大连理工大学网络教育学院
桥涵水文辅导资料八
主 题：第三章 设计洪水流量1-3节 学习时间：2013年11月18日－11月24日 内 容：
一、学习要求
1、掌握设计流量、水位、流速等概念； 2、掌握设计流量的推算途径；
3、根据流量观测资料推算设计流量； 4、资料的插补和延长；
5、适线法求理论频率曲线及其统计参数；
二、主要内容
设计流量：公路、桥梁和涵洞等各项工程设计时，根据国家技术标准规定的某一设计洪水频率，推算该频率相应洪水的洪峰流量，称为设计洪水流量，简称设计流量。
设计水位：桥位计算断面上通过设计流量相应的水位，称为设计洪水位，简称设计水位。
设计流速：设计流量通过桥位断面的河槽平均流速，习惯上称为设计流速。
表1 桥涵设计洪水频率 设计洪水频率 公路等级 特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞及小型排水构造物 高速公路 1/300 1/100 1/100 1/100 1/100 一级公路 1/300 1/100 1/100 1/100 1/100 二级公路 1/100 1/100 1/100 1/50 1/50 三级公路 1/100 1/50 1/50 1/25 1/25 四级公路 1/100 1/50 1/50 1/25 不作规定 表2 路基设计洪水频率 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 设计频率 1/100 1/100 1/50 1/25 具体情况 新规范关于设计洪水频率的另外两条：
二级公路的特大桥以及三级、四级公路的大桥，在水势猛急、河床易冲刷的情况下，可提高一级设计洪水频率验算基础冲刷深度。
沿河纵向高架桥和桥头引道的设计洪水频率应符合本标准中路基设计洪水频率的规定。
推求设计流量的途径：
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1、有多年水文站观测资料，应用数理统计法推算；
2、小流域无水文站观测资料，但有降雨观测资料，根据径流过程，应用推理公式或经验公式推算；
3、桥位附近资料较少，但相邻地区或和后端有较多资料，可用相关分析插补，延长水文资料系列。应尽可能详尽地搜集桥位水文资料，应用不同的方法，推算设计洪水流量，采用合理值。
图1 由流量资料推求设计洪水的基本程序
第一节 根据流量观测资料推算设计流量 一、洪水资料审查
审查内容：可靠性、一致性、代表性（必须考虑特大洪水）、独立性。 1、资料可靠性的审查与改正
资料的可靠性审查：即鉴定资料的可靠程度。实测洪水资料：对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较差年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是审查洪水发生的年份的准确性。
应从资料来源，资料的测验和整编方法有无问题、刊印是否有误进行检查，
可以通过上下游或干、支流水量平衡，流域年降水量等检查数据是否合理。
2、资料一致性的审查与还原
洪水资料一致性：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。
资料的一致性主要分析流域内下垫面条件是否稳定。如果发生了较大的变化，需要将变化后的资料还原到原先天然状态的基础上。以保证抽样的随机性，和能与历史资料组成一个具有一致性的系列。例如上游建了比较大的水库，则应把建库后的资料通过水库调洪计算，修正为未建库条件下的洪水。洪水成因相同，不能把不同成因洪水列入同一系列。
3、资料代表性的审查与插补延长
资料的代表性:是指资料是否包括了丰水年、平水年和枯水年。 若代表性差，就不能很好地反映总体的规律，统计计算结果的实际误差就大。为了提高资料的代表性，应尽可能展延径流系列的长度。
当洪水资料的频率分布能近似反应洪水的总体分布时，则认为具有代表性；否则，则认为缺乏代表性。实际工作中要求连续实测的洪水年数一般不少于20~30年，并有特大洪水加入。
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当实测洪水资料缺乏代表性时，应插补延长和补充历史特大洪水，使之满足代表性的要求。插补延长主要是采用相关分析法。
注意样本的周期性与当地径流的周期性相吻合。
二、资料的插补和延长
具有短期实测资料时设计年流量的计算，应首先利用各种可能途径尽量展延径流系列，然后再进行频率曲线的计算。
1、利用桥位邻近的水文站和邻近河流年流量资料展延对设计流域的上、下游水文站，当两站的流域面积之差不超过10％，两站之间无分洪或滞洪现象时可直接采用参证站的资料。
也可以用经验公式近似计算：
?F?Q1??1?Q2
?F2?n2、同一河流上、下游的两个水文站或邻近流域的测站有长期实测年最大流量资料，并且与设计流域的气候和下垫面条件相似时，可以选作参证站，用相关分析法展延设计站的年最大流量系列。
3、两支流上水文站的流量对下游桥位可以叠加计算。
三、适线法求理论频率曲线及其统计参数
1、将实测系列xi由大到小排列，计算各项的经验频率，以变量的取值的纵坐标，以频率为横坐标，在频率格纸上绘出经验频率点距。
2、选定频率分布线型（一般选皮尔逊Ⅲ型）。
3、假定一组参数Cv、Cs。为了使假定值大致接近实际，可用矩法或权函数法求出3个参数，作为3个参数第一次的假定值。当用矩法估计时，因Cs的抽样误差太大，一般不计算Cs ，而是根据经验假定Cs为Cv的某一倍数（Cs =2~4 Cv ）。
4、根据假定的Cv、Cs ，查表并计算xp值，以xp为纵坐标，p为横坐标，即可得到频率曲线。将此线画在绘有经验点据的图上，看与经验点据配合的情况，若不理想，则修改参数（主要调整Cv、Cs）再次进行计算。
5、最后根据频率曲线与经验点据的配合情况， 从中选择一条与经验点据配合较好的曲线作为采 用曲线。相应于该曲线的参数便看作是总体参数 的估值。
6、求指定频率的水文变量设计值。
三、典型例题
1、洪水资料审查的内容包括( )。
A、可靠性 B、一致性 C、代表性（考虑特大洪水） D、独立性
E、湿灰 答案：ABCD 2、在实际工作中，要求连续实测的洪水年数一般不少于( )年，并有特大洪水加入。
A、20~30 B、10~20C、30~50 D、50~100 答案： A
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