根据流量资料计算设计洪水

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水利水电工程初步设计阶段根据流量资料计算设计洪水

大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1997年8月

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水电站技术设计阶段根据流量资料计算设计洪水大纲

主编单位:主编单位总工程师:参编单位:主要编写人员:软件开发单位:软件编写人员:

勘测设计研究院

年月

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目次

1.引言42.设计依据文件和规范43.基本资料44.设计原则85.设计内容与方法86.专题研究127.设计成果12

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1引言

流域及工程概况：

本工程位于江(河)上。距上(下)游市(县)km。

工程所在河流发源于省山麓，自向，流经等省(市)，于进入，最终注入海，全长km，流域面积km2。

坝址以上流域位于东经～；北纬～，集水面积km2，河道长度km，河道比降，河谷形态，河网分布呈。流域平均高程m，山为最高峰，海拔m，年平均雨量mm，年平均蒸发量mm。植被率。流域内已建大中型水电站(水库)有等；引水、蓄水工程有和工程；分洪、滞洪工程有和工程以及水土保持措施。

本工程为坝(闸)，以为主，兼顾等任务。大坝设计洪水标准为；校核洪水标准为。

2设计依据文件和规范

2.1有关本工程(或专业)的文件

(1)可行性研究报告；(2)可行性研究报告专题报告；(3)可行性研究报告审批文件；

(4)初步设计任务书和项目卷册任务书及其他专业对本专业的要求。2.2主要设计规范

(1)DL5020?93水利水电工程可行性研究报告编制规程；(2)DL5021?93水利水电工程初步设计报告编制规程；(3)SL44?93水利水电工程设计洪水计算规范。

3基本资料

3.1资料搜集与复核3.1.1资料搜集

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应搜集和整理流域自然地理概况、流域和河道特征、流域的暴雨和洪水特性、流域内水利和水土保持措施以及地方水文手册、图集等资料。3.1.2资料复核

提醒：对计算设计洪水所依据的洪水资料和流域特征资料应重点复核。(1)水位资料应了解水准基面的变动状况和换算关系，并重点复核观测精度较差，水尺位置和水尺零点高程变动较多和大洪水时期的资料。

(2)流量资料应重点复核大洪水年份的浮标系数、水面流速系数、计算流量时借用断面的合理性，以及水位流量关系曲线的可靠性。

(3)复核厂、坝址流域面积。3.2洪水资料还原

提醒：根据不同工程所造成的影响，采用以下不同的方法：(1)当流域内兴建了大中型水库工程，受上游大中型水库影响时，应推算上游水库的入库洪水，再将入库洪水按建库前汇流条件演算至上游水库坝址，然后与区间洪水叠加，顺演至设计断面，即为还原流量。(2)当受上游修建的引水、分洪、滞洪工程影响及溃决时，应将引水、分洪等流量过程线演算至设计断面与实测流量过程线叠加即为还原流量。(3)当受流域内兴建的水利、水土保持措施影响，产汇流条件有明显改变时，可用改变前的暴雨径流关系及汇流曲线，推算相应的洪水过程线。3.3洪水资料的插补延长

提醒：实测洪水系列较短或实测期间有缺测年份，应根据资料条件采用以下方法进行洪水资料插补延长：(1)上下游站或邻近流域测站与本站同步流量资料相关。如区间面积较大，相关点据较散乱，可分析各次洪水特性，引入适当参数进行插补延长。(2)利用本站洪峰和洪量以及不同时段洪量之间的相关关系相互插补延长。相关关系不够密切时，可适当加一些参数，常用的参数有峰型、暴雨中心位置、暴雨季节、降雨历时等。(3)利用本流域暴雨资料插补延长。可利用暴雨与洪水相关或通过产流汇流方法，推算出流量过程线，求得洪峰和各时段洪量。当上下游站与本站之间河道槽蓄作用较大，采用直接相关点据较散乱，加上述参数后还不能明显改善时，也可通过流量演算法，将上下游站的洪水过程线演算至本站断面，求得本站的洪水过程线。3.4历史及近年大洪水的调查与考证

提醒：搜集整理已有历史洪水调查、考证资料及其汇编成果。当前一设计阶段已进行过历史洪水调查，并已查清历史洪水状况，本阶段可不再进行野外调查，但需将历史洪水调查成果汇编，作为本阶段对历史洪水复核的成果。假使在前一设计阶段后发生特大洪水应补充调查和考证。

