1、中华人民共和国行业标准水利水电工程设计洪水计算规范SL 44-93 条文说明37 次目总则.基本资料.根据流量资料计算设计洪水.根据暴雨资料推算设计洪水.设计洪水的地区组成.干旱、岩溶、冰川地区设计洪Jj(.水利和水土保持措施对设计洪水的影响.75 38 1iLqdAarDFOnt 1 总则1. 0.1、1.O. 2 1979年由原水利部和电力工业部颁发的水利过电工程设计洪水计算规范)SDJ22-79 (试行)，反映了建国30年来我国在设计洪水计算方面的研究成果和经验。规范的颁发使我国设计洪水计算有了统一的标准，对指导设计洪水计算、如:证成果质量起了重要作用。规范颁发试行10年来，随着我改革开
2、放政策的贯彻，政治、经济方面发生了很大变化，技术上也有新的发展。而试行规范限于当时的历史条件，有些规定已不尽合适和完善;10年来设计洪水计算方面又积累了新经验;随着江河治理与水资摞开发利用，出现了一些新问题。为此.1989年能摞部水利部水利水电规划设计总院(89)水规规字第40号文决定对原规范)(试行)进行修订。本次是在原规范基础上进行修订，对原规范的适用范围没有作实质性的变动。平原区与山丘区在设计洪水计算内容要求上及有关技术处理上有所不同，本规范的有关规定原则上只适用于山丘区。本规范所规定的工程等级适用范围为大中型，其划分标准应按水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)SDJ1
3、2一78(试行)及能源部水利部水利水电规划设汁总院(90)水规字第5号关于水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)SDJ12一78(试行)补充规定试行通知中的规定执行。小型水利水电工程的设计洪水计算可参照本规范规定的原则进行。水利水电工程设计一般分为:可行性研究、初步设计、技术设计等阶段。设计洪水是水利水电工程规划设计的重要依据，在可行性研究或初步设计阶段，设计洪水的主要参数应当确定。在工程初步设计以后的阶段，设计洪水不宜有较大的变动，因此，本规范主要适用于可行性研究及初步设计阶段。至于河流规划、39 工程的改建及扩建、工程复核等，仍可参照本规范执行。1. O. 3 规范所称的设
4、计洪水是指水利水电工程规划、设计、施工中指定设计标准的洪水的总称，其内容根据工程设计需要、洪水特性等分别提供洪峰流量、时段洪量及设计洪水过程线。对水库工程而言，当防洪库容较小时，一般以洪峰流量或短时段洪量作控制计算设计洪水;当防洪库容较大时，一般以较长时段的洪量作控制。根据设计需要也可以洪峰及洪量同时控制。1.0.4 我国已建水库一般是以坝址设计洪水作为设计依据。由于建库后库区范围内的天然河道已被淹没，使原有的河槽调蓄已包含在水库容积内，库区产汇流条件也发生了明显的改变。建库前流域内的洪水向坝址出口断面的汇流变为建库后洪水沿水库周界向水库汇入，造成建库后入库洪水较坝址洪水的洪峰流量、短时段洪量
5、增大，峰现时间提前。随着设计时段的增长，入库洪量与坝址洪量的差别逐渐减小。据近年来对32座水库的综合分析，入库与坝址的洪峰流量的比值在1.011.54之间，其差别与水库特征、洪水时空分布特性有关。当库区的天然河道槽蓄量较大，干支流洪水易发生遭遇，应采用入库洪水作为设计依据。当库区的天然河道槽蓄量较小，干支流洪水遭遇改变不大，对于蕴水不高、库容较小或塞水虽高、但河道比降较陡、回水距离较短、洪枯水位的河宽变化不大的河道型水库，可采用坝址洪水作为设计依据。有的水库虽然入库洪水与坝址洪水差别较大，但水库调洪库容也很大。在这种情况下，仍可采用坝址洪水作为设计依据。1. O. S 水文资料关系到设计洪水计
