当前课程知识点:水文水利计算 > 第二章 洪峰流量及时段洪量的频率分析 > 2.1 洪水资料的分析处理 > 2.1 洪水资料的分析处理
同学们
这一节
我们来学习洪水资料的分析处理
在本节内容开始之前
我们先回顾一下什么是洪水
洪水指的是
河湖在较短时间内发生的流量急剧增加
水位明显上升的水流现象
洪水按成因和地理位置的不同
又常分为暴雨洪水 融雪洪水 冰凌洪水
山洪以及溃坝洪水等
中国大部分地区以暴雨洪水和山洪为主
洪水有时来势凶猛
具有很大的自然破坏力
因此研究洪水特性
掌握其发生与发展规律
有利于我们积极采取相关的防洪 治洪措施
中国自古以来就有大量的关于洪水的记载
如何分析和处理这些洪水资料
就是本节需要大家掌握的内容
本节内容分为洪水资料的选样
洪水资料的审查和分析
以及洪水资料的插补延展三部分
我们先来学习洪水资料的选样
洪水资料选取的好坏
直接影响到设计洪水成果的可靠性
然而河流上一年内要发生多次洪水
每次洪水具有不同历时的流量变化过程
如何从历次洪水系列资料中
选取表征洪水特征值的样本
是洪水频率计算的首要问题
目前在进行洪水频率分析计算中
采用纯随机模型
即将连续的流量过程以年为时段划分开
使时间坐标离散化
把每年作为一次实验
根据需要
选取一些描述洪水的数字特征
从不同的角度来反映逐年洪水的特性
假定这些洪水特征为随机变量
具有共同的总体概率分布函数
从历年实测洪水资料中所求得的洪水特征系列
作为该随机变量从其总体分布中
独立随机抽取的一组样本
一般我们选取“洪峰流量”
和“指定时段内洪水总量”
作为描述一次洪水过程的数学特征
洪峰流量可从流量过程线上直接得到
用Qm表示
洪水总量
在我国通常取固定时段的最大洪量
用Wt表示
洪量统计时段的长度
可根据洪水过程的实际历时
及水库调节能力确定
对较大流域
实际洪水汇流历时较长
要求拟建水库的蓄洪能力大
可取较长时段统计洪量
否则 可以取较短时段
如取时段t=1日 3日 7日 15日 30日等
对一次洪水过程
取某一时段前后滑动
求得最大洪量作为时段洪量
我国河流多属雨洪型
每年汛期要发生多次洪水
因此就存在如何从年内多次洪水中
选定该年的洪水特征组成计算样本的问题
通常有如下四种选样方法
年最大值法 年多次法 超定量法和超大值法
年最大值法
即每年选取一个最大值
n年资料可选出n项年极值
包括洪峰流量和各种时段的洪量
同一年内
各种洪水的特征值
可以在不同场次的洪水中选取
以保证“最大”选样原则
年多次法
每年选取最大的k项
则由n年资料可选出nk项样本系列
k对各年取固定值
如三次 五次等
可根据当地洪水特性确定
超定量法
各年出现大洪水的次数是不同的
根据当地洪水特性
选定洪峰流量和时段洪量的阈值Qm0 Wt0
超过该阈值的洪水特征均选作为样本
这样 某些年的洪水可能没被选取
而有些年有多次洪水入选
超大值法
把n年资料看作一连续过程
从中选出最大的n项洪水特征
此法相当于以第n项洪水
作为超定量选样的阈值
对于大多数水利水电工程
发生超过设计标准的洪水
所引起的洪灾损失往往是一次性的
在一年之内很难立即恢复正常工作
洪水年极值分布可以说明
当地出现这类洪水灾害的概率
因此 以年最大值法选样为宜
对于城市雨洪排水和工矿排洪工程
超标准洪水所造成的洪水损失
一般能迅速得到恢复
若年内发生多次超标准洪水将造成多次损失
因此年多次法或超定量法较为适用
另外
选样时一般不考虑各洪水特征之间的相互关联
即在选取某种时段洪量的年极值时
并不考虑洪峰
或其他时段洪量极值发生的时间与位置
是否与该时段洪量的发生有关
接着我们来学习洪水资料的审查和分析
洪水资料是进行频率计算的基础
是决定洪水设计成果精度的关键
在使用洪水资料前
必须进行资料的审查和分析工作
审查和分析内容
包括资料的可靠性 一致性和代表性
也就是我们常说的“三性”审查
这里需要说明一点
对资料进行审查和分析
也是为了满足统计上对样本独立同分布的要求
保证频率分析的前提是成立的
“三性”审查中
首先是对洪水资料的可靠性审查
内容包括实测洪水资料审查
和历史洪水资料审查两部分
实测洪水资料的审查是对测验和整编的方法
以及结果进行检查
重点要放在观测与整编质量较差的年份
主要包括水位观测 流量观测 水位流量关系等
对历史洪水资料的审查
一方面调查计算的洪峰流量可靠性
另一方面要审查洪水发生的年份的准确性
特别是战争年代及政治动乱时期的观测记录
同时应注意对设计洪水计算成果影响较大的
大洪水年份
如发现问题
应会同原整编单位作进一步审查
必要时作适当的修正
其次是洪水资料的一致性审查
所谓洪水资料的一致性
就是产生各年洪水的流域产流和汇流条件
在调查观测期中应基本相同
如果流域发生了较大的变化
需要将变化后的资料还原到
原先天然状态的基础上
以减少人为的干扰
保证抽样的随机性
并能与历史资料组成一个具有一致性的系列
最后是洪水资料的代表性审查
当洪水资料的频率分布
能近似反映洪水的总体分布时
则认为具有代表性
否则 则认为缺乏代表性
当连续实测的洪水年数不少于20-30年
并有特大洪水加入时
资料代表性越好
最后我们来学习洪水资料的插补展延
当我们的洪水资料缺少代表性的时候
就需要我们通过插补和展延的方法
扩大样本容量
提高其代表性
在实际情况中
若设计站点或断面的洪水资料较少
就需要参证本站其他资料
或上下游
干支流其他测站资料
或流域中的暴雨资料
对洪水资料进行插补和展延
以便扩大样本的容量
插补展延方法一般有以下几种
一 根据上下游测站的洪水特征相关关系
进行插补展延
二 利用本站峰量关系进行插补展延
