工程水文學(xué)---河川水文梁忠民河海大學(xué)水資源環(huán)境學(xué)院內(nèi)容河川水文學(xué)和水量平衡河川基礎(chǔ)知識(shí)水文測驗(yàn)設(shè)計(jì)洪水計(jì)算年徑流的分析計(jì)算一、水量平衡方程水文循環(huán)過程中必須遵循水量平衡原理：－－－給定時(shí)段內(nèi)輸入、輸出該區(qū)域的總水量－－－時(shí)段內(nèi)區(qū)域蓄水量的變化量，可正可負(fù)式中：1、閉合流域水量平衡方程降雨蒸發(fā)徑流土壤含水量變化t---歷時(shí)（年、月、場次洪水歷時(shí)）（1)任意時(shí)段水量平衡方程（2)多年平均水量平衡方程單位：mm例：某閉合流域面積54500km2,多年平均降雨量1650mm，多年平均徑流量1680m3/s.

求：多年平均蒸發(fā)量＝？（mm）其中：

－－－大陸上多年平均蒸發(fā)量－－－海洋上多年平均蒸發(fā)量－－－大陸上多年平均降雨量－－－海洋上多年平均降雨量、表明：全球多年平均降水量與多年平均蒸發(fā)量相等。2、

地球多年平均水量平衡方程二、河流概念河流分段

一條河流沿流方向，自高向低可分為河源、上游、中游、下游和河口五段。河流分類

外流河－－注入海洋的河流，如長江、黃河等內(nèi)流河－－流入內(nèi)陸湖泊或消失于沙漠中的河流，如新疆的塔里木河和青海的格爾木河等。

三、降雨

2、面平均雨量計(jì)算1、基本要素降雨量、歷時(shí)、強(qiáng)度、面積及暴雨中心

相同雨量情況下，強(qiáng)度越大，洪峰越大；暴雨中心在下游，對(duì)下游防洪更不利

算術(shù)平均法：適用于測站分布均勻，地形起伏變化不大。泰森多邊形法(垂直平分法)：適用于測站分布不均勻、地形起伏變化不大的情況等雨量線法：適用于觀測站較多、地形變化較大的情況四、徑流1、形成過程

四個(gè)階段降水階段流域蓄滲階段坡面漫流階段河槽匯流（集流）階段產(chǎn)流階段匯流階段流域水文模型P+Pa~R關(guān)系。。。單位線馬氏京根法。。。

1)流量Q（m3/s）

2）徑流量W（

m3）3）徑流深R（mm）4)流量模數(shù)（L/(s.km2)）5)徑流系數(shù)2、徑流表示方法面積大，洪峰大，但洪峰模數(shù)未必也大相同降雨情況下，徑流系數(shù)大，表明蒸發(fā)小，反之亦然。一般說來，南方徑流系數(shù)大于北方五、水位流量關(guān)系延長（1）高水外延利用實(shí)測大斷面、洪水調(diào)查等資料史蒂文斯法、水位面積與水位流速關(guān)系曲線法、水力學(xué)法外延幅度≤實(shí)測幅度的30％（2）低水延長以斷流水位控制，幅度≤實(shí)測幅度的10％圖解法、試算法

1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：工程運(yùn)營期內(nèi)遭受洪水破壞的概率p。設(shè)計(jì)洪水：按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)推求的洪水。包括峰、量和過程三要素。六、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的重現(xiàn)期表示：設(shè)計(jì)洪水是與出現(xiàn)頻率有關(guān)的洪水問題1：下面哪個(gè)是設(shè)計(jì)洪水

(C)流域歷史上發(fā)生的一場最大洪水；臺(tái)風(fēng)雨形成的洪水；某堤防工程按20年一遇計(jì)算的洪水問題2：某堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為p=1/100，則表示（B）（A）今年發(fā)生了超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水明年就不會(huì)再發(fā)生了

（B）今年發(fā)生了超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水，明年發(fā)生超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水的概率p=1/100（C）今年沒有發(fā)生超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水，明年發(fā)生超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的洪水的概率p>1/100（D）未來100年內(nèi)一定發(fā)生的洪水問題3：修建水庫A為下游城市B防洪（1）A和B哪個(gè)防洪標(biāo)準(zhǔn)高？

A的標(biāo)準(zhǔn)高BA（2）城市B的洪水由哪幾部分組成？

水庫A的下泄洪水和A～B區(qū)間面積上的洪水（3）城市B的洪水與不建水庫A時(shí)有何區(qū)別？

洪峰減小、峰現(xiàn)時(shí)間滯后2、設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法可靠性、一致性、代表性年最大值法選樣安全修正值典型洪水選擇同倍比或同頻率縮放成果合理性檢驗(yàn)資料分析峰、量頻率計(jì)算設(shè)計(jì)洪水過程線推求插補(bǔ)展延、歷史洪水調(diào)查－－－提高代表性P-III型分布、經(jīng)驗(yàn)頻率公式、適線法估參（1）一般流程（2）P-III型分布特點(diǎn)對(duì)洪水，一般cs>0三個(gè)參數(shù)：EX、Cv、ＣｓCS>0正偏Cs<0負(fù)偏EX設(shè)計(jì)值

設(shè)計(jì)頻率（標(biāo)準(zhǔn)）問題1：某站洪水服從P—III分布，其均值EX=1000m3/s，Cv=0.5，Cs=3Cv。問：明年發(fā)生大于1000m3/s洪水的可能性大還是發(fā)生小于該洪水的可能性大？答案：小于1000m3/s的可能性大問題2：設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中，需要將修建水庫后的資料修正到建庫前，這是因?yàn)椋ˋ）滿足水文樣本統(tǒng)計(jì)上的一致性條件要求；滿足樣本統(tǒng)計(jì)上的獨(dú)立性要求；滿足樣本統(tǒng)計(jì)上的可靠性要求；滿足樣本代表性的要求（3）適線法1）經(jīng)驗(yàn)頻率公式（考慮歷史調(diào)查洪水和特大值處理