6、算方法的选定及成果质量的精度。当坝址及附近缺乏可以直接引用的水文资料时，必须根据工程要求及设计洪水计算的需要，尽早建立水文站或水位站，以推算设计洪水或检验设计洪水计算中各个环节的成果及坝址水位流量关系曲线。40 1.0.6 实测洪水暴雨资料是计算设计洪水的主要依据。我国江河水文观测资料不长，实测大洪水资料更少，雨量观测基本上与水文观测同步，因此必须充分利用己观测到的资料。就频率分析的要求而言，现有的观测系列仍嫌较少，而历史上我国人民在与江河洪水斗争中留下了许多有关洪水方面的文字记载、民间传说、实地洪痕，这是我国优秀文化遗产的一部分，这些宝贵的历史洪水资料，对提高设计洪水成果的质量起着关键作用。
7、因此无论是采用流量资料还是雨量资料，计算设计洪水均应充分运用历史洪水及暴雨资料。1. O. 7 计算设计洪水应根据设计流域的资料条件采用下列方法。(1)大中型水利水电工程应尽可能采用流量资料来计算设计洪水。当坝址处或坝址附近有水文站且与坝址的集水面积相差不大时，可直接使用其资料作为计算设计洪水的依据。据统计，我国现有水文基本站约3400个，其中有1850个测站的观测系列超过30年，而这些站大多是各河流的控制站，即使所依据的水文站的观测系列不足30年，大多数仍可通过相关插补延长，达到30年系列的要求。因此，条文中规定用流量资料计算设计洪水，应具有30年以上的系列。就总体而言，实测洪水系列计算的设
8、计洪水成果仍具有较大的抽样误差，因此必须同时具有一定的历史洪水资料，以弥补系列代表性的不足，减少抽样误差。(2)有的设计河段附近没有可以直接引用的流量资料时，可采用暴雨资料来推算设计洪水。与流量资料相比，我国雨量站资料站点较多。据统计，我国1958年约有雨量站9500个，1989年达19000个，但就全国平均而言，雨量站仍嫌少。占我国国土面积很大部分的西部地区雨量站稀少，如西藏面职约120万km2，雨量站只有32个，而这些地区的工程也少。就经济发展较快地区而言，雨量站的密度还是比较大的，如北京市面积约1.68万km2雨量站就有185个。因此，规定使用暴雨资料推算设计洪水，应具有30年以上系列。
9、由暴雨推算设计洪水，有许多环节，如产流、汇流计算中有41 关参数的确定，应有多次暴雨洪水实测资料，以分析这些参数随洪水特性变化的规律，特别是大洪水时的变化规律。(3)有的工程所在河段不仅没有流量资料，且流域内暴雨资料也短缺时，可采用地区综合法估算设计洪水。我国对设计暴雨的研究，积累了丰富的资料与经验，先后完成了全国和各地区年最大24小时暴雨量的统计参数等值线图、实测和调查最大24小时点雨量分布图及时面深关系等。80年代以来叉着重研究了短历时暴雨，完成了6小时、1小时暴雨量统计参数的有关图表，对暴雨点面关系作了进一步的分析综合，完成了各种历时的设计暴雨及相应的产汇流查算图表。这些成果是地区综合法
10、的主要依据，但在使用时应注意设计流域特性的差异，并尽量利用近期发生的大暴雨洪水资料予以检验。也可根据洪水统计参数的地区变化规律，并参照设计流域的自然地理特性进行地区综合，确定设计洪水。1. O. 8 根据1990年能源部水利部水利水电规划设计总院(90)水规字第5号文关于水利水电枢纽工程等级划分及设计标准(山区、丘陵区部分)SD12一78(试行)补充规定试行通知中的规定，对于一级大型土坝、堆石坝，应以可能最大洪水作为校核洪水。70年代以来我国采用水文气象法对可能最大暴雨进行了研究，如当地暴雨放大法、暴雨移置法、暴雨组合法及暴雨时面深概化法。应当根据本流域特性及资料条件，选用多种方法推算可能最大
11、暴雨，然后综合比较合理选用。1. O. 9 设计洪水成果是水利水电工程设计的重要依据，如果成果偏小，将造成水库失事，若成果偏大，将造成经济上的搜费，付出相当大的代价。在论证工作中，水文基本资料是一项重要环节，除对实测资料认真分析检查外，还必须重视水利水保措施的影响。目前我国已建成大型水库319座，中型水库2252座，小型水库83561座，共有86000多座，因而必须考虑已建水库对洪水的影响。在一条河流的上下游或同一地区的洪水具有一定的水文共42 性，因而必须对采用的各种计算参数和计算成果进行地区上的综合分析，多方面检查、论证其合理性。1. 0.10 短缺资料地区的设计洪水，一般由设计暴雨推求，