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3.4.1野外调查

(1)调查河段选择的原则

所选河段应尽量符合调查的目的和要求；尽量选择在老居民点，房屋位置高低适当和洪水痕迹较多的河段；河段应比较顺直、断面较完整、河床较稳定、控制条件较好，没有较大支流汇入，河段内无壅水、回水和分流等现象。

(2)洪水发生年份及日期调查

提醒：结合历史上的重大事件，如历史上发生的水旱等自然灾难、战争、地震等以及群众自身简单记忆的事件，如年龄、属相、生育、婚丧、房屋变迁等推算洪水发生日期，还可由民谚、刻字、记水碑文、报刊、历史文献、老帐本、日记等了解。(3)洪痕调查

提醒：根据调查河段所处地区及洪痕标志物是否明显、固定、可靠和具有代表性等具体状况，判别洪水位。①当群众指认洪痕的标志明显，要考证标志物位置是否有过变动及变动幅度或移动距离。对于群众无法认定确凿位置，但能描述某些特征的洪痕也不应随意放弃，可据以定出洪水位可能的上限和下限。

②有些洪痕虽无特定标志，但可根据大水后在墙壁、陡崖等处遗留的冲刷痕迹、水迹、泥印等，辩别最高洪水位。

③荒僻地区无法依靠当地居民来确定洪痕，则可根据洪水淤积物、洪水对河床两岸的冲刷痕迹以及洪水浸淹对两岸所引起的物理、化学和生物作用留下标志，判别洪水到达的大致位置。

(4)洪痕水位可靠程度评定

洪水痕迹经调查、测量和分析后，可参照表1评定其可靠程度。

表1洪水痕迹可靠程度评定标准

评定因素可靠等级较可靠供参考1.指认人的印象和旁证亲眼所见，印象深刻，所讲情亲眼所见，印象较深刻，所述听传闻，或印象不深，所述情状况。2.标志物和洪痕状况.况逼真，旁证确凿。状况较逼真，旁证材料较少。况不够明白具体，缺乏旁证。标志物固定，洪痕位置具体，标志物变化不大，洪痕位置较标志物已有较大的变化，洪痕或有明显的洪痕。具体。位置不具体。(5)洪水过程调查

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一般应调查出洪水涨落次数及各次洪水的起涨、峰顶、落平三点。对那些不能定量但可以了解到某些定性描述，如涨落历时长短、洪水过程线的形态(坦平或尖瘦)与哪些实测大水年相近似等也应了解。

(6)河道及流域状况调查

调查断面冲淤变化、河床质组成状况、河段的流态，雨情、灾情、洪水来源、有无漫流、分流、壅水、死水以及流域自然条件变化等状况。3.4.2调查洪水洪峰流量估算

提醒：调查洪水的洪峰流量，可以根据洪痕点分布及河段水力特性等状况，采用以下方法估算：(1)利用水位流量关系曲线推求洪峰流量。当调查河段附近有水文站时，可将调查洪水位推算至水文站，用水位流量关系曲线(一般需要将其外延)推求洪峰流量。(2)用比降法推求洪峰流量当调查河段无水文测站、洪痕测点较多、河床稳定时适用。(3)用水面曲线法推求洪峰流量当调查河段较长、洪痕点较少、河底坡降及过水断面变化较大时适用。注意不同方法的适用资料条件，当资料条件允许时，可采用几种方法估算洪峰流量，经综合比较，合理确定。3.4.3调查洪水的洪量估算

提醒：根据调查河段的资料状况，采用以下方法估算：(1)当调查到洪水位过程时，可根据水位过程线推求流量过程，求得各时段洪量。(2)当调查河段有水位流量观测资料时，也可根据文献及调查的有关雨情和灾情的描述，判断洪水过程的类型，参照同类型实测洪水的峰量关系近似估算洪量。3.4.4洪峰流量及洪量的合理性检查

提醒：对推算的洪水洪峰流量及洪量数值应进行合理性检查，一般通过以下方法：(1)同一地点历次成果比较。(2)干支流洪水成果比较。(3)点绘同频率或相近频率的洪峰流量与面积关系检查。(4)从峰量关系比较。3.4.5洪水重现期的确定

