1、 第六章 由流量資料推求設計洪水一、概念題（一）填空題1. 防護對象免除一定洪水災害的防洪標準 2. 水庫大壩等水工建筑物自身安全的洪水標準3. 大，大，高，小4. 設計頻率，設計頻率5.正常運用標準，非常運用標準6.由流量資料推求設計洪水，由暴雨資料推求設計洪水，小流域用推理公式法、地區經驗公式法。7.洪峰流量，洪水總量，洪水過程線8.連續系列，不連續系列9.均值，均方差10.同頻率放大法11.包含特大值的矩法公式，三點法12.年最大值法13.獨立樣本法，統一樣本法14.同倍比放大法，同頻率放大法15.大，產流過程，匯流過程16.小于，大于17.入庫斷面洪水，區間洪水，庫面洪水18.大，提前

2、19.設計流域洪水季節性變化規律和工程要求20.分期內的年最大值法21.大22.典型年法，同頻率法 23.相交，合理 24.大 25.大 26.歷史洪水調查和考證27.大 28.洪峰，短歷時洪量，長歷時洪量 29.設計流域洪水特性和水庫的調節性能30. 0.01%（二）選擇題.b .a 3.d4.a 5. c6. b 7. b 8. d9. c 10.a 11.c 12.d 13.a 14.b 15.a 16.c17.a 18.b 19.a20.b 21.b22.c 23.c 24.a25.c 26.d 27.c28.a 29.c30.a 31.b32.a33.b 34.d （三）判斷題.T

3、.T 3.T4.F 5. T6. F 7. F8. F9. F 10.T 11.F 12.T 13.F 14.T 15.F16.F17.T 18.F 19.T20.T 21.F 22.T 23.F24.F25.T 26.T 27.T28.T 29.F30.F（四）問答題1、答：一次洪水，漲水期短，落水期長。因為降雨停止后，流域上的凈雨還需要一段匯流時間才能進入河網，經過河網的匯流、調蓄才能通過水文測站。2、答： 符合設計標準要求的洪水稱為設計洪水。設計洪水三要素包括：設計洪峰流量、設計洪水總量和設計洪水過程線。3、答：大壩的設計洪水標準是根據樞紐工程的規模和重要性，按照規范選定的；下游防護對象

4、的防洪標準是根據防護對象的重要性，按規范選定的。一般大壩的設計洪水標準高于下游防護對象的防洪標準，因為沒有樞紐工程的安全，就談不上被保護對象的安全。4、答：按工程性質不同，設計洪水分為：水庫設計洪水；下游防護對象的設計洪水；施工設計洪水；堤防設計洪水；排澇設計洪水等。5、答：根據資料的不同，推求設計洪水的途徑有：由流量資料推求設計洪水；由暴雨資料推求設計洪水。對于小流域，還可用推理公式法、地區經驗公式法等。6、答：根據工程的規模、效益、政治及經濟各方面的情況綜合考慮，按國家規范，即水利部2000年頒發的編號為SL 252-2000的水利水電工程等級劃分及洪水標準選取。7、答：水庫樞紐工程永久性

5、建筑物，防洪標準采用二級標準：正常運用情況，即設計標準；非正常運用情況，即校核標準。由設計標準推求的洪水稱為設計洪水；由校核標準推求的洪水稱為校核洪水。建筑物的尺寸由設計洪水確定，當這種洪水發生時，建筑物應處于正常運用狀態。校核洪水起校核作用，當其來臨時，其主要建筑物要確保安全，但工程可處在非常情況下運行，即允許保持較高水位，電站、船閘等正常工作允許遭到破壞。8、答：對于設計洪水，其中的頻率標準P實質是工程的風險率（破壞率），設某工程洪水設計頻率為P=1%，因水文事件都是隨機事件，各年發生某一頻率洪水的事件是獨立事件。百年一遇洪水，每年都有P=1%的可能性發生而使水庫遭遇超標準洪水而破壞，每年

