水文学论文作业 2

'水文学小论文论文题目：水文统计方法对设计洪水的浅析朱青平摘要：当短期暴雨或降水汇集，会形成洪水。为防止和减少洪灾，需要对洪水进行设计和预测。在水文统计方法里，可以利用经验频率、累积频率等。关键词：洪水；设计洪水；防洪；水文统计方法；经验频率；重现期；相关分析DesignFlood’ssuperficialdiscussionaboutthemethodsofhydrologicstatisticsZhuQingpingAbstract:Whenrainscometogetherquickly,thefloodwillbeformed.Forthesakeofpreventinganddiminishingthedamageofthefloodwater,thepredictionforitisindispensable.Inthemethodsofthehydrologicstatistics,wecanuseempiricalfrequency,accumulatedfrequencyandsoon.KeyWords:Floodwater,DesignFlood;PreventFlood;themethodsofhydrologicstatistics;empiricalfrequency;reappearance;relatedanalyze前言1．洪水及设计洪水概念和涉及的内容2．运用水文统计方法对洪水进行设计的一般方法和讨论认识与展望在水文学的发展中，对洪水领域的研究和设计是极为重要的一项内容。在当今科学和技术日新月异的今天，更多的是多项技术领域的交叉促进。自FSR问世以来的20多年中，理论研究和实践应用反馈信息相互作用，进一步加深了对设计洪水这一问题的全面认识，也进一步改进和提高了原有的方法．从GEV分布到GL分布，从矩法到线性矩法，从设计事件法到连续模拟法，从手工计算到利用IHDTM计算流域特征值等。所以，该领域的前途和前景是宽广的，必将向更科学、高效、准确的方向发展。正文：1．洪水及设计洪水概念和涉及的内容第-4-页共5页 水文学小论文流域内的暴雨或大面积的降雨产生大量的地面水流，在短期内汇入河槽，使河中流量骤增，水位猛涨，河槽水流成波状下泄，这种径流称为洪水。当河流发生较大洪水时，如果河槽泄洪能力不够，洪水溢出两岸，甚至溃堤决口，泛滥成灾，称为洪灾。在平原河流下游或湖泊的沿岸，常有许多低洼地区，如该地区降雨过多，河湖水位高涨，使低洼地区排水不畅，造成地面积水，淹没庄稼而欠收，称为涝灾。为防止和减少洪涝灾害，需要修建各种水利工程以控制洪水。这些工程的规模、组成和它们本身的安全，则要取决于在未来运行期间可能遇到的洪水情势。凡按下面所述方法确定的洪水特征值，并根据洪峰流量、不同时段的洪水总量拟定的一次洪水过程线和洪水的地区组成等，都叫做“设计洪水”。这对于有防洪、发电和灌溉等综合功能的大、中型水库来说意义重大。推求设计洪水的方法（1）由流量资料推求设计洪水当洪水流量资料系列较长时，最好再能进行历史洪水的调查考证，就可以直接用频率分析方法求的设计洪水。（2）由暴雨资料推求设计洪水当无实测洪水资料而有实测雨量资料时，可通过雨量资料的频率分析先求得设计暴雨，再利用本流域产流汇流方案由设计暴雨推求设计洪水。（3）由经验公式推求设计洪水当缺乏实测雨量资料时可使用经验公式法。本法是对气候及下垫面因素相似地区实测和调查的洪水资料进行综合归纳，直接建立洪峰流量或洪水总量与各相关影响因素之间的相关关系，并以数学公式表示的一种方法。（4）由水文气象资料推求设计洪水图一次洪水过程示意图T分析影响暴雨的主要气象因子及其组合，作为放大指标，将暴雨模式进行放大，从而求出可能最大降水；经过流域的产流和汇流计算，最后求得可能最大洪水。流量(Q)t2t1ABQ~tQ(max)C2.运用水文统计方法对洪水进行设计的一般方法和讨论2.1在对洪水进行的设计中，水文统计方法至关重要。设计洪水的内容包括设计洪峰、不同时段的设计洪量、设计洪水过程线、设计洪水的地区组成和分期设计洪水等。可根据工程特点和设计要求计算其全部或部分内容。防洪设计标准第-4-页共5页 水文学小论文指防洪工程抗御洪水能力的规定限度。防洪水工建筑物设计时，选用过于大的洪水作为设计依据，虽然安全，但不经济；若选择的洪水偏小，投资虽然减少，但不安全或达不到预期的防洪要求。因此，需权衡安全和经济两个方面，为工程的防洪能力规定一个恰当的限度，即防洪设计标准。符合此标准的洪水即为设计洪水。防洪设计标准一般用洪水出现的概率或重现期表示。常用的计算方法有：①直接法。即根据流量资料推求设计洪水。当工程所在地或其附近有较长的洪水流量观测资料，而且有若干次历史洪水资料时，逐年选取当年最大洪峰流量和不同时段（如1天、3天和7天等）的最大洪量，分别组成最大洪峰流量和不同时段最大洪量系列，然后进行频率分析，以确定相应于设计标准的设计洪峰和时段设计洪量。