应根据调查资料和历史文献、文物等资料，分析调查期或考证期内大洪水发生的年份、次数、量级及大小顺位，合理确定洪水的重现期。

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4设计原则

4.1设计洪水计算，应从实际出发，认真进行调查研究，取得的基本资料应具有独立性、一致性和代表性。

4.2计算设计洪水必需重视基本资料的可靠性和雨洪规律分析与研究。

4.3设计洪水一般采用坝址洪水(当建库后对产汇流条件有显著改变时，应以入库设计洪水作为设计依据)。

4.4计算短缺资料地区设计洪水时，应尽可能采用几种方法进行计算，综合分析，合理选定。

4.5设计洪水计算过程中所依据的基本资料、计算方法及其主要环节、采用的各种参数和计算成果，应进行分析检查，论证其合理性。

5设计内容与方法

5.1设计洪水计算5.1.1洪水系列

提醒：(1)一般采用年最大值选样。洪峰流量每年只选取最大的一个洪峰流量，洪量采用固定时段独立选取年最大值。(2)洪水系列的选取应满足频率计算中关于样本独立、同分布的要求，洪水的形成条件应具有同一基础。当洪水特性在一年内随季节或成因明显不同时，可分别进行选择统计，但划分不宜过细。5.1.2洪水系列代表性分析

系列代表性可通过长短系列均值对比、历史和实测洪水的时序分析，论证有无某个时期大洪水出现次数多、量级大，而另一时期大洪水出现次数少、量级小的状况。通过与邻近流域长期洪水系列进行比较，评价洪水系列的代表性。还应特别注意系列是否处于丰水或枯水比较集中出现的时期。5.1.3经验频率

提醒：(1)连序系列

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在实测和插补延长的资料系列中，没有特大洪水值需提出作单独处理的n项连序洪水系列，可直接按其大小顺序排位，计算各项洪水的经济频率。(2)不连序系列如在调查考证期N年中有特大洪水a个，其中L个发生在n项连序系列内，这类不连序洪水系列的各项洪水的经验频率公式目前国内一般有两种：一种是将已知a个历史洪水和n个实测洪水看成是抽自所研究水文总体的一个容量为N的系列。统一排位估计经验频率；另一种是将实测系列与特大洪水系列看成是从所研究水文总体中独立抽出的两个或几个连序系列，分别排位估计其经验频率。经验频率计算公式参见SL44?93。5.1.4统计参数及设计值

提醒：频率曲线的线型一般采用皮尔逊III型。特别状况，经过分析论证后也可采用其它线型。频率曲线统计参数采用均值X、变差系数Cv和偏态系数Cs表示。估计频率曲线的统计参数的步骤：

(1)采用矩法或其它参数估计法(如概率权重矩法)，初步估算统计参数。(2)采用适线法调整初步估算的统计参数。

提醒：选择目标函数求解统计参数时，可考虑采用离差平方和准则或离差绝对值和准则；也可考虑采用相对离差平方和准则。当采用经验适线法时，应尽可能拟合全部点据，如点据缺乏规律，可侧重考虑较可靠的大洪水点据。当经验点据分布比较有规律时，也可采用双权函数法计算频率曲线的统计参数。(3)适线调整后的统计参数还应根据本站洪峰、不同时段洪量统计参数和设计值的变化规律，以及上下游、干支流和邻近流域各站的成果进行合理性检查，必要时可作适当调整，最终确定统计参数。

通过上述初估、适线和综合对比分析，得到工程设计要求的洪水频率曲线。5.1.5安全保证值

提醒：对大型或重要的中型工程，用频率分析法计算的校核标准设计洪水应计算抽样误差。经综合分析后，如成果有偏小可能，应加安全修正值，一般不超过计算值的20%。

5.1.6设计洪水成果的合理性分析

提醒：为防止因资料代表性不够，或计算方法采用带来的偏差，以期计算成果相对合理，提高计算精度，常通过以下几种途径进行合理分析。(1)本站洪峰流量及不同时段洪量的频率分析成果相互比较。

