數(shù)cs對頻率曲線的影響 （說明：隨著Cs變化，曲線作相應(yīng)變化。）第七章 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水第一節(jié) 概 述 設(shè)計(jì)洪水是指水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)中所指定的各種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水。合理分析計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，是水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中首先要解決的問題。1994年共同制訂了GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》作為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，自1995年1月1日起施行。GB50201—94根據(jù)工程規(guī)模、效益和在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性，將水利水電樞紐工程分為五等，其等別見表9—l。水利水電樞紐工程的水工建筑物，根據(jù)所屬樞紐工程的等別，作用和重要性分為五級，其級別見表92。 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)建筑物級別選定不同頻率作為防洪標(biāo)準(zhǔn)。這樣，把洪水作為隨機(jī)現(xiàn)象，以概率形式估算未來的設(shè)計(jì)值，同時(shí)以不同頻率來處理安全和經(jīng)濟(jì)的關(guān)系。 當(dāng)河流發(fā)生比設(shè)計(jì)洪水更大的洪水時(shí)，選定一個(gè)非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，算出的洪水稱為非常運(yùn)用洪水或校核洪水。GB5020194規(guī)定的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)見表93。 設(shè)計(jì)洪水包括設(shè)計(jì)洪峰流量、不同時(shí)段設(shè)計(jì)洪量及設(shè)計(jì)洪水過程線三個(gè)要素。推求設(shè)計(jì)洪水的方法有兩種類型，即由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水和由暴雨資料推求設(shè)計(jì)洪水。當(dāng)必須采用可能最大洪水作為非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則由水文氣象資料推求可能最大暴雨，然后計(jì)算可能最大洪水。第二節(jié) 設(shè)計(jì)洪峰流量及設(shè)計(jì)洪量的推求 由流量資料推求設(shè)計(jì)洪峰及不同時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量，可以使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值，一般稱為洪水頻率計(jì)算。 一、資料審查 資料的可靠性之外，還要審查資料的一致性和代表性。 為使洪水資料具有一致性，要在調(diào)查觀測期中，洪水形成條件相同，當(dāng)使用的洪水資料受人類活動(dòng)如修建水工建筑物、整治河道等的影響有明顯變化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行還原計(jì)算，使洪水資料換算到天然狀態(tài)的基礎(chǔ)上。 洪水資料的代表性，反映在樣本系列能否代表總體的統(tǒng)計(jì)特性，而洪水的總體又難獲得。一般認(rèn)為，資料年限較長，并能包括大、中、小等各種洪水年份，則代表性較好。此可見，通過古洪水研究，歷史洪水調(diào)查，考證歷史文獻(xiàn)和系列插補(bǔ)延長等增加洪水列的信息量方法，是提高洪水系列代表性的基本途徑。 二、樣本選取在設(shè)計(jì)時(shí)段以內(nèi)，還必須確定一些控制時(shí)段，即洪水過程對工程調(diào)洪后果起控制作用的時(shí)段，這些控制時(shí)段洪量應(yīng)具有相同的設(shè)計(jì)頻率。同一年內(nèi)所選取的控制時(shí)段洪量，可發(fā)生在同一次洪水中，也可不發(fā)生在同一次洪水中，關(guān)鍵是選取其最大值。例如，圖9—l中最大1天洪量與3天、5天洪量不屬于同一次洪水。 三、特大洪水的處理 特大洪水一般指的是歷史洪水，但是在實(shí)測洪水系列中，若有大于歷史洪水或數(shù)值相當(dāng)大的洪水，也作為特大洪水。 特大洪水處理的關(guān)鍵是特大洪水重現(xiàn)期的確定和經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算。所謂重現(xiàn)期是指某隨機(jī)變量的取值在長時(shí)期內(nèi)平均多少年出現(xiàn)一次，又稱多少年一遇。特大洪水中歷史洪水的數(shù)值確定以后，要分析其在某一代表年限內(nèi)的大小序位，以便確定洪水的重現(xiàn)期。 四、頻率曲線線型選擇樣本系列各項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率確定之后，就可以在機(jī)率格紙上確定經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)的位置。