【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，一般設(shè)計頻率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，設(shè)計頻率P＞50％，則 （4—4—15）第六節(jié) 水文頻率計算適線法適線法(或稱配線法)是以經(jīng)驗頻率點據(jù)為基礎(chǔ),在一定的適線準(zhǔn)則下,求解與經(jīng)驗點據(jù)擬合最優(yōu)的頻率曲線參數(shù),是我國估計水文頻率曲線統(tǒng)計參數(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)驗頻率點據(jù)為基礎(chǔ)，給它們選配一條符合較好的理論頻率曲線，并以此來估計水文要素總體的統(tǒng)計規(guī)律。具體步驟如下： （1）將實測資料由大到小排列，計算各項的經(jīng)驗頻率，在頻率格紙上點繪經(jīng)驗點據(jù)（縱坐標(biāo)為變量的取值，橫坐標(biāo)為對應(yīng)的經(jīng)驗頻率） （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出頻率曲線參數(shù)的初估值、Cv，而Cs憑經(jīng)驗初選為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)驗點據(jù)的圖上，看與經(jīng)驗點據(jù)配合的情況 。若不理想，可通過調(diào)整、cv和cs點繪頻率曲線。（5）最后根據(jù)頻率曲線與經(jīng)驗點據(jù)的配合情況 ，從中選出一條與經(jīng)驗點據(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)計值。2．統(tǒng)計參數(shù)對頻率曲線的影響為了避免配線時調(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型頻率曲的兩個參數(shù)cv和cs不變時，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，隨機變量的取值都等于均值，此時頻率曲線即為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)計洪水第一節(jié) 概 述 設(shè)計洪水是指水利水電工程規(guī)劃、設(shè)計中所指定的各種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的洪水。合理分析計算設(shè)計洪水，是水利水電工程規(guī)劃設(shè)計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)計時根據(jù)建筑物級別選定不同頻率作為防洪標(biāo)準(zhǔn)。這樣，把洪水作為隨機現(xiàn)象，以概率形式估算未來的設(shè)計值，同時以不同頻率來處理安全和經(jīng)濟的關(guān)系。 當(dāng)河流發(fā)生比設(shè)計洪水更大的洪水時，選定一個非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)進行計算，算出的洪水稱為非常運用洪水或校核洪水。GB5020194規(guī)定的校核洪水標(biāo)準(zhǔn)見表93。 設(shè)計洪水包括設(shè)計洪峰流量、不同時段設(shè)計洪量及設(shè)計洪水過程線三個要素。推求設(shè)計洪水的方法有兩種類型，即由流量資料推求設(shè)計洪水和由暴雨資料推求設(shè)計洪水。當(dāng)必須采用可能最大洪水作為非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)時，則由水文氣象資料推求可能最大暴雨，然后計算可能最大洪水。第二節(jié) 設(shè)計洪峰流量及設(shè)計洪量的推求 由流量資料推求設(shè)計洪峰及不同時段的設(shè)計洪量，可以使用數(shù)理統(tǒng)計方法，計算符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值，一般稱為洪水頻率計算。 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如修建水工建筑物、整治河道等的影響有明顯變化時，應(yīng)進行還原計算，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，考證歷史文獻和系列插補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)計時段以內(nèi)，還必須確定一些控制時段，即洪水過程對工程調(diào)洪后果起控制作用的時段，這些控制時段洪量應(yīng)具有相同的設(shè)計頻率。同一年內(nèi)所選取的控制時段洪量，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)驗頻率計算。所謂重現(xiàn)期是指某隨機變量的取值在長時期內(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的經(jīng)驗頻率確定之后，就可以在機率格紙上確定經(jīng)驗頻率點據(jù)的位置。點繪時，可以不同符號分別表示實測、插補和調(diào)查的洪水點據(jù)，其為首的若干個點據(jù)應(yīng)標(biāo)明其發(fā)生年份。通過點據(jù)中心，可以目估繪制出一條光滑的曲線，稱為經(jīng)驗頻率曲線。由于經(jīng)驗頻率曲線是由有限的實測資料算出的，當(dāng)求稀遇設(shè)計洪水?dāng)?shù)值時，需要對頻率曲線進行外延，而經(jīng)驗頻率曲線往往不能滿足這一要求，為使設(shè)計工作規(guī)范化，便于各地設(shè)計洪水估計結(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)驗點據(jù)擬合情況，選擇一種能較好地擬合大多數(shù)系列的理論線型，以供本國或本地區(qū)有關(guān)工程設(shè)計使用。 五、頻率曲線參數(shù)估計 在洪水頻率計算中，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)驗適線法(或稱目估適線法)，另一種是優(yōu)化適線法。