水文分析与计算课设报告

1、5南立等*课程设 计报告课程名称水文分析计算学 院资源环境学院学生姓名 王莲专业水文与水资源工程学号222101320210134年 级 2010级指导教师靳军英根据所给资料推求设计年径流与设计年内分配过程1 .点绘经验频率曲线如表1-1将原始资料按由大到小次序排列，用公式 P=m/(n+1)*100%算出经验频率，再求出模比系数 Ki=Xi/X ,以及Ki-1 , Ki-1) A2。表1-1年份年平均流量Q年 (m %)序 号降序(m3/s)p (为降序(m3/s)KiKi-1(Ki-1)A258 59111.917.75.2617.71.610.610.3859 6027.7816.910

2、.5316.91.540.540.2960 6131015.215.7915.21.390.390.1561 6249.6414.421.0514.41.310.310.1062 63514.412.626.3212.61.150.150.0263 6464.7311.931.5811.91.080.080.0164 6577.8711.336.8411.31.030.030.0065 66810.410.942.1110.90.99-0.010.0066 67910.210.447.3710.40.95-0.050.0067 681010.910.352.6310.30.94-0.060.0

3、068 691112.610.257.8910.20.93-0.070.0069 701210.31063.16100.91-0.090.0170 711315.29.6468.429.640.88-0.120.0171 72147.248.4173.688.410.77-0.230.0572 731511.37.8778.957.870.72-0.280.0873 741617.77.7884.217.780.71-0.290.0874 75178.417.2489.477.240.66-0.340.1275 761816.94.7394.744.730.43-0.570.322 .按无偏估

4、计公式计算统计参数1)年最大洪峰流量的均值Qa=EQi/n= 10.97 m3/s2 ) 变差系数Cv=V E(Ki -1)A2/(n-1) =0.31均值SUM(Ki-1)A2)Cv10.971.640.313 .选取理论频率曲线1) Qa=10.97m3/s,取Cv=0.3,并假定Cs=2Cv=0.6,查离势系数表得出相应于不同频率P的p值，在得出相应 的Qp=Xp*(1+Cv*p)值。表1-2理论频率曲线1为蓝色曲线，曲线的中部于经验频率点据配合较好，而理论频率曲线的头部位于经验频率点据的下方而尾部又位于经验频率点据的上方。频率p (%第一次配线第二次配线Q=10.97Cv=0.3Cs=

5、2Cv=0.6Q=10.97Cv=0.325Cs=2Cv=0.65pQppQp0.015.0527.585.1629.370.054.29P 25.104.3827.780.13.9623.994.0326.440.53.1321.283.1823.1712.76P20.0412.7921.6851.8016.881.8117.91101.3315.341.3316.08200.80r 13.6010.8014.02250.6112.970.6013.29300.4412.430.4412.64400.1611.480.1511.5450-0.1010.64-0.1110.5660-0.349

6、.84-0.359.6370-0.599.04-0.598.7075-0.728.61-0.728.2180-0.868.15-0.867.6890-1.207.02-1.196.3995-1.466.17-1.445.4497-1.615.66-1.594.8799-1.884.78-1.843.8999.5-2.024.34-1.973.4099.9-2.273.51-2.202.512)改变参数，重新配线。增大 Cv值，随着Cv的增大，频率曲线的偏离程度 也随之增大，显得越来越陡。现取 Cv=0.325 Cs=2Cv=0.65 。再次计算理论频 率曲线，得到红色的第二条理论频率曲线，由于

7、经验点频率据配合较好，即 作 为采用的理论频率曲线。il *20OT B -113 即-1r1&00 -1rU 00 I« -!-Hnoo BOG 色优4 M -12 00一承EGmE阿丁|门111moo o oQQLenoOQOO - Crr80-Q> um o8 S00 口n8 20吕品燃00 ?p SS00曷(B二O 5 66(Ti CD 6 64.推求P=10%勺设计丰水年、P=50%勺设计平水年、P=90%勺设计枯水年的设计 年径流量；并计算P=90%勺设计枯水年径流年内分配过程。1）由图可知，查P=10% P=50% P=90%J最大流量分别为：P=10%