點(diǎn)繪時(shí)，可以不同符號分別表示實(shí)測、插補(bǔ)和調(diào)查的洪水點(diǎn)據(jù)，其為首的若干個(gè)點(diǎn)據(jù)應(yīng)標(biāo)明其發(fā)生年份。通過點(diǎn)據(jù)中心，可以目估繪制出一條光滑的曲線，稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。由于經(jīng)驗(yàn)頻率曲線是由有限的實(shí)測資料算出的，當(dāng)求稀遇設(shè)計(jì)洪水?dāng)?shù)值時(shí)，需要對頻率曲線進(jìn)行外延，而經(jīng)驗(yàn)頻率曲線往往不能滿足這一要求，為使設(shè)計(jì)工作規(guī)范化，便于各地設(shè)計(jì)洪水估計(jì)結(jié)果有可比性，世界上大多數(shù)國家根據(jù)當(dāng)?shù)亻L期洪水系列經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)擬合情況，選擇一種能較好地?cái)M合大多數(shù)系列的理論線型，以供本國或本地區(qū)有關(guān)工程設(shè)計(jì)使用。 五、頻率曲線參數(shù)估計(jì) 在洪水頻率計(jì)算中，我國規(guī)范統(tǒng)一規(guī)定采用適線法。適線法有兩種：一種是經(jīng)驗(yàn)適線法(或稱目估適線法)，另一種是優(yōu)化適線法。經(jīng)驗(yàn)適線法是在經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)和頻率曲線線型確定之后，通過調(diào)整參數(shù)使曲線與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)配合得最好，此時(shí)的參數(shù)就是所求的曲線線型的參數(shù)，從而可以計(jì)算設(shè)計(jì)洪水值。適線法的原則是盡量照顧點(diǎn)群的趨勢，使曲線通過點(diǎn)群中心，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)與曲線線型不能全面擬合時(shí)，可側(cè)重考慮上中部分的較大洪水點(diǎn)據(jù)，對調(diào)查考證期內(nèi)為首的幾次特大洪水，要作具體分析。一般說來，年代愈久的歷史特大洪水加入系列進(jìn)行配線，對合理選定參數(shù)的作用愈大，但這些資料本身的誤差可能較大。因此，在適線時(shí)不宜機(jī)械地通過特大洪水點(diǎn)據(jù)，否則使曲線對其他點(diǎn)群偏離過大，但也不宜脫離大洪水點(diǎn)據(jù)過遠(yuǎn)。 六、推求設(shè)計(jì)洪峰、洪量 欄。 第三節(jié) 設(shè)計(jì)洪水過程線的推求 設(shè)計(jì)洪水過程線是指具有某一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水過程線。但是，洪水過程線的形狀干變?nèi)f化，且洪水每年發(fā)生的時(shí)間也不相同，是一種隨機(jī)過程，目前尚無完善的方法直接從洪水過程線的統(tǒng)計(jì)規(guī)律求出一定頻率的過程線。盡管已有人從隨機(jī)過程的角度，對過程線作模擬研究，但尚未達(dá)到實(shí)用的目的。為了適應(yīng)工程設(shè)計(jì)要求，目前仍采用放大典型洪水過程線的方法，使其洪峰流量和時(shí)段洪水總量的數(shù)值等于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的頻率值，即認(rèn)為所得的過程線是待求的設(shè)計(jì)洪水過程線。 放大典型洪水過程線時(shí)，根據(jù)工程和流域洪水特性，可選用同頻率放大法或同倍比放大法。 一、典型洪水過程線的選擇 ， ，典型洪水過程線是放大的基礎(chǔ)，從實(shí)測洪水資料中選擇典型時(shí)，資料要可靠，同時(shí)應(yīng)考慮下列條件： (1)選擇峰高量大的洪水過程線，其洪水特征接近于設(shè)計(jì)條件下的稀遇洪水情況。 (2)要求洪水過程線具有一定的代表性，即它的發(fā)生季節(jié)、地區(qū)組成、洪峰次數(shù)、峰量關(guān)系等能代表本流域上大洪水的特性。 (3)從水庫防洪安全著眼，選擇對工程防洪運(yùn)用較不利的大洪水典型，如峰型比較集中，主峰靠后的洪水過程。 一般按上述條件初步選取幾個(gè)典型，分別放大，并經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，取其中偏于安全的作為設(shè)計(jì)洪水過程線的典型。 二、放大方法 目前采用的典型放大方法有峰量同頻率控制方法(簡稱同頻率放大法)和按峰或量同倍比控制方法(簡稱同倍比放大法)。 1．同頻率放大法 此法要求放大后的設(shè)計(jì)洪水過程線的峰和不同時(shí)段(1天、3天、…)的洪量均分別等于設(shè)計(jì)值。具體做法是先由頻率計(jì)算求出設(shè)計(jì)的洪峰值和不同時(shí)段的設(shè)計(jì)洪量值、…，并求典型過程線的洪峰，和不同時(shí)段的洪量、…，然后按洪峰、最大1天洪量、最大3天洪量、…的順序，采用以下不同倍比值分別將典型過程進(jìn)行放大。 洪峰放大倍比為： (910) 最大一天洪量放大倍比為： （911） 最大三天洪量中除最大一天外，其余兩天的放大倍比為： （912） 以上說明，最大l天洪量包括在最大3天洪量之中，同理，最大3天洪量包括在最大7天洪量之中，得出的洪水過程線上的洪峰和不同時(shí)段的洪量，恰好等于設(shè)計(jì)值。