12、而设计暴雨的确定有赖于诸多因素，如点面关系的换算、长短历时设计暴雨的确定、雨型及雨图等各个环节。当设计暴雨选定之后，再通过产、汇流估算设计洪水，其中又有多种环节。计算可能最大洪水时，存在多种因素的影响，具有一定的误差，采用的方法都存在各自的优缺点。因此，短缺资料地区的设汁洪水和可能最大洪水计算，应尽可能采用几种方法，对成果综合比较，最后合理选用数据。1. 0.11 根据现有的洪水暴雨系列，采用频率分析计算的设计洪水，可采用抽样方差(或其均方误)来衡量它们的误差。根据统计学估计的设计洪水抽样方差，与洪水总体分布以及估计方法有关。一般地只能根据样本来估计抽样方差。当总体分布为皮尔逊E型分布，根据n
13、年连序系列，并采用绝对值和准则适线估计频率曲线统计参数时，设计洪水的均方误可采用附录中所列公式估计。但是我国大中型水利水电工程设计洪水所依据的洪水系列中一般有历史洪水，系列是不连序的，并且都采用适线法估计频率曲线统计参数，与公式的假设前提不相符，但计算结果可以参考。应通过原始资料的精度、系列的代表性、历史洪水调查考证程度以及统计参数和设计值的合理性分析后，来作定性判断。当发现有偏小可能时，为安全汁，应在校核标准洪水设计值上再加安全修正值。安全修正值的数据，可根据综合分析成果偏小的可能幅度并参考均方误计算结果来确定。用暴雨资料推算设计洪水，中间环节比较多，资料条件和计算方法都会给计算成果带来影响
14、，因此在综合考虑各方面因素后，认为校核标准的成果有偏小的可能时应加安全修正值。43 2 基本资料2.1 资料搜集与复核2. 1. 1 基本资料是洪水分析计算的基础。应当根据流域自然地理特性、工程特点及设计洪水计算方法，搜集整理有关资料。一类是流域自然地理特性及与产汇流有关的河道特征资料，如流域及工程地理位置、流域面积、地形、河长、坡度等P一类是分析计算设计洪水所直接引用的资料，如暴雨、洪水、历史洪水资料、产汇流分析成果、洪水特性等。当流域内治理、开发程度较高，影响了洪水资料的一致性，需要还原时，应搜集流域内已建、在建的大、中、小型水库及引水、提水、水土保持等方面的资料。对所搜集的资料应进行系统
15、的整理分析。2. 1. 2 计算设计洪水所依据的暴雨洪水系列资料一般为不同历史时期所积累，其精度各异。因此对有关资料进行复核是必要的。应将测验精度较差及大洪水大暴雨资料，作为复核的重点。当浮标缺乏高水流速仪比测资料时，应组织进行比测试验，以分析所采用的浮标系数的合理性。大暴雨资料应着重进行地区上的暴雨洪水的综合比较分析，以论证观测成果的合理性。流域特征资料应采用新近测绘成果。对资料复核发现的问题，如是水文测验允许误差，或对水文计算成果影响甚小可不改，情况不明时暂时不改。但是计算错误或影响较大的系统性误差，应进行改正，并写出报告建档备查。修改资料应与水文部门会商。2.1.3 计算设计洪水采用的水
16、位、流量资料其重点复核内容如下。(1)水位观测由于不同时期的水位基面、水尺断面、水尺零44 点高程不完全一致，以致影响水位精度。在洪水期特别是大洪水时，有时存在缺测、漏测以及伪造等问题，因此对上述情况应逐项进行了解审查。对水位观测中存在的问题一般应进行改正。(2)流量测验资料由于受测站控制条件、测验设施及方法的影响，存在问题比较复杂。如高水测洪能力不够，采用浮标测流，浮标系数往往是假定或者根据中低水位的系数加以外延确定;采用水面一点法测流，也存在水面流速系数的确定问题:计算流量的断面是借用的。因此大洪水的浮标系数、水面流速系数、借用断面、水位流量关系曲线的高水延长及其变化规律等问题应作为复查重