三 利用暴雨径流关系插补展延
四 根据相邻河流测站的洪水特征值进行延长
以上插补展延洪水资料的相关方法
都是基于各水文要素之间存在着成因联系
因此
分析形成设计断面的洪水来源和影响因素
会有助于选定恰当的参证变量
或者引用恰当的参数来改善相关关系
通过插补展延增加部分洪水资料
扩大样本容量
可以减少洪水频率分析的抽样误差
然而插补的资料也会引进一部分
相关关系的误差
因此是有得有失
应依据具体情况决定是否需要进行插补展延
如果相关关系的精度不高
则不要勉强用来插补展延资料
另外在用相关关系进行插补展延时
还应避免使用辗转相关的方法
以免得出虚假的结果
本节课的内容就讲到这里
再见
-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理
--1.1 小节测试
--1.1 课后讨论
-1.2 水文水利计算的任务与内容
--1.2 小节测试
--1.2 课后讨论
-1.3 水文水利计算的主要研究方法
--1.3 小节测试
--1.3 课后讨论
-2.1 洪水资料的分析处理
--2.1 小节测试
-2.2 历史洪水的调查和考证
--2.2 小节测试
-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
--2.3 小节测试
--2.3 课后讨论
-2.4 设计成果的合理性分析
--2.4 小节测试
-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题
--2.5 小节测试
--2.5 课后讨论
-3.1 防洪安全设计
--3.1 小节测试
-3.2 设计洪水概念
--3.2 小节测试
-3.3 设计洪水过程线的拟定
--3.3 小节测试
--3.3 课后讨论
-3.4 设计洪水的地区组成
--3.4 小节测试
-3.5入库设计洪水
--3.5 小节测试
--3.5 课后讨论
-4.1 暴雨特性分析
--4.1 小节测试
-4.2 点暴雨量频率计算
--4.2 小节测试
-4.3 面暴雨量频率计算
--4.3 小节测试
--4.3 课后讨论
-4.4 设计暴雨量的时空分布计算
--4.4 小节测试
-4.5 由设计暴雨推求设计洪水
--4.5 小节测试
--4.5 课后讨论
-5.1 小流域设计暴雨
--5.1 小节测试
-5.2 由推理公式推求设计洪水
--5.2 小节测试
--5.2 课后讨论
-5.3 由地区经验公式推求设计洪水
--5.3 小节测试
-5.4 城市化对水文的影响
--5.4 小节测试
-5.5 城市排水管网设计流量计算
--5.5 小节测试
--5.5 课后讨论
-6.1 可能最大暴雨的基础理论
--6.1 小节测试
-6.2 可能最大暴雨的估算
--6.2 小节测试
-6.3 可能最大洪水
--6.3 小节测试
-7.1 年径流及其表征指标
--7.1 小节测试
-7.2 影响年径流的要素
--7.2 小节测试
-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 小节测试
--7.3 课后讨论
-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 小节测试
--7.4 课后讨论
-8.1 用水户分类及其层次结构
--8.1 小节测试
-8.2 工业需水量的计算与预测
--8.2 小节测试
--8.2 课后讨论
-8.3 灌溉用水量的计算与预测
--8.3 小节测试
-8.4 生态需水的计算与预测
--8.4 小节测试
--8.4 课后讨论
-8.5 其他用水的计算与预测
--8.5 小节测试
-9.1 径流调节的定义及分类
--9.1 小节测试
--9.1 课后讨论
-9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 小节测试
--9.2 课后讨论
-9.3 水库的水量损失
--9.3 小节测试
-9.4 设计保证率
--9.4 小节测试
-9.5 径流调节计算基本原理
--9.5 小节测试
--9.5 课后讨论
-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容
--9.6 小节测试
-9.7 根据兴利库容确定调节流量
--9.7 小节测试
-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程
--9.8 小节测试
--9.8 课后讨论
-10.1 水能利用与电力系统负荷
--10.1 小节测试
-10.2 保证出力与多年平均发电量计算
--10.2 小节测试
-10.3 水电站装机容量的选择
--10.3 小节测试
-10.4 正常蓄水位与死水位选择
--10.4 小节测试
-11.1 灌溉工程水利计算概述
--11.1 小节测试
-11.2 引水灌溉工程水利计算
--11.2 小节测试
-11.3 蓄水灌溉工程水利计算
--11.3 小节测试
-11.4 提水灌溉工程水利计算
--11.4 小节测试
-11.5 地下水灌溉工程水利计算
--11.5 小节测试
-12.1 水库调洪的任务
--12.1 小节测试
-12.2 水库调洪计算的原理
--12.2 小节测试
-12.3 水库调洪计算的列表试算法
--12.3 小节测试
-12.4 水库调洪计算的半图解法
--12.4 小节测试
-12.5 其他情况下的水库调洪计算
--12.5 小节测试