1、大连理工大学网络教育学院第 1 页 共 4 页工程水文学辅导资料十三主 题：第七章 设计年径流分析及径流随机模拟（第六、七节）第八章 由流量资料推求设计洪水（第一、二、三节）学习时间：2015 年 12 月 21 日12 月 27 日内 容： 这周我们将学习本门课程内容的第七章第六、七节以及第八章第一、二、三节。希望下面的内容能加深同学们对相关知识的理解。一、学习要求1. 掌握流量历时曲线与径流随机模拟2. 了解设计洪水以及洪水资料的审查和分析3. 掌握设计洪峰流量及洪量的推求二、主要内容（一）流量历时曲线与径流随机模拟在有实测径流资料时，日流量历时曲线的绘制是将日平均流量做样本进行频率计算得
2、到的频率曲线。 当缺乏实测径流资料时，综合或代表年日流量历时曲线的绘制可按水文比拟法来进行。 在选择参证流域时，必须使决定历时曲线形状的气候条件和径流天然调节程度相似。综合日流量历时曲线：根据所有年份的实测日平均流量资料绘制成的，它能反映流量在多年期间的历时情况。 代表年日流量历时曲线：根据某一年份的实测日平均流量资料绘成的。 平均日流量历时曲线：以各年同历时的日平均流量的平均值为纵坐标，其相应历时为横坐标点绘的曲线。由于实际径流资料往往比较短，难于满足实际水文水利计算要求，需要对径流过程进行随机模拟。 随机模拟的目的：充分利用现有径流实测资料，建立反映径流变化特性的随机模型并通过该模型模拟出
3、大量的径流序列作为对未来可能出现的各种径流情势的预估。 模拟序列与延长序列资料就本质而言完全不同。连续参数随机过程 时间变量 T 是连续时刻的集合，如水位过程、流量过程等。 离散参数随机过程 时间参变量是离散时刻的集合。 时间序列 如年、月径流过程，年最大流量过程都是时间序列，亦称水文时间序列。随机过程基本分类 按统计性质的稳定性分类 若随机过程统计数字特征不随时间的平移而变化，则称为平稳过程，反之为非平稳过程。 按不同时刻状态间的关系分类 若过程各状态相互独立，则称为独立随机过程，反之为非独立随机过程。大连理工大学网络教育学院第 2 页 共 4 页在非独立随机过程中，最重要的一类马尔柯夫过程
4、，其特点是未来时刻状态只与当前时刻有关，而与过去时刻无关。对年月径流序列建立随机模型一般是对原始年、月径流序列排除趋势跳跃等确定项后的随机项而建立的模型。 径流随机模型是对径流随机变化的主要统计特性以数学式子做出的高度概括，其建立的基础为实测径流序列。 常见的随机模型有：线性平稳模型、非线性平稳模型。 建立随机模型的一般步骤： (1)选择模型；(2)确定阶数；(3)估计模型参数。（二）设计洪水以及洪水资料的审查和分析设计标准（防洪标准）：工程设计运营期内遭受洪水破坏的概率。用洪水发生的频率或重现期来定义。 防洪设计标准分类 第一类：为保障防护对象免除一定洪水灾害的防洪标准； 第二类：为确保水库
5、大坝等水工建筑物自身安全的防洪标准。 在 1994 年水利部会同其它部门共同制定 GB5020194防洪标准中作了有关的规定。主要建筑物：系指失事后将造成下游灾害，严重影响工程效益的建筑物。如大坝、溢洪道、输水管道、电站厂房等。 次要建筑物：非挡水和泄水建筑物，如引水式和坝后式水电站厂房，一旦破坏不至于影响水利工程的安全。 临时性建筑物：水利工程施工期使用的建筑物如导流建筑物等。水利水电工程建筑物洪水标准又分为正常运用和非常运用两种：以山丘、丘陵区为例。洪水资料可靠性审查 采用历年水位流量关系曲线进行对照检查（特别是高水外延部分） ，审查点据离差情况及定线的合理性；通过上下游、干支流各断面的水