17、点。2. 1. 4 计算设计洪水的流量系列应具有一致性。当流域内兴建了大中型水库工程和水利水保措施，而明显影响各年洪水流量的一致性时，应将受影响后的各年洪水流量系列还原到受影响前的同一基础上。洪水流量的还原计算应根据不同工程所造成的影响，采用不同的方法。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状态汇流条件演算至上游水库坝址，然后与区间洪水叠加，I顶演至设计断面，即为还原成果。当受上游引水、分洪、愤决、滞洪影响时，应将引水、分洪等流量过程演算至设计断面与实测流量过程叠加即为还原成果p受水利、水土保持措施影响，流域内产汇流关系有明显改变，且流域面积不大时，可用改变前的
18、暴雨径流关系及汇流曲线推算相应的洪水过程线。2.2 洪水和暴雨资料的插补延长2.2.1 当工程所依据的水文站现测系列较短，或在观测期内有缺测年份时，为了使所采用的洪水系列具有代表性、连续性，应根据不同资料条件进行插补延长。(1)当测站水位观测系列长、流量观测系列短时，可利用本站水位流量关系推算流量。(2)如用坝址上、下游站的流量插补，只有当区间面帜较小45 时才可直接利用两者的关系直接插补;如区间面积较大，则应分析洪水特性，加入适当的参数进行插补延长。展延资料的年限不宜过长。应尽量避免使用辗转相关。相关线的外延部分不宜过长。(3)本站洪峰与洪量关系较好时，可以互相插补延长所需要年份的洪峰或洪量
19、。对某些缺测年份，可利用暴雨与洪水相关或通过产汇流方法推算出洪水过程线，求得洪峰和各时段洪量。2.2.2 采用点暴雨或面暴雨计算设计洪水，不足30年或缺测大暴雨时，应进行插补延长。本条中所列的三种方法，第一种方法只适用于插补点暴雨，第二种方法可直接从等值线图上查该处点暴雨，也可量算出面暴雨，第三种方法直接求出的是面暴雨，通过点面暴雨的换算关系，也可求出点暴雨。2.2.3 插补延长的暴雨、洪水资料的可靠程度，受基本资料的精度、实测点据的数量及幅度、相关程度以及外延幅度等多种因素的影响，因此任何一个因素都可能影响插补延长的质量，应从上下游的水量平衡，本站长短时段洪量变化及降雨径流关系的变化规律等方
20、面进行综合分析，检查插补成果的合理性。2.3 历史洪水和暴雨的调查与考证2.3.1 设计洪水分析计算要求具有较长系列的水文资料作基础。用短期资料计算设计洪水，成果可靠度较差，但是当充分考虑历史洪水资料以后，计算成果可以得到显著改善。据我国早期50座大型水库统计，在使用了历史洪水资料以后的设计洪水数据经多次复核计算，始终比较稳定。在设计洪水计算中应充分运用历史洪水资料，这是我国水利水电工程实践所得到的一条重要经验。全国绝大多数坷流都进行过历史洪水调查，并取得了大量的调查成果。1979年后组织有关单位将以往调查的洪水资料进行了全面的搜集、整理、汇编。经筛选、率定，全国共有6500个河段的调查洪水成
21、果，并由各省(市、自治区)和流域机构分别刊布。我国站阿密度不够，特别是干旱、半干旱地区，一些局地大暴雨往往漏测，因此进行暴雨调查十分必要。除对近期发生的大46 暴雨进行调查外，历史暴雨的调查也能取得较好的效果。在使用调查洪水资料汇编成果时应当注意到，不同河段或同一河段不同年份洪峰流量的精度往往不同。因此在使用之前必须对河段整编情况进行全面了解，对重大的历史洪水调查成果还应作进一步检查、核实。复核的重点应侧重在所选用的估算流量的方法及各项计算参数是否适当和合理。有条件时，应根据近期所发生的大洪水，对原采用的水位流量关系曲线、高水糙率、比降等参数进行率定。除掌握调查洪水资料外，还应当通过历史文献、
22、文物资料的考证，进一步了解更长历史时期内大洪水发生的情况和次数，以便合理确定历史洪水的重现期。2.3.2 进行历史洪水调查时，不仅要调查最高洪水位、洪水涨落过程和洪水发生日期，还应注意调查了解与估算流量有关的各项因素。历史时期的洪水年代较远，由于自然条件的变化和人类活动的影响，有可能使河道的泄洪能力发生变化。如在调查洪水中所施测的横断面、河床质的组成等情况，都只反映调查时的状况，与历史洪水发生的时期可能有较大的差别，因而影响最大流量计算的精度。如黄河龙门河段，近100年来床面淤高近10m，这种变化对于合理确定汁算参数千1很大影响，因此应引起足够重视。对调查到的大洪水，还应从流域雨情、水情、灾情