時(shí)段劃分視過程線的長度而定，但不宜太多，一般以3段或4段為宜。由于各時(shí)段放大倍比不相等，放大后的過程線在時(shí)段分界處出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，此時(shí)可徒手修勻，修勻后仍應(yīng)保持洪峰和各時(shí)段洪量等于設(shè)計(jì)值。如放大倍比相差較大，要分析原因，采取措施，消除不合理的現(xiàn)象。 [例9—2]某水庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)P＝1％的洪峰和1天、3天、7天洪量，以及典型洪水過程線的洪峰和1天、3天、7天洪量列于表9—8。要求用分時(shí)段同頻率放大法，推求P＝1％的設(shè)計(jì)洪水過程線。首先，計(jì)算洪峰和各時(shí)段洪量的放大倍比。 其次，將典型洪水過程線的洪峰和不同時(shí)段的洪量乘以相應(yīng)的放大系數(shù)，得放大的設(shè)計(jì)洪水過程線（見圖95）。由于各時(shí)段放大倍比值不同，時(shí)段分界處出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，可徒手修勻（見圖95）的虛線，最后得所求的設(shè)計(jì)洪水過程線。2． 同倍比放大法此法是按洪峰或洪量同一個(gè)倍比放大典型洪水過程線的各縱坐標(biāo)值，從而求得設(shè)計(jì)洪水過程線。因此，此法的關(guān)鍵在于確定以誰為主的放大倍比值。如果以洪峰控制，其放大倍比為： （913）其中 以峰控制的放大系數(shù)； 其余符號意義同前。 如果以量控制，其放大倍比為： （914）式中及——以量控制的放大系數(shù)； ——控制時(shí)段t的設(shè)計(jì)洪量； ——典型過程線在控制時(shí)段t的最大洪量。 采用同倍比放大時(shí)，若放大后洪峰或某時(shí)段洪量超過或低于設(shè)計(jì)很多，且對調(diào)洪結(jié)果影響較大時(shí)，應(yīng)另選典型。在上述兩種方法中，用同頻率放大法求得的洪水過程線，比較符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算成果較少受所選典型不同的影響，但改變了原有典型的雛形，適用于峰量均對水工建筑物防洪安全起控制作用的工程。同倍比放大法計(jì)算簡便，適用于峰量關(guān)系較好的河流，以及防洪安全主要由洪峰或某時(shí)段洪量控制的水工建筑物。 第五節(jié)人庫設(shè)計(jì)洪水 一、入庫洪水的概念 水庫防洪設(shè)計(jì)一般是以壩址設(shè)計(jì)洪水為依據(jù)。但水庫建成后，洪水是從水庫周邊匯入水庫，而不是壩址斷面的洪水，這些從水庫周邊匯入水庫(包括入庫斷面)的洪水稱為入庫洪水，它與壩址洪水有一定的差別，差異程度與水庫特性及典型洪水的時(shí)空分布有關(guān)。用人庫洪水作為設(shè)計(jì)依據(jù)更符合建庫后的實(shí)際情況，特別是對壩址洪水與人庫洪水差別較大的湖泊型水庫更為必要。 第八章 流域產(chǎn)匯流計(jì)算內(nèi)容簡介研究對象本章從定量上研究降雨形成徑流的原理和計(jì)算方法，包括流域的產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算。產(chǎn)流計(jì)算主要研究流域上降雨扣除植物截留、下滲、填洼等損失，轉(zhuǎn)化為凈雨過程的計(jì)算方法。匯流計(jì)算主要研究凈雨沿地面和地下匯入河網(wǎng)，并經(jīng)河網(wǎng)匯集形成流域出口斷面徑流過程的計(jì)算方法。研究內(nèi)容；；； 。1. 流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本內(nèi)容與流程由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體上分為兩個(gè)步驟：①產(chǎn)流計(jì)算：降雨扣除截留、填洼、下滲、蒸發(fā)等損失之后，剩下的部分稱為凈雨，在數(shù)量上等于它所形成的徑流深。在我國常稱凈雨量為產(chǎn)流量，降雨轉(zhuǎn)化為凈雨的過程為產(chǎn)流過程，關(guān)于凈雨的計(jì)算稱之為產(chǎn)流計(jì)算。②匯流計(jì)算：凈雨沿著地面和地下匯入河網(wǎng)，然后經(jīng)河網(wǎng)匯流形成流域出口的徑流過程，這個(gè)流域匯流過程的計(jì)算稱之為匯流計(jì)算。它們之間的聯(lián)系可簡明地表示成圖711所示的流程圖。圖711由降雨過程推求徑流過程流程圖2. 流域產(chǎn)匯流計(jì)算的基本思路流域產(chǎn)匯流問題的內(nèi)容十分豐富。這里僅介紹目前使用比較普遍和比較成熟的計(jì)算方法及其原理。產(chǎn)流計(jì)算的方法有降雨徑流相關(guān)圖法和初損后損法等；匯流計(jì)算的重點(diǎn)是單位線法和瞬時(shí)單位線法。無論產(chǎn)流計(jì)算還是匯流計(jì)算，基本思路都是，先從實(shí)際降雨徑流資料出發(fā)，分析產(chǎn)流或匯流的規(guī)律；然后，用于設(shè)計(jì)條件時(shí)，則可由設(shè)計(jì)暴雨推求設(shè)計(jì)洪水，用于預(yù)報(bào)時(shí)，則由實(shí)際暴雨預(yù)報(bào)洪水。 流域產(chǎn)匯流計(jì)算基本資料的整理與分析內(nèi)容提要流域產(chǎn)匯流計(jì)算一般需要先對實(shí)測暴雨、徑流和蒸發(fā)等資料做一定的整理分析，以便 在定量上研究它們之間的因果關(guān)系和規(guī)律。