最后，选择典型洪水过程线，按求出的设计洪峰和各时段设计洪量，对典型洪水过程线进行同频率或同倍比放大，作为设计洪水过程线。②间接法。即根据雨量资料推求设计洪水。当工程所在地及其附近洪水流量资料系列过短，不足以直接用洪水流量资料进行频率分析，但流域内具有较长系列雨量资料时，可先求得设计暴雨,然后通过产流和汇流计算,推求设计洪峰、洪量和洪水过程线。该法假定，一定重现期的暴雨产生相同重现期的洪水。③地区综合法。如果工程所在地的洪水流量和雨量资料均短缺，可在自然地理条件相似的地区，对有资料流域的洪水流量、雨量和历史洪水资料进行分析和综合，绘制成各种重现期的洪峰流量、雨量、产流参数和汇流参数等值线图，或将这些参数与流域自然地理特征(流域面积和河道比降等)建立经验关系，然后借助这些图表和经验关系推算设计地点的设计洪水。还可以运用统计试验方法，来研究实测系列中加入历史洪水后对设计洪水成果的影响。其影响主要从频率曲线参数、设计值的变化以及参数、设计值的稳定性(用均方差的大小)两个方面来衡量。其中实测系列从给定洪水总体分布中随机模拟生成，历史洪水是总体分布中给定重现期的洪水值代表。对于从总体中抽取的一个有限长度的样本系列，可以得到一组频率曲线参数(均值、Cv、Cs)，以及给定频率P相应的设计值Xp。若有m组样本，可得到指定频率P相应的m个设计值X1、X2、……、Xm，Xp的均方差为：假定Xp服从正态分布，则Xp落在［-σ,σ］区间内的概率为68.3%，落在［-2σ,2σ］区间内的概率为95.4%。由此可知，Xp的σ越小，设计成果越稳定。采用均值100，Cv=1.0，Cs=2.0的P-Ⅲ型频率曲线作为样本的总体分布。从总体分布中随机模拟一定长度n的m组样本作为实测样本系列。每组样本系列的参数估计方法是；均值采用矩法估计，Cv及Cs采用绝对离差和最小准则适线求得。一般地，通过调查或运用历史文献资料考证的历史洪水重现期在几十至数百年之间，用C14技术考证到的古洪水的重现期可达数千年。不同重现期的历史洪水加入实测样本系列后对设计洪水的影响也是不同的。2.2利用经验频率曲线的绘制对设计洪水进行预测。如果有n年实测水文资料，可按下列步骤绘制经验频率曲线：（1）将按时间顺序排列的实测资料按其数值大小进行递减顺序排列成X1,X2,…,Xn,对应的序号m为1，2，…,n。（2）利用P=m/(n+1)*100%分别计算对应各个变量的经验频率。第-4-页共5页 水文学小论文（1）以实测水文资料为变量x作为纵坐标，以频率p作为横坐标，在坐标纸上绘制一条光滑的曲线（2）根据工程设计标准指定的频率，在该曲线上查出所需的相应设计频率标准的水文数据。绘制经验频率曲线的目的是为了按设计频率标准从中选定设计值，该设计值就是工程设计的依据。2.3累积频率和重现期对设计洪水进行预测。水文特征值属于连续型随机变量，在分析水文系列的概率分布时，用X>=Xi的概率，对应于X>=Xi概率P实际上就是累积频率。而重现期是指等于及大于一定量级的水文要素值出现一次的平均间隔年数，以该量级频率的倒数计。2.4理论频率曲线图：皮尔逊Ⅲ型曲线特点由于在实测系列的项数n较小，所绘经验频率曲线往往不能满足推求稀遇频率特征值的要求，目估定线或外延会产生较大的误差，往往需要借助于某些数学形式的频率曲线作为定线和外延的依据。通常在实测资料中选取或算得2-3个有代表性的特征值作参数，并据此选配一些数学方程作为总体系列频率密度曲线的假想数学模型，再按一定的方法确定累积频率曲线a0ady=f(x)y0X0y。而水文学中最常用的理论曲线是皮尔逊Ⅲ型曲线（见上图）这是英国生物学家皮尔逊在统计分析了大量的随机现象后，于1895年提出的一种概括性曲线族，以与实际资料相拟合，后来将其中第Ⅲ型曲线引入水文频率的计算中，成为当前水文频率计算被广泛应用的频率曲线。2.5相关分析在设计洪水中的应用第-4-页共5页 水文学小论文由于在有些测站，或因建站较晚实测资料系列较短;或因别的原因系列中有若干年缺测，使得整个系列不连续。而在自然界的许多现象并不是孤立变化的，而是相互关联、相互制约的。利用这一原理，可以对洪水实测资料进行分析和总结。这些水文学统计的一般方法，在对洪水设计的过程中，虽然以科学、全面为努力的原则，但由于其局限性，误差一般较大。结论：设计洪水作为水文学中一项重要的研究领域，水文统计方法的合理选择显得尤为关键。我们需要不断的改进我们技术，使我们的预测更加的准确，减少灾难造成的损失。不论是一般方法还是新技术，都需要全面的，运用视情况而定的灵活思路去分析解决问题，从而更好的对洪水进行设计，造福于我们人类自身。参考文献[1]詹道江、徐向阳、陈元芳主编，工程水文学（第4版），中国水利水电出版社[2]华东水利学院的相关资讯学院主编，水文学的概率统计基础，北京：水利电力出版社，1981。[3]水利部长江水利委员会主编，水利水电工程设计洪水计算规范(SL44－93)，北京：水利电力出版社，1993。[4]谢悦波、李致家，频率计算加入古洪水资料后对设计洪水的作用，南京：河海大学的相关资讯[5]百度百科第-4-页共5页'