23、等方面进行综合分析。2.3.3 调查洪水洪峰流量的计算，常用的有以下三种方法。(1)用水位流量关系推求历史洪水洪峰流量，一般都需要将水位流量关系曲线外延。外延时应注意分析水面比降、河床糙率、断面形态等因素随水位升高而变化的情况，如外延幅度较大，需应用其它方法进行验算。(2)比降法是历史洪水洪峰流量估算中应用较多的一种方法。当河段顺直，河段内断面变化不大时一般均采用稳定均匀流公式计算。如河段内断面沿水流方向逐渐扩散或逐渐收缩时应采用非稳47 定均匀流计算。应用比降法推算流量时应注意河床糙率、过水断面面积和水面比降等计算参数的合理确定。(3)采用水面曲线法推算洪峰流量时，应对河段流态的变化进行调查
24、了解，同时应注意各分段糙率值的合理选用。当资料条件允许时，应采用多种方法，估算历史洪水的洪峰流量，然后进行综合分析，合理确定。2.3.4 当有调查的历史洪水位过程时，可根据其水位过程推求流量过程，求得各时段洪量，也可根据实测洪水的峰量关系近似估算历史洪水的洪量。由于峰量关系受降雨时空分布、流域汇流及洪水地区组成等条件的影响，峰量不一定是单一关系。因此需要通过调查访问，并结合文献资料分析形成该次洪水的降雨特征、洪水来源等，以便判断洪水过程的类型，选择相应类型的峰量关系近似估算洪量。2.3.5 对估算的历史洪水的峰量，除了从本断面估算流量时所选用的有关参数及估算方法进行综合分析检查外，还应从面上进
25、行综合分析。洪水的时空分布在流域面上或一个地区有一定的规律，对同一次洪水可通过本流域的上下游、干支流或相邻流域的资料作对比分析。发现矛盾时，应当深入调查研究，找出问题，对成果进行调整。2.3.6 由于我国雨量站网密度较稀，旦分布又很不均匀，暴雨中心的雨量不易观测到，尤其是干旱地区，经常发生局地性大强度暴雨，而这些地区站网密度更稀，用暴雨推算设计洪水时，暴雨调查更有必要。国内些点暴雨极值也是通过调查获得的。对近期发生的大洪水，在没有水文测站的河流或由于水文测验设施等限制没有观测到资料时，应及时进行洪水调查。2.3.7 通过现场调查测量，一般可以取得调查期内若干次历史大洪水的定量资料。调查期的长度
26、在我国人口稠密的中部和东部地区一般可达200年，西部以及边远地区约可达100年。我国历史文献非常丰富，通过文献和文物资料的考证，可以了解到更远的48 历史年代的大洪水情况。文献记载多属于描述性质，难以定量，但可以了解到在文献考证期内大洪水发生的年份、次数、量级及大小顺位。根据文献记载中有关洪水淹没地、物、建筑物的破坏程度情节等与已有的文字描述及有定量的调查洪水的对比，可以分析各次洪水的量级范围与大小序位，以便合理确定计算系列中历史洪水的重现期。49 3 根据流量资料计算设计洪水3. 1 洪水系列3.1.1 计算设汁洪水，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
27、段独立选取年最大值。时段的选定，应根据汛期洪水过程变化、水库调洪能力和调洪方式以及下游河段有无防洪、错峰要求等因素确定。当有连续多峰洪水、下游有防洪要求、防洪库容较大时，则设计时段较长，反之较短。一般常用时段为3、6、12小时及1(或24小日才)、3、5、7、10、15、30天等。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。许多地区的洪水常由不同成因(如融雪、暴雨)、不同类型(如台风、锋面)暴雨形成。一般认为它们是不同分布的，不宜把它们?昆在一起作为一个洪水系列进行频率计算，也不能把由于垮坝所形成的洪水加入系列作频率计算。严格地讲，现有频率分析方法仅