8、Q=16.08m3/sP=50% Q=10.56m3/sP=90% Q=6.39m3/s2）设计年径流年内分配过程代表年的选取 P=90%勺设计枯水年 Q=6.39 m3/s,与之相近枯 水年年平均流 量的实际年份有 19591960 年 Q=7.78m3/s ; 19631964 年 Q=4.73 m3/s； 19641965 年 Q=7.87 m3/s ; 19711972年 Q=7.24 m3/s考虑分配不利，即枯 水期水量较枯。选取 19641965年 作为枯水代表 年，19711972 年做比较用。以年水量控制求缩放同倍比 K= Q年p/Q年代K1=6.39/7.87=0.81194

9、4 （19641965 年代表年）K1=6.39/7.24=0.882596 （1971 1972 年代表年）设计年径流年内分配计算 以缩放倍比K乘以各自代表年逐月径流，即设计年径流年内分配表1-3 某站以年水量控制，同倍比缩放 的设计年、月径流量表年份月平均流量 Q月（m3/s）全年(m3/s)345678910111212平 均后、里64 659.9112.512.934.66.95.5523.271.621.170.993.067.8794.47P=90%设计枯水年8.0510.1510.4728.095.604.511.622.661.320.950.802.486.3976.7071

10、 725.086.124.322.83.43.454.922.791.761.32.238.767.2486.89P=90%设计枯水年4.124.9519.7318.512.762.803.992.271.431.061.817.115.8870.55、掌握考虑历史特大洪水的设计洪水的计算方法1独立样本法1 . 1点绘经验频率点曲线采用独立样本法处理历史特大洪水，原始数据处理拷贝原始数据到Excle中，并将其进行按流量由大到小排序，实测系列的经验频率按连续系列的经验频率公式P=m/(n+1)*100%算出经验频率，特大洪水系列的经验频率计算公式为 P=M/(N+1),如图 2-1:表2-1年份

11、流量 Q(m 3/s)厅pPm19101160011.5419241000023.081966800034.621959778046.151933768057.69Sum450601966800014.001959778028.0019636980312.0019586780416.0019726640520.0019675840624.0019735800728.0019625420832.0019535290936.00195552501040.00196152001144.00196952001248.00197148601352.00196446201456.0019524520156

12、0.00196843801664.00195040101768.00197038801872.00195736201976.00195435002080.00196534402184.00195631882288.00195129402392.00196025902496.002按无偏估计公式计算统计参数1)统计自最远调查年份至今的年数N=64实测系列的年数n=24在历史调查期N年中的特大洪水项a=5发生在n年实测系列的特大洪水项1=2 年最大洪峰流量的均值Xa= E Xj+(N -a)/(n-1) E Xi/N m3/s2 ) 变差系数Cv= V E (Xj -Xa)A2+(N-a)* E

13、(Xi -Xa)A2/(n-1) /(N+1) /Xa=0.34均值x5059.84Cv0.343 .选取理论频率曲线o o o o o o o o o o e o ei a m pr in g zgeODo o o50 0o 一 zT- 90O 口 k a 0 0WOU 0021000 002COOO 0019000 00ieooa oorooa ooL L1C00Q 00律文f三我i15000 DO14000 0013009 001200() 0011005 0010DOQ 009DOB DOeooa qq7000 oo6000 005000 DO4000 003000 002000 00

14、F T _ _i g7 t n - r 7I 丁IIII Ii I i iT - r rL L坝址洪峰流量频率曲线（独已rL-Lr -iL一1|丁一一|1-I 1 « L L L J .I T r r r_ L L L JP(%)o o o o o oomi -r + 1O> 5 E 6图2-1某站洪峰流量频率曲线（独立）表2-2独立样本法配线表频率p (%第一次配线第二次配线第二次配线Q=5059.84Q=5059.84Q=5059.84Cv=0.35Cv=0.4Cv=0.45Cs=3Cv=1.05Cs=3Cv=1.2Cs=3Cv=1.35pQppQppQp0.016.071

15、15811.236.41318039.336.9820952.790.02 15.63515039.10P 5.93717075.946.43719716.420.055.05114004.875.30115788.725.71518072.480.14.60213209.724.81514805.095.16416817.890.2 4.14712403.94P 4.32313809.314.6115556.470.53.53211314.813.66112469.463.86913869.2713.05510470.073.14911433.213.30112575.97212.56496

16、00.54P 2.62610374.692.72511264.4632.2689076.342.3139741.202.38210483.4851.8868399.84 1.91 8925.55 1.945 9488.461101.341 17434.671.341;7773.941.3358099.536200.7526391.590.7336543.380.6986649.133250.5476028.540.5246120.380.4846161.871300.373 ；5720.400.3485764.170.3045752.024400.0795199.740.0535167.110