6、保證安全的概率（稱為保證率）為1-P，連續n年都安全的概率為：，風險率則為：。9、答：當有足夠長的實測流量資料或插補延長后能夠成為長系列流量資料，并有特大洪水調查資料，且流量系列具有一致性、可靠性時，可以用流量資料推求設計洪水。一般來說，我國南方河流需有連續20年以上，北方河流需有連續30年以上的流量資料，并加上特大洪水，這種資料才有一定的代表性，計算出的成果才比較可靠。10、答：洪峰的選樣采用年最大值法，即一年只選一個最大洪峰流量，以保證樣本變量的獨立性。洪量選樣采用固定時段選取年最大值法，固定時段采用1、3、5、7、15、30d，在設計時段以內，還必須確定一些控制時段，這些控制時段洪量應具

7、有相同的設計頻率。同一年內所選取的控制時段洪量，可發生在同一次洪水中，也可不發生同一次洪水中，關鍵是選取其最大值。例如設計歷時為7天，可用1天、3天作為控制時段，1天洪量可能包含在3天之內，也可能不包含在3天之內，甚至可以不包含在同一場洪水之內。11、答：比一般洪水大得多的洪水稱為特大洪水，一般時，QN可以考慮作為特大洪水處理。目前，特大洪水的重現期一般是根據歷史洪水發生的年代來大致推估。從發生年代至今為最大：N=設計年份 - 發生年份 + 1；從調查考證的最遠年份至今為最大：N=設計年份 - 調查考證期最遠年份 + 1。12、答：提高洪水資料的代表性的方法有：（1）插補延長洪水系列；（2）進

8、行歷史洪水調查，對特大洪水進行處理。因特大洪水加入系列后，使之成為不連續的系列，因此在作經驗頻率計算和統計參數計算時要進行處理。13、答：特大洪水是指稀遇的量級很大的實測洪水或歷史調查洪水，其重現期需要通過歷史洪水調查確定。特大洪水處理主要是特大洪水加入洪水統計系列后，使之成為不連續樣本，在此情況下一般采用獨立樣本法或統一樣本法計算洪水的經驗頻率，經驗頻率確定后，則可用包含特大洪水的矩法公式或三點法計算統計參數，用適線法推求理論頻率曲線及設計洪水。14、答：從水量平衡原理、雨洪徑流形成規律、水文現象隨時間和地區的變化規律、各種因素對洪水的影響、統計參數的變化規律、與國內外發生的大洪水進行對比等

9、。15、答：公式中包含兩條假定：（1）；（2）。如果在N-n的缺測年份內，通過洪水調查，確實沒有漏掉特大洪水，這種假定認為是正確的。16、答：系列中加入特大洪水后，系列成為不連續系列，不能象連續系列一樣進行經驗頻率和統計參數的計算，故必須進行處理。處理的內容是：對經驗頻率的計算進行處理，用統一樣本法或獨立樣本法；對統計參數進行處理，如用包含特大洪水的矩法公式或三點法初估參數。17、答：水文資料的“三性審查”是指：可靠性審查、一致性審查和代表性審查。審查洪水資料的代表性，一般是與更長的參證系列進行比較。比較的方法是：從參證變量長系列資料中取出與設計變量系列同期的那部分資料，計算其統計參數，進行配

10、線。若所得統計參數及頻率曲線與該長系列的統計參數及頻率曲線甚為接近，即認為這一時期參證站資料的代表性較高，從而可以斷定設計變量在這一時期代表型也高。也可以用水文變化的周期性論證，即設計變量系列應包含幾個大、中、小洪水交替年組。也可考察系列中有無特大洪水，系列是否足夠長。18、答：三點法配線不僅適用于估算不連續系列的統計參數，同時也適用于估算連續系列的統計參數。因為三點法只是一種初估參數的方法，也可以用于連續系列，而在不連續系列的統計參數計算中應用較多而已。19、答：各項措施所起的作用見表2-6-1。表2-6-1 水文系列“三性”審查序號對資料系列采取的措施可靠性一致性代表性1設計站歷年水位流量