28、适用于同分布的系列。必要时，可按季节或成因分别进行频率计算，然后，转换成年最大值频率曲线。由于各类洪水在年内出现时间并非固定，所以，季节和成因划分不宜过细。3. 1. 2 频率计算成果的质量主要取决于系列代表性，要求系列能较好地反映洪水多年变化的统计特性。调查历史洪水、考证历史文献和洪水系列的插补延长是增进系列代表性的重要手段。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、量级小的情况。与邻近流域长期洪水系列进行比较，也对判断洪水系列的代表性有所帮助。还应特别注50 意系列是否处于丰水或枯水比较集中出现的时期，
29、因而使频率计算成果明显偏大或偏小。3.2 经验频率、统计参数及设计值3.2.1 为在机率恪纸上点绘系列中各项洪水，就需知道它们的频率。由于总体未知，洪水频率也是未知的。为了估计它们，通常将系列中各项洪水按量值从大到小排列。这时，各项洪水和它们的频率都是次序统计量。按照水文频率分析理论，取洪水频率次序统t量的数学期望EC户m)，作为各项洪水的经验频率。近年来，国内外一些研究指出:采用现行数学期望公式会使适线法估计的频率曲线统计参敬和设计值含有正的偏差，因而偏于保守，并建议以洪水次序统计量数学期望的频率户CEXm)作为经验频率，并已取得一定成果。但考虑到尚有一些问题须进一步研究，故仍采用频率次序统
30、计量的数学期望E(户m)作为经验频率。3.2.2 我国大中型设计洪水计算中使用的洪水系列一般都含有历史洪水(或作特大值处理的实测洪水)，对于这类不连序系列的洪水经验频率公式，目前国内一般有两种方法。一种方法是:将已知的个历史洪水和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(调查期)的系列，其中a个历史洪水的序位可通过调查、考证确定，因而是已知的z而n个实测洪水的序位是不确定的，尚有N-a一n个洪水值未知。在此前提下，己推导出洪水频率次序统计量的数学期望公式，如本规范中式(3.2. 2-1)和式(3.2.2-2)。另一种方法是:将实测系列与特太洪水系列看成是从所研究总体中独立抽出的两个或
31、几个连序系列。故各项洪水可在各个系列中分别进行排位。于是，认为特大洪水和实测洪水的经验频率都可分别采用式(3.2.2-1)和式(3.2.2-3)确定。从这些公式可以看出:实测洪水系列和特大洪水系列的容量显然分别被取作n和N。但是，众所周知，调查期N是从分析之时起，向后追溯计算51 确定的，N中包括了实测期n，况且年最大值每年只能有一个，因而，上述特大值系列必包含了实测洪水系列，但这样的二个系列是不可能相互独立的。这就与本方法的假设前提相抵触。为了使这二个系列能保持相互独立，特大值系列的容量应取N-n，而不应是N。但这样取时，就不可能得出公式(3.2.2-3)。因此，这一处理方法是有缺陷的。另外
32、，使用这一方法，在机率格纸上还会引起历史洪水和实测洪水间的重叠，尤其当历史洪水个数较多、实测系列长度较长时，更为明显，应引起注意。最近研究表明，当取特大洪水的系列容量为N-n年时，应用统计学方法推导出的洪水频率数学期望和采用前一种方法所推导的公式，即公式(3.2.2-1)和式(3.2.2-2)是相同的。历史洪水对频率计算成果有重大影响，但历史洪水数值及其调查期、序位等的不确定度又要比实测洪水的大。因此，在适线调整、计算参数时，无论采用何种准则或经验适线，都应慎重对待。不应把一些量值和实测系列中大洪水相差不大的调查洪水也当作历史特大洪水，也不应把那些精度很差、又缺乏确实根据的历史洪水资料加入系列
33、，重点应放在分析、论证少数特大洪水的定量计算和调查期、序位的确定上，并尽可能估计它们可能的误差，以便提高洪水频率分析的精度。3.2.3 洪水总体的频率曲线线型是未知的。目前只能选用能较好地拟合大多数较长洪水系列的线型来分析洪水统计规律。60年代以来，根据我国洪水资料的验证，认为皮尔逊E型能适合我国大多数洪水系列。此后，我国洪水频率分析一直采用皮尔逊E型曲线。但考虑到我国幅员辽阔，各地水文情势差别甚远，洪水成因各地不一，而且皮尔逊E型曲线也有一定的局限性，特别当偏态系数较大时，曲线下端过于平坦，似乎某个小洪水即能代表该站洪水最小值，而实测最小洪水却又往往要小得多1又当C2时，皮尔逊E型概率密度函