17、.015082.60750-0.172 14755.24-0.195P 4665.17-0.2334529.31460-0.44351.46-0.4184213.83-0.4454046.60570-0.621 13960.08-0.6293786.78-0.6393604.88275-0.7333761.74-0.7353572.25-0.7343388.57480-0.85 13554.54-0.844;3351.64-0.8293172.26590-1.1183079.92-1.0862861.84-1.032714.60395-1.2992759.38-1.2432544.09-1.1

18、52441.37297-1.3982584.06-1.3272374.08-1.2082309.3199-1.5532309.56-1.4492127.16-1.2872129.43399.5-1.6222187.37-1.5012021.91-1.3162063.40299.9-1.7311994.34-1.5771868.09-1.3531979.1561)如图2-1所示；Xa=5059.84 m3/s,取Cv=0.35,并假定Cs=3Cv=1.05 ,查离势系数表得出相 应于不同频率P的p值，在得出相应的Qp=Xp*(1+Cv*p)值填入表2-2中 Qp值中。理论频率曲线1为蓝色曲线，曲

19、线的中部于经验频率点据配合较好，而理 论 频率曲线的头部位于经验频率点据的下方而尾部又位于经验频率点据的上方。2)改变参数，重新配线。增大 Cv值，随着Cv的增大，频率曲线的偏离程 度也随之增大，显得越来越陡。现取 Cv=0.4 Cs=3Cv=12再次计算理论频率 曲线，得到红色的第二条理论频率曲线。3)现取Cv=0.45 Cs=3Cv=1.35。再次计算理论频率曲线，得到绿色的 第三条 理论频率曲线，使曲线尽量靠近历史特 大洪水的点。由于经验点频率据配合较好， 即作为采用的理论频率曲线。4)以上参数即为所求，200年一遇洪峰流量即为13869.27 (mA3/s)。2统一样本法2. 1点绘经

20、验频率点曲线采用独立样本法处理历史特大洪水，原始数据处理拷贝原始数据到Excle中,并将其进行按流量由大到小排序，并计算出经验频率。表2-3同一样本法求算流量资料年份流里Q(m %)厅PPmPm%Q-Qa(Q-Qa)A219101160010.015381.53865404277371819241000020.030773.0774940244052001966800030.046154.615294086445521959778040,061546.1542720739928119337680 150.076927.69226206865249总和4506019761900880001963

21、698030.1170611,70619203687022195867804 10.1571915,7191720P 29589571972664050.1973219,732158024969121967584060.2374623,7467806086531973580070.2775927,7597405478401962542080.3177331,7733601297171953529090.3578635,786230529751955525010 10.3979939,7991903616219615200110.4381343,8131401964519695200120.47

22、82647,826140196451971486013 I0.5183951,839-200I399351964462014 10.5585355,853-440P 19345819524520150.5986659,866-54029142519684380160.6388063,880-6804621801950401017 10.6789367,893-1050 11021601970388018 0.7190671,906-1180139201819573620190.7592075,920-1440207313419543500200.7993379,933-156024330951

23、9653440210.8394683,946-1620262387519563188220.8796087,960-187235037781951294023 0.9197391,973-2120449371319602590240.9598795,987-24706100100总和1039482,2按无偏估计公式计算统计参数1)统一样本法中，实测系列的经验频率按连续系列的经验频率公式：P=PMa+ (1 PMa) * (m-l) /(n-l+1)*100%算出经验频率，特大洪水系列的经验频率计算公式为P=M/(N+1),如图上表 2-3:其中：实测系列的年数n=24在历史调查期N年中的特大洪

24、水项a=5发生在n年实测系列的特大洪水项1=2年最大洪峰流量的均值Xa= E Xj+(N -a)/(n-l) E Xi/N m3/s2) 变差系数Cv= V E (Xj -Xa)A2+(N-a)* E (Xi -Xa)A2/(n-l) /(N+1) /Xa=0.34均值x5059.84Cv0.34与独立样本法的计算方法一样2.3选取理论频率曲线20000.0017500 0C00C15000 00 -7500 00 -5000 00 2500 00 rni-ttrn|iiii| i| ijiffii i| uiij ii ii|iiidFiii|ini|iii|HiibriF|n i 1250

25、0 0(U；tn*iooooo(2JTTTTO O O O O O OO OO C) OOO C <3O OS。DODQ O O GE P IA 3 Z 4d G 0O OCJ Q O U)CO 6 6 6 6 6S6G 66 界§: 口6 66图2-2某站洪峰流量频率曲线（统一）表2-4同一样本法配线表频率P (%第一次配线第二次配线Q=5059.84Q=5059.84Cv=0.35Cv=0.45Cs=2Cv=0.7Cs=3Cv=1.35pQppQp0.015.27414399.796.75320435.930.02P 4.92813787.056.23719261.030.