将不同历时洪量频率曲线绘在同一比例尺的图上，各频率曲线在使用范围内不应有交织现象。

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(2)与上、下游及邻近地区各河流的频率分析成果相比较。

当上下游的洪峰流量或洪量的相关关系较好时，也可利用相关图对计算成果进行检验。(3)与暴雨的频率分析计算成果相比较。5.2设计洪水过程线

提醒：设计洪水过程线应选资料较为可靠、具有代表性、对工程防洪运用较不利的大洪水作为典型，采用放大典型洪水过程线的方法推求。5.2.1选择典型洪水过程线的条件

(1)资料完整和精度较高的实测大洪水过程线。

(2)在设计条件下可能发生的洪水过程，即大洪水出现的时间、季节、峰型、主峰位置、上涨历时等能概括地代表大洪水的一般特性。

(3)能满足工程设计要求。从防洪后果考虑，应选择对工程防洪运用较为不利的典型，例如选择峰高、量大、峰型集中、主峰发生时间偏后的洪水过程作为典型。

提醒：根据调洪计算要求可以选出几个典型，应分别计算设计洪水过程线。入库典型洪水的选择，还应考虑区间出现较大洪水的状况。5.2.2放大方法

根据工程防洪设计要求和流域洪水特性，采用同频率放大法和同倍比放大法。(1)同频率放大法。当峰、量均对工程防洪安全起作用时，可采用按设计洪峰、洪量控制放大典型洪水。

提醒：对工程防洪安全起控制作用的时段必需进行控制。(2)同倍比放大法。适用于工程防洪安全主要由洪峰或某个时段洪量起控制作用，此时，以同一倍比放大典型洪水。5.3分期和施工设计洪水

提醒：为了满足水库调度运用和选择合理的施工时段，安排施工进度的要求，应结合洪水特性，计算分期和施工设计洪水。5.3.1分期的一般原则

提醒：分期既要考虑工程的设计、施工、运行要求，又要结合流域洪水季节变化规律及成因特点确定。分期不应太细，一般不宜短于一个月。5.3.2分期和施工洪水系列

提醒：分期洪水一般由规定分期时段内选取的年最大值组成，年最大值也可适当跨期选取，跨期不宜超过5日～10日。

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按不跨期选样计算的分期设计洪水，可跨期使用。按跨期选样计算的分期设计洪水，不再跨期使用。施工洪水往往要分出枯水期、平水期、洪水期的设计洪水或分月的设计洪水。历史洪水应按其发生的日期，参与其相应分期洪水和施工洪水系列进行频率计算。5.3.3分期和施工洪水统计参数及设计值

提醒：一般是将分期洪水和施工洪水的统计参数、各种频率的设计值与年最大洪水的统计参数和同频率设计值置于同一张图上进行比较，检查其合理性。在使用范围内，各分期和施工时段的洪水不允许与年最大洪水的频率曲线相互交织，如不协调可适当调整。调整的原则，一般以分期历时较长的洪水频率曲线为准，如以年控制季、季控制月等。5.4设计洪水的地区组成

提醒：当设计断面上游有调蓄作用较大的工程或下游有防洪要求时，一般应拟定设计洪量的地区组成，计算工程以上和区间的洪水过程线，经工程调蓄后的洪水与区间洪水组合，推求受上游工程调蓄影响的设计洪水。设计洪量的地区组成可采用典型洪水组成法和同频率组成法拟定。5.4.1典型洪水组成法

从实测资料中选出若干次在地区组成上具有一定代表性的大洪水作为典型，以设计断面某一时段的设计洪量为控制，按典型洪水的各区洪量组成比例，计算各分区相应的设计洪量。各分区应采用同一次洪水过程线为典型。5.4.2同频率组成法

根据防洪要求，指定某一分区发生与设计断面同频率的洪量，其余各分区发生的相应洪量用典型洪水的组成比例进行分派。各分区的设计洪水过程应采用同一次洪水过程线为典型。

5.4.3地区洪水频率组合法及洪水随机模拟法

提醒：根据资料及计算条件，有条件时，可采用地区洪水组合频率法或洪水随机模拟法推求受上游工程调蓄影响的设计洪水。5.5入库设计洪水

提醒：当建库后产汇流条件有明显改变，采用坝址设计洪水对调洪结果影响较大时，应以入库设计洪水作为设计依据。推算入库洪水，应合理确定水库周边位置，所确定的干支流入库断面应基本上不受回水影响。5.5.1历年或典型年的入库洪水计算

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提醒：根据资料条件，适合地选用以下一种方法进行计算。(1)流量叠加法。当在水库周边附近有水文站，其控制面积占坝址以上面积的比重较大、资料较完整可靠时，可分干支流、区间陆面和库面分别推算分区的入库洪水，再叠加为集中的入库洪水。(2)流量反演法。当资料不能满足用流量叠加法且汇入库区的支流洪水所占比重较小时，可采用马斯京干法或槽蓄曲线法反推入库洪水。(3)水量平衡法。仅适用已建水库的入库洪水推算，可根据水库下泄流量及水库蓄水量的变化反推入库洪水。当水库动库容较大时，宜用动库容曲线推算。当需要而又有条件推算历年入库洪水时，一般