11、關系曲線的對比分析+-2設計流域自然地理、水利化措施歷年變化情況的調查研究-+-3設計流域歷史特大洪水的調查考證-+4設計成果的地區協調分析+-5對洪水系列進行插補延長-+6設計站與上下游站平行觀測的流量資料對比分析+-7設計流域洪水資料長短系列的統計參數相互對比-+-20、答：總的原則可歸納為兩條，即“可能”和“不利”。所謂“可能”，是指這種洪水在設計條件下是有可能發生的；所謂“不利”，是指這種洪水需要較大的水庫調節庫容。一般可從以下幾方面考慮：資料完整，精度較高，接近設計值的實測大洪水過程線；具有較好的代表性，即在發生季節、地區組成、峰型、 主峰位置、洪水歷時及峰、量關系等方面能代表設計流

12、域大洪水的特性； 選擇對防洪不利的典型，具體地說，就是選“峰高量大、峰型集中、主峰偏后”的典型洪水。如水庫下游有防洪要求，應考慮與下游洪水遭遇的不利典型。21、答：典型洪水放大有同倍比法和同頻率法兩種。同倍比法又有按洪峰倍比和按某一歷時洪量的倍比之分，該方法簡單，計算工作量小，但按峰放大和按量放大結果不同，按峰放大，放大后的洪峰等于設計洪峰，但洪量就不一定等于設計洪量。同頻率法能使放大后的過程線，洪峰等于設計洪峰，各歷時洪量都等于相應的設計洪量，但計算工作量較大，如控制時段過多，放大后的洪水過程線變形較大。22、答：同倍比放大法推求設計洪水過程一般只能使峰或某一控制時段的量符合設計要求。按峰放

13、大時，適用于以峰為控制的水利工程，如橋涵、堤防工程等；按量放大時，適用于調節性能很好的大型水利工程。同頻率放大法推求設計洪水過程線的最大特點是洪峰和各時段洪量均符合同一設計頻率，該法適用于峰量均起重要作用的水利工程。23、答：同頻率放大法推求的設計洪水過程線的洪峰和各統計時段洪量均能符合設計頻率的要求，但其形狀與典型洪水的形狀相比，往往會有一定的差異。例如，推求7d設計洪水，選擇1d、3d為控制時段，設、為設計洪峰流量和1d、3d、7d設計洪量；、為典型洪水洪峰流量和1d、3d、7d典型洪量，則各時段的放大比、為：洪峰的放大倍比 1天洪量的放大倍比 3天之內，1天之外的洪量放大倍比7天之內，3

14、天之外的洪量放大倍比24、答：典型洪水同頻率放大的次序是:先放大洪峰，再放大短歷時洪量，再放大長歷時洪量，即由里向外。25、答：放大后的設計洪水過程線，依據水量平衡原理進行修勻，使修勻后的洪水過程線的洪峰和各歷時洪量都符合同一設計標準。26、答：方法步驟為：對洪水資料進行審查，使之具有可靠性、一致性和代表性；按年最大值法進行選樣，組成洪峰和各統計歷時的洪量統計系列?？紤]特大洪水處理進行頻率計算，推求設計洪峰、洪量、并作合理性檢查；選擇典型洪水過程，按峰、量同頻率放大法對典型洪水進行放大、修勻，得設計洪水過程線。27、答：二者的主要共同點是都要對資料進行“三性”審查，然后在經驗頻率計算的基礎上用

15、適線法確定理論頻率曲線。主要不同點是：設計洪水按年最大值法選樣，年徑流計算一般無此問題；設計洪水頻率計算時一般都有特大洪水加入，因此要對特大洪水進行處理，設計年徑流計算一般無此問題；校核洪水可能需要加安全修正值，設計年徑流計算則不需要。28、答：入庫洪水是指通過各種途徑進入水庫的洪水。它包括三部分：入庫斷面洪水；區間洪水；庫面洪水。29、答：入庫洪水與原壩址洪水相比，主要差異是：庫區產流條件改變，入庫洪量增大； 原河槽調蓄能力喪失，入庫洪水洪峰增高，峰形更尖瘦；流域匯流時間縮短，峰現時間提前，洪峰增大；入庫洪水無實測資料，只能用間接方法推求。30、答：計算入庫洪水可用如下兩種方法：合成流量法：