經(jīng)驗適線法是在經(jīng)驗頻率點據(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)驗頻率點據(jù)配合得最好，此時的參數(shù)就是所求的曲線線型的參數(shù)，從而可以計算設(shè)計洪水值。適線法的原則是盡量照顧點群的趨勢，使曲線通過點群中心，當(dāng)經(jīng)驗點據(jù)與曲線線型不能全面擬合時，可側(cè)重考慮上中部分的較大洪水點據(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，在適線時不宜機械地通過特大洪水點據(jù)，否則使曲線對其他點群偏離過大，但也不宜脫離大洪水點據(jù)過遠(yuǎn)。 六、推求設(shè)計洪峰、洪量 欄。 第三節(jié) 設(shè)計洪水過程線的推求 設(shè)計洪水過程線是指具有某一設(shè)計標(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)生的時間也不相同，是一種隨機過程，目前尚無完善的方法直接從洪水過程線的統(tǒng)計規(guī)律求出一定頻率的過程線。盡管已有人從隨機過程的角度，對過程線作模擬研究，但尚未達到實用的目的。為了適應(yīng)工程設(shè)計要求，目前仍采用放大典型洪水過程線的方法，使其洪峰流量和時段洪水總量的數(shù)值等于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的頻率值，即認(rèn)為所得的過程線是待求的設(shè)計洪水過程線。 放大典型洪水過程線時，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)，從實測洪水資料中選擇典型時，資料要可靠，同時應(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典型，分別放大，并經(jīng)調(diào)洪計算，取其中偏于安全的作為設(shè)計洪水過程線的典型。 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)計洪水過程線的峰和不同時段(1天、3天、…)的洪量均分別等于設(shè)計值。具體做法是先由頻率計算求出設(shè)計的洪峰值和不同時段的設(shè)計洪量值、…，并求典型過程線的洪峰，和不同時段的洪量、…，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段的洪量，恰好等于設(shè)計值。時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。由于各時段放大倍比不相等，放大后的過程線在時段分界處出現(xiàn)不連續(xù)現(xiàn)象，此時可徒手修勻，修勻后仍應(yīng)保持洪峰和各時段洪量等于設(shè)計值。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。要求用分時段同頻率放大法，推求P＝1％的設(shè)計洪水過程線。首先，計算洪峰和各時段洪量的放大倍比。 其次，將典型洪水過程線的洪峰和不同時段的洪量乘以相應(yīng)的放大系數(shù)，得放大的設(shè)計洪水過程線（見圖95）。由于各時段放大倍比值不同，時段分界處出現(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)計洪水過程線。2． 同倍比放大法此法是按洪峰或洪量同一個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)； ——控制時段t的設(shè)計洪量； ——典型過程線在控制時段t的最大洪量。 采用同倍比放大時，若放大后洪峰或某時段洪量超過或低于設(shè)計很多，且對調(diào)洪結(jié)果影響較大時，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)計標(biāo)準(zhǔn)，計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段洪量控制的水工建筑物。 第五節(jié)人庫設(shè)計洪水 一、入庫洪水的概念 水庫防洪設(shè)計一般是以壩址設(shè)計洪水為依據(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空分布有關(guān)。用人庫洪水作為設(shè)計依據(jù)更符合建庫后的實際情況，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算方法，包括流域的產(chǎn)流計算和匯流計算。產(chǎn)流計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)化為凈雨過程的計算方法。匯流計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算方法。研究內(nèi)容；；； 。1. 流域產(chǎn)匯流計算基本內(nèi)容與流程由流域降雨推求流域出口的河川徑流，大體上分為兩個步驟：①產(chǎn)流計算：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)于凈雨的計算稱之為產(chǎn)流計算。②匯流計算：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，這個流域匯流過程的計算稱之為匯流計算。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算方法及其原理。產(chǎn)流計算的方法有降雨徑流相關(guān)圖法和初損后損法等；匯流計算的重點是單位線法和瞬時單位線法。無論產(chǎn)流計算還是匯流計算，基本思路都是，先從實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)計條件時，則可由設(shè)計暴雨推求設(shè)計洪水，用于預(yù)報時，則由實際暴雨預(yù)報洪水。 流域產(chǎn)匯流計算基本資料的整理與分析內(nèi)容提要流域產(chǎn)匯流計算一般需要先對實測暴雨、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。