26、054.46212961.795.5517696.780.14.112320.715.02516501.40.23.7311665.464.49615296.90.53.22310767.593.78713682.5612.82410060.98 3241 124：39.36r 22.4079322.4992.68611175.6632.1538872.6792.35610424.2851.8198281.1841.9329458.861P 1011.3337420.5061.3388106.36720 0.796458.8830.7126681.01-250.5966115.320.5619

27、8.302300.4295819.5730.3225793.009r 50 :-0.1164854.409-0.2184563.46860-0.3564429.382-0.4344071.65270-0.5964004.356-0.6363611.71275-0.7223781.217-0.7353386.297180-0.8573542.14-0.8353158.60490-1.1832964.812-1.0532662.23495-1.4232539.786-1.1872357.12697-1.5662286.541-1.2552202.295r 99 -1.8061861.514-1.3

28、51985.98699.5-1.9261649.001-1.3871901.7499.9-2.1411268.248-1.4371787.8941)如图2-1所示；Xa=5059.84 m3/s,取Cv=0.35,并假定 Cs=2Cv=0.7 ,查离势系数表得出相应 于不同频率P的p值，在得出相应的 Qp=Xp*(1+Cv*p)值填入表2-4中Qp理论频率曲线1为蓝色曲线，曲线的中部于经验频率点据配合较好，而理论频率曲线的头部位于经验频率点据的下方而尾部又位于经验频率点据的上方。2)改变参数，重新配线。增大 Cv值，随着Cv的增大，频率曲线的偏离程度也 随之增大，显得越来越陡。现取 Cv=0.

29、45Cs=3Cv=1.3S再次计算理论频率曲线，得到红色的第二条理论频率曲线，使得曲线尽量靠近历史特大洪水的点。由于经验点频率据配合较好，即作为采用的理论频率曲线。4)以上参数即为所求，200年一遇洪峰流量即为17696.78 (mA3/s)。 三、设计洪水过程线的计算方法1同频率放大法1.1 资料分析将某测站时段流量观测值输入excel中，并计算日观测流量。月日时典型洪水Q (m/s)日油Q (m/s)8482689168.0084203758585103667585209158621780868490063468861431508620258387218608781070214148720

30、885888729137528820576898411871889203658108312605481020236811822554001.2 将日流量数据进 行降序排列，挑选出最大1日洪量，最大3日洪量、最大7日洪量。如下图所示：厅p时间日a#最大1日洪量最大3日洪 量最大7日洪 量18 6634686346828 5366753667538 7214142141412155748 813752137527184158 4916891684433468 9871887183163878 1060546054239401592491.3 由已知的设计值的洪峰流量 Qnp和不同时段的（一天，三天

31、, 七天）的最大洪 量WP、Wp、Wp,并求出典型洪水过程线的相应峰值mD,和不同时段的洪量Wd、3D WDQW洪峰Q(m3/s)洪峰Q(m 7s)Qm, p10245Qm, D4900W1d,p114000W1d,D63468W3d,p226800W3d,D121557W7d,p348720W7d,D159249然后按洪峰、最大一天洪量、最大三天洪量、最大七天洪量的顺序，采用以下 不同倍比值分别进行放大。洪峰放大倍比R存Q/QMdp最大一天洪量放 大倍比Ri= W1p/W1d,D最大三天洪量放大倍比R3= (W3p- Wip ) / (W3d,D- W1d,D)最大七天洪量放 大倍比R7= (W7p- W3p ) / (W7d,D- W7d,D)同频率放大洪峰放大倍比Rq=Qp/Qd2.09最大1日放大倍比R1= W1p/W1d,D1.80最大3日放大倍比R3= (W3p-W1p) / (W3d,D- W1d,D)1.94最大7日放大倍比R7= (W7p-W3p) / (W7d,