16、即由入庫斷面洪水、區間洪水和庫面洪水同時流量迭加而成。水量平衡法：當水庫已經建成運用，已積累了一定資料，可以利用水庫水量平衡關系推求入庫洪水，其公式為：。其中，為時段平均出庫流量；t為計算時段；V為時段始末水庫蓄水量變化值。31、答：推求入庫設計洪水的方法有：推求歷年最大入庫洪水，組成年最大入庫洪水樣本系列，采用頻率分析的方法推求一定標準的入庫設計洪水。首先推求壩址設計洪水，然后反算成入庫設計洪水。推求壩址設計洪水，并選擇典型壩址洪水及相應的典型入庫洪水。以壩址設計洪水的放大倍比放大典型入庫洪水，作為設計入庫洪水。32、答：分期設計洪水是指一年中某個時期所擬定的設計洪水。因為在水庫管理調度運行

17、和施工期防洪中，各分期的洪水成因和洪水大小不同，必須分別計算各時期的設計洪水。33、答：劃定分期洪水時，應對設計流域洪水季節性變化規律進行分析，并結合工程的要求來考慮。一般，可根據設計流域的實測洪水資料，點繪洪水年內分布圖，并描繪出平順的外包線。分期的一般原則是：應按洪水成因和出現季節劃定分期，分期一般不短于1個月?？紤]到洪水發生的隨機性，分期洪水選樣時，可跨期選樣，跨期一般為5天，最多不超過10天。34、答：劃定分期；分期洪水選樣，采用該分期內的年最大值法；對各分期洪水樣本系列進行頻率計算，推求各分期設計洪水過程線，方法同前；成果合理性檢查。35、答：可將分期洪水的峰量頻率曲線和全年最大洪水

18、的峰量頻率曲線畫在同一張頻率格紙上，檢查其相互關系是否合理；一般情況下，分期洪水的變化幅度比年最大洪水的變化幅度更大，分期洪水系列的CV應大于年最大洪水的CV。36、答：洪水地區組成計算通常采用典型年法或同頻率法：典型年法：典型年法是從實測資料中選擇幾次有代表性，對防洪不利的大洪水作為典型，以設計斷面的設計洪量為控制，按典型年的各區洪量組成比例計算各區相應的設計洪量。同頻率法：同頻率地區洪水組成法是根據防洪要求，指定某一分區出現與下游設計斷面同頻率的洪量，其余各分區的相應洪量按實際洪量組成比例分配。二、計算題1、解：因為該水庫屬中型水庫，根據水利部2000年頒發的編號為SL 252-2000的

19、水利水電工程等級劃分及洪水標準，水庫工程為等，大壩為3級建筑物，設計洪水標準為10050年一遇；校核洪水標準為1000500年一遇。從工程的重要性考慮，最后選定按100年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核。設計洪峰流量為： m3/s m3/s2、解：因為洪水是隨機事件，每年都有P=1%的可能性遭遇超標準洪水而破壞，每年保證安全的概率（稱為保證率）為1-P，連續50年都安全的概率為： 風險率 3、解： 因為洪水是隨機事件，每年都有P=2%的可能性遭到破壞，每年保證安全的概率（稱為保證率）為1-P，連續20年都安全的概率為： 風險率 4、解：設計標準為50年一遇，即P=2%，CS=30.72=2

20、.16，查離均系數表得=2.95，則 m3/s5、解：實測系列長度 n=1995-1958+1=38 （年）考證期系列長度 N=1995-1835+1=161（年）表2-6-2 各次洪水經驗頻率計算表特大洪水序號一般洪水序號洪峰流量(m3/s）各次洪水的經驗頻率理由說明 1 9700考證期內最大洪水，因此要排在N年第1位。 2 7500考證期內第2大洪水，因為N年內沒有漏掉6000 m3/s以上的洪水。 2 4900一般洪水，在n年內是第2大。最大的已在N年中排位，但在n年中要空位。 3 3800一般洪水，在n年內是第3大。6、解：N1=200年，N2=150年，n=1992-1960+1=3

