水文水利计算课程设计

. 二、设计年径流的分析计算

（一）设计年径流量的推求 1．资料的整理

将某水文站实测的1951~2000年逐月径流资料，由日历年的表示方式转换成水文年的表示方式。（详见附录二附表2-1）

2．设计年径流量的计算

（1）将各年选定的时段径流量按自小到大的次序进行排列，即构成年径流量的计算系列。应用下列公式计算每一项的经验频率（详见附录二附表2-2）。

Pm??100%

n?1式中Pm——样本系列中从大到小排列的第m项的经验频率；

m m——样本系列中从大到小排列的每一项的序号； n——样本的总数

（2）我国目前大多数采用P—Ⅲ型曲线的分布来分析研究年径流量的年际变化规律。P—Ⅲ型分布的三个参数通常可用矩法公式来计算，应用下列公式进行计算该系列的Q,CV,CS。

X?1n?Xi?1ni ； CV???Ki?1?i?1n2n?1 ； CS???K-1??n-3?CVii?13n3

式中n——系列项数 Xi——系列的每一项，i=1,2,…，n Ki——模比系数，Ki?Xi/X

年径流量的均值X一般称为正常径流量，它反映了设计断面所在流域蕴藏的水资源量的多少。均值的大小影响到频率曲线位置的高低。

年径流变差系数CV反映年径流量的年际变动程度或相对离散程度。相对离散程度大，则大。

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. 偏态系数CS反映系列中各种大小数值偏离均值的分布情况。 则 Q=12.19m3/s ，CV=0.4

（3）假定=2.5，查表得不同频率P的值，并计算相应的,点绘理论频率曲线（详见附录二附图2-1）。该线与经验频率点据配合良好，可不再另行适线，作为该站年径流量采用的频率曲线。（详见表1）

（表1） 某水文站平均径流频率曲线选配（图解适线法）

频率％ 25% 50% 75% 80% 90% Q=12.19 m3/s KP 1.24 0.94 0.71 0.66 0.55 CV=0.4 CS=2.5 CV Qp?KpQ（m3/s） 15.12 1.45 8.65 8.05 6.7

（4）根据适线确定的统计参数，查P—Ⅲ曲线值表（或从采用的频率曲线上查读），可得到某水文站相应设计频率的年径流量，由下列公式可得某大坝设计年径流量。（详见表2）

Q坝?Q站?

表（2） 设计年径流计算成果表

年平均Q（m3/s） 项目 计算值 采用值 12.44 12.19 CV CS/CV 不同频率的年径流量(m3/s) 50% 75% 80% 90% 8.21 6.81 F坝F站 ，Q坝p?KpQ坝

计算值 采用值 计算值 采用值 25% 0.4 0.4 0.4 0.4 2.5 2.5 2.5 2.5 水文站 12.44 大坝 12.19 15.17 11.64 8.8 15.12 11.45 8.65 8.05 6.7 （二）设计年径流的年内分配 1．代表年的选择

要求选取年径流量接近设计年径流量的年份作为典型年，这是由于水量相近的情况，其径流形成条件可能不致相差太大，其年内分配可能比较相似。

年径流量接近于设计年径流量的实测径流过程可能不止一个，应选择其中年内分配

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. 对工程较不利的作为典型年。所谓对工程不利，是指根据这种年份的年内分配过程进行水利计算所确定的工程规模，其投资较大或效益较低，这样使工程设计偏于安全。一般说，对灌溉工程应选灌溉季节径流偏少的年份；对水力发电工程，应选择枯水期长、枯水流量小的年型；对丰水年则选择汛期长、峰高水量多的年型。

根据上述原则，选取1955—1956年为丰水年的代表年，选取1976—1977年为平水年的代表年，选取1967—1968年为枯水年的代表年。

2．设计年径流的年内分配计算 （1）计算缩放系数

采用同倍比法，应用下式进行计算： K年?Q设 Q典 式中Q设——设计代表年平均流量，m3/s Q典——典型年平均流量，m3/s

则，设计丰水年 P=25% K丰 =15.12/15.21=0.994 设计平水年 P=50% K平=11.45/11.45=1

设计枯水年 P=75% K枯=8.65/8.79=0.984

（2）推求设计年径流的年内分配（详见表3）

表（3） 某大坝设计年径流年内分配

月平均流量（m3/s） 典型年 丰水年P=25％ 0.994 1955-1956 平水年P=50％ 1976-1977 枯水年P=75％1967-1968 0.984 设计年 14.55 29.34 5.23 18.72 2.82 21.42 8.59 0.89 0.12 0.11 0.12 1.92 1 设计年 15.82 17.25 13.81 8.68 51.07 11.54 6.34 4.94 2.42 1.75 1.73 2.08 典型年 14.79 29.82 5.31 19.02 2.87 21.77 8.73 0.90 0.12 0.11 0.12 1.95 设计年 9.70 9.99 11.25 29.40 16.41 68.84 15.37 7.64 5.16 2.76 2.20 2.65 典型年 15.82 17.25 13.81 8.68 51.07 11.54 6.34 4.94 2.42 1.75 1.73 2.08 K 项目 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月 2月 3月 典型年 9.76 10.05 11.32 29.58 16.51 69.26 15.46 7.69 5.19 2.78 2.21 2.67

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. 三、设计洪水的分析计算

（一）设计洪峰流量的计算 1．特大洪水的确定

根据已知某水文站历年资料分析，1981年、1990年的洪水与1890年、1930年的洪水属于同一量级，洪峰流量仅次于1980年和1930年洪水，且与实测各年洪水相比较流量值明显偏大。因而，可从实测系列中抽出作特大值处理，故L=2。

2．经验频率的计算

将各年选定的时段洪峰流量按自小到大的次序进行排列，即构成洪峰流量的计算系列，经验频率按统一抽取，统一排位法计算（结果详见附录二附表2-3）。

历史洪水和实测特大洪水的频率计算按下式计算 PM?M?100% N?1 式中PM——特大洪水第M项的经验频率（%）

M——特大洪水的序号（M=1,2,3…，a） N——特大洪水首项的重现期，年 其余洪水的频率计算应用下式（结果详见）： Pm??PMa??1-PMa????100% n?l?1??式中Pm——实测中第m项的经验频率 PMa——末位特大洪水的经验频率， PMa? L——实测特大洪水个数 n——实测洪水个数 3．设计洪峰流量的计算

（1）加入特大洪水的不连序系列的统计参数通常可用矩法公式来计算，应用下列公式进行计算该系列的Qm, CV。

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a，a为特大洪水总个数 N?1?m?l?