6、量平衡及洪水流量、水位过程线的对照，流域的暴雨过程和洪水过程的对照等，进行合理性检查。 检查重点：观测及整编质量较差年份、对设计洪水计算成果影响较大的大洪水年份。洪水资料一致性审查 洪水资料一致性指资料记载的这些洪水是在一致的流域下垫面和气候条件下形成的，即各洪水形成的基本条件未发生显著变化。 在洪水观测期内，如流域上修建了蓄水、引水、分洪、滞洪等工程或发生决口、溃坝、改道等事件，使流域洪水形成条件发生改变，洪水统计规律也改变。 不同时期观测的洪水资料可能代表不同的流域自然条件和下垫面条件，不可作为同一样本进行分析。洪水资料代表性分析 洪水资料的代表性，反映在样本系列的统计特性能否代表总体的统
7、计特性。洪水总体难获得，一般认为洪水系列较长，并能包括大、中、小等各种洪水，则推断该系列代表性较好。 大连理工大学网络教育学院第 3 页 共 4 页提高洪水系列代表性的基本途径：通过古洪水研究、历史洪水调查、历史文献考证和系列插补延长等加大洪水系列的长度增添信息量。我国河流的实测资料和雨量资料一般都不长，即使通过插补展延后的资料长度也不够长，通过对历史洪水资料的调查和分析，可以将这些洪水加入频率计算，就大大延长了资料的长度，可以大幅度提高洪水频率计算精度。（三）设计洪峰流量及洪量的推求连序系列：n 年实测（包括插补延长）的洪水系列，若系列中没有特大值提出进行单独处理，也没有历史特大洪水的加入，
8、无论资料的年份是否连续，只要确认 n 年的各项洪水数值按大到小次序排列，各项之间没有空缺，序数是连序的，这样的系列称为连序系列。不连序系列：通过历史洪水的调查考证，将历史特大洪水值与实测的洪水值资料加在一起组成一系列，由于特大洪水值的重现期（N）必然大于实测系列的年数 n ，而在 N-n 年内各年的洪水值无法查到，即特大洪水值与实测的洪水值之间有一些缺测项，不能判断由大到小是连续的，这样的样本是不连序系列。求出指定设计频率的洪峰流量和指定时段的洪量。我国规范规定频率计算方法采用：目估配线法和优化适线法。频率曲线的线型的选择一般统一采用 P-III 型。P-III 型曲线的统计参数有三个： 均值
9、、变差系数和偏态系数。 实际进行参数确定时，采用第六章中的方法，即先以矩法初步估计参数，再用适线法进行调整，从而获得一条与经验点据拟合良好的频率曲线和统计参大连理工大学网络教育学院第 4 页 共 4 页数。目估适线法配线准则 尽可能地照顾到点群的趋势，曲线尽量通过点群的中心，当经验点群与曲线不能全部拟合时，应侧重考虑中上部而且精度较好的大洪水的点据； 由于历时上特大洪水加入系列进行配线，对确定参数的影响作用较大，但这些资料本身精度较差要慎重对待，因此适线时不能机械通过该点，使曲线对其它点群偏离太大，也不能距该点据太远，应考虑可能的误差范围进行调整； 参照本站不同时段及相邻流域洪水特征值统计参数的变动规律进行调整。优化适线法确定参数该法是将经验点据与理论频率曲线的对应值之差组合值构成一目标函数，使之达到优化，从而估计出统计参数。三、相关例题（一） 选择题1. 设计洪水的三要素不包括的下列选项是（ ） 。A. 设计洪峰流量 B. 不同时段的设计流量C. 设计洪水过程线 D. 设计洪水历时2. 在频率计算中正确利用特大洪水资料，能够提高计算成果的稳定性。 （ ） 。A. 正确 B. 错误【参考答案】 1.D 2.A