)

期望值公式、Weibull公式

2）適線目的：估計(jì)總體的三個(gè)參數(shù)EX、Cv、Cs

方法：

經(jīng)驗(yàn)適線（人工定線）－－－常用方法計(jì)算機(jī)自動(dòng)適線法（某一優(yōu)化準(zhǔn)則下）

EX、Cs相同的情況下，Cv愈大曲線愈陡；

EX、Cv相同的情況下，Cs愈大曲線上端愈彎曲、下端愈平緩；

Cv、Cs相同的情況下，EX愈大曲線形狀不變，整體上移。

CS大CS小QP％EX增大QP％CV大CV小QP％

參數(shù)對(duì)曲線形狀影響問題1、在設(shè)計(jì)洪水計(jì)算中，經(jīng)常加入調(diào)查考證的歷史洪水，是為了（B）增加安全性（B）提高樣本的代表性（C）容易適線（D）增加樣本可靠性問題2、加入歷史洪水后確定的設(shè)計(jì)值是否一定比不加入歷史洪水計(jì)算的設(shè)計(jì)成果的精度高？

未必，取決于歷史洪水調(diào)查的精度，但歷史洪水調(diào)查和特大值處理是提高樣本代表性的有效途徑問題3、對(duì)樣本系列的經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)用適線法擬合得好，是否就是對(duì)設(shè)計(jì)值的估計(jì)精度高？（不一定，因?yàn)榇嬖诔闃诱`差）問題5、長歷時(shí)洪量的Cv值一般比短歷時(shí)的Cv值（A）

(A)小（B）大面積越大，Cv值一般越（A）

(A)小（B）大

或流域下游的Cv一般比上游的小問題4、有時(shí)在求得的設(shè)計(jì)洪水?dāng)?shù)值上再加一個(gè)安全修正值，這是因?yàn)榍蟮玫脑O(shè)計(jì)洪水?dāng)?shù)值（C）(A)偏小（B）偏大（C）不等于真值，（D）都不正確問題6、要保證設(shè)計(jì)洪水過程線的峰和量都達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該采用什么放大方法縮放典型洪水過程線（B）

(A)同倍比法（B）同頻率法七、通航設(shè)計(jì)水位計(jì)算1、最高設(shè)計(jì)通航水位標(biāo)準(zhǔn)：“內(nèi)河航道與港口水文規(guī)范“按照航道等級(jí)（I~VII）規(guī)定不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。（100年～5年的重現(xiàn)期）方法：采用年最大水位（流量），適線法計(jì)算用途：跨河建筑物凈高的起算水位、船閘閘門頂高程。。。

2、最低設(shè)計(jì)通航水位規(guī)范規(guī)定不同的保證率標(biāo)準(zhǔn)（99％～90％）。保證率與重現(xiàn)期關(guān)系：（1）用途：確保枯水期航道標(biāo)準(zhǔn)水深的起算水位、閘首門檻、引航道底高程。。。（2）最低設(shè)計(jì)通航水位計(jì)算方法

歷時(shí)曲線法綜合法平均法代表年法。。。。、保證率頻率法、多年最低水位平均法

取一年或多年日平均水位（流量）為樣本，由大到小排位繪制歷時(shí)曲線，根據(jù)設(shè)計(jì)保證率推求設(shè)計(jì)值。八、設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算1、基本概念

（1）資料統(tǒng)計(jì)時(shí)段根據(jù)水文年或水利年統(tǒng)計(jì)水文年：從每年雨季或融雪河水上漲的汛期開始，到次年枯水期結(jié)束。水利年：以水庫開始蓄水到水庫停止供水為終點(diǎn)。（2）表示方法年平均流量、年徑流深、年徑流總量或年徑流模數(shù)。（3）年徑流的變化特點(diǎn)：

1）年際之間變化劇烈

2）連續(xù)的豐、枯水年組交替出現(xiàn)

3）年內(nèi)分配不均勻

問題：一般情況下，從長期的角度衡量，流域上興建水庫后對(duì)年徑流量的影響是增加還是減小？

答案：減小。因?yàn)樗婷娣e增加，蒸發(fā)加大，徑流減小。同樣條件的水庫規(guī)模，北方的河流上修建水庫后對(duì)徑流的影響比南方大。X參Y設(shè)參證站Y參設(shè)計(jì)站Ｙ設(shè)（1）利用徑流資料插補(bǔ)

1）上下游站的相關(guān)①區(qū)間不大，則直接建立Y設(shè)~Y參關(guān)系3、年徑流資料插補(bǔ)展延方法

②區(qū)間面積較大，關(guān)系不好時(shí)，可加入?yún)^(qū)間的因素（年徑流或年降雨）Y參y設(shè)Y區(qū)間Y參Y設(shè)降雨X區(qū)間

（2）利用降雨資料插補(bǔ)

Y年X年濕潤地區(qū)X年Y年Z干旱地區(qū)濕潤地區(qū)：相關(guān)關(guān)系較好干旱地區(qū)：一般要加入蒸發(fā)Z（3）相關(guān)展延注意事項(xiàng)

1）平行觀測的資料不可太少，n≥15

2）外延幅度：不超過實(shí)測資料范圍的50%3)插補(bǔ)項(xiàng)數(shù)：不超過n/24）避免輾轉(zhuǎn)相關(guān)和假相關(guān)問題2：兩變量x,y的相關(guān)系數(shù)r的取值范圍是（B）(A)0≤r