21、3年表2-6-3 各次洪水經驗頻率計算表 序 號Qm (m3/s)（%）M1M2 m 165000.498 151000.662 248001.325 11480 4.227 21250 6.9397、解：W7d與W3d的相關關系式為： 將各值代入整理得： W7d=1.125W3d+5.0某年最大三天洪量為85萬m3，用上式插補得該年最大7天洪量為：101萬m3。8、解：N=1995-1890+1=106(年)，n=1995-1960+1=36(年)不連續系列計算均值的矩法公式為： 特大洪水個數 a=3，其中實測系列內特大洪水個數。 m3/s9、解：證期系列長度 N=1984-1883+1=1

22、02（年） 實測系列長度 n=1984-1954+1=31 （年）表2-6-4 各次洪水經驗頻率計算表序號Qm(m3/s)獨立樣本法P(%)統一樣本法P(%)Mm特大洪水一般洪水特大洪水一般洪水1165000.970.972150801.941.94296276.255.1383209.388.34778012.511.310、解：相關方程： ，相關方程：上游站1935年最大流量為2500 m3/s時，下游站1935年年最大流量為3306m3/s。11、解：（1）計算不連續系列的均值N=2001-1850+1=152(年)， n=2001-1950+1=52(年) m3/s（2）計算不連續系列

23、的變差系數 計算公式： m3/s12、解：（1）計算S=（2080+292-6-2760）/（2080-296）=0.48，由S查S=f（CS）關系表得CS=1.70。（2）由CS查離均系數值表得：，。 m3/s，（3）=919 m3/s（4）CV=/=588.8/919=0.64。13、解：（1）按獨立樣本法計算經驗頻率，如下表。歷史調查洪水的重現期為N=1995-1925+1=71年，實測洪水樣本系列長度n=1995-1968+1=28年。 表2-6-5 經驗頻率頻率計算表序 號Qm(m3/s)P（%）序 號Qm (m3/s)P（%）MmMm161001.41586051.7249002.

24、81667055.2234006.91760058.63288010.31855362.14220013.81951265.55210017.22050069.06193020.72140072.47184024.12238075.98165027.62335679.39156031.02432282.810140034.52528086.211123037.92625589.712121041.42710593.11392044.8289196.61490048.3（2）繪出洪峰流量經驗頻率曲線，從經驗頻率曲線上讀取三點（3900，5%）、（850，50%）、（100，95%），按三點法計算

25、洪峰系列的統計參數。S=（3900+100-2850）/（3900-100）=0.605，由S查S=f（CS）關系表得CS=2.15。由CS查離均系數值表得：，。 m3/s m3/s （3）經多次配線，最后取，配線結果最好，故采用之，見下圖實線所示。 （4）計算千年一遇設計洪峰流量為： m3/s14、解：由CS查P=0.1%的離均系數0.1%=4.81，則 （m3/s.d） 從上表計算得典型洪水三日洪量為：（m3/s.d）放大倍比 K=9560/7142.5=1.338表2-6-6 按同倍比放大推求千年一遇設計洪水時段（t=12h）0123456流量Q（m3/s）910163284564429

26、19131579129815、解：由CV、CS查KP表得P=1%的KP=3.10，則 （m3/s.d）放大倍比 K=1550/900=1.722表2-6-7 按峰同倍比放大法推求百年一遇設計洪水時段（t=6h）012345678設計洪水（m3/s）3425815501464103368951734420716、解：計算設計洪量 萬m3計算放大倍比系數從典型洪水過程線計算得三天洪量為4465萬m3 求千年一遇設計洪水過程線：用放大倍比1.83乘典型洪水流量過程即得，結果如下表。表2-6-8 同倍比放大法推求千年一遇設計洪水過程線時間(hr)061218243036424854606672設計洪水Q (m3/s)9213922743410615863842752011461281109217、解：洪峰的放大倍比 1天洪量的放大倍比3天之內，1天之外的洪量放大倍比7天之內，3天之外的洪量放大倍比18、解：典型洪水洪峰 Qm=4900 m3/s1d洪量：6日2時至7日2時 W1d=74718 3d洪量：5日8時至8日8時 W3d=121545 7d洪量：4日8時至11日8時 W7d=159255 洪峰的放大倍比 1天洪量的放大倍比3天之內，1天之外的洪量放大倍比7天