34、数呈乙字型，而许多干旱、半干旱地区的中小河流洪水，虽然C.常大于2，但经验柱状图仍呈铃形，这时，即使调整了参数，也难以得出满意的适线成果。所以，对特殊情52 况，并经专门的分析论证，可以采用其它线型。3.2.4 皮尔逊E型曲线的三个参数可用均值主、变差系数Cu和偏态系数C表示，它们分别有一定的统计意义。如均值x表示洪水的平均数量水平;Cv代表洪水年际变化剧烈程度;，表示年际变化的不对称度。在频率分析中，要求估计的频率曲线与经验点据拟合良好，并希望它具有良好的统计特性。根据我国多年实践经验相目前频率分析学术水平，估计频率曲线的统计参数可分下歹IJ三个步骤进行。(1)初步估计参数。一般首先采用参数
35、估计法，如矩法，估计统计参数。由于含有系统的计算误差，这样得到的频率曲线常与经验点据拟合较差，并且，在大多数情况下都是情小的。但是，可将这些参数值作为下一步适线调整的初始值。选择初始值是采用适线法估计参数的重要环节。由于短法简单易行，因此使用最广。但有时，经验点据规律性差，矩法估计参数值仍嫌过粗(即与参数最优解相差过大)。这时，可采用其它方法，如概率权重矩法，以使适线迭代过程能迅速收敛。(2)采用适线法来调整上述初步估计的参数，以期获得一条与经验点据拟合良好的频率曲线。目前我国实际工作中采用的适线法有两种:一种是先选择适线目标函数(即适线准则)，然Ir于求解相应的最优统计参数。另一种是经验适线
36、法。选择适线准则时，应考虑洪水资料精度，并且要便于分析、求解。当系列内各项洪水(绝对)误差比较均匀时，可考虑采用离差平方和准则或离差绝对值和准则;当不同量级的洪水(尤其是历史洪水)误差差别较大，但相对误差比较均匀时，可考虑采用相对离差平方和准则，这种方法不仅较前两种更符合水文资料的误差特点，而且具有更良好的统计特性。近年研究表明，当洪水点据准确(即理想系列)时，适线法能给出参数的准确解;当点据不准确(例如实际使用的洪水系列)时，适线法能给出某种准则下统计参数的最优解。经验适线法简易、灵活，能反映设计人员的经验，但难以避53 免设计人员的主观任意性。而且，为适线方便，经验拟定的jCv值也缺乏根据
37、。适线时，应尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心。如点据缺乏规律，可侧重考虑上部和中部的点据，并使曲线尽量靠近精度较高的点据。对于特大洪水，应分析它们可能的误差范围，不宜机械地通过特大洪水，而使频率曲线脱离点群。双权函数法是从克服矩法估计量系统偏低、提高求矩的计算精度，以还原假想样本而提出的。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)为了避免由个别系列可能引起的任意性，扩大使用信息，还应与本站长短历时洪量和邻近地区测站统计参数和设计值进行对比分析，并最后确定参数。分析中也应注意各站洪水系列的可靠性、代表性及计算结果的精度。通过上述初估、适线和综合对比分析，就
38、可得到比较合理的、能满足水利水电工程设计要求的洪水频率曲线。3.2.5 当工程地点及附近没有水文实测资料，或虽有实测资料，但系列太短，又不可能插补、展延时，就没有条件采用洪水频率分析方法确定设计洪水。这时，可采用地区综合法。地区综合法应使用暴雨一致区的水文资料及设计洪水成果。3.2.6 本条仅适用于设计流域及邻近地区都缺乏实测资料、又不能插补延长、且工程设计标准不高、又有比较可靠的调查历史洪水可资应用的情况，这时可直接应用历史洪水或进行适当调整，作为工程设计洪水。3.3 设计洪水过程线3.3.1 设计洪水是一种稀遇的洪水，用来确定工程规模，所以，应选取资料可靠、具有代表性、对工程防洪又较不利的
39、大洪水作为典型洪水过程线。在选择典型时，应对设计流域内的洪水，尤其是特大洪水的形成规律和气象条件加以分析。同时，应分析洪水过程线的特征，如大洪水出现的时间、季节、峰型、主峰位置、上涨历时、洪量54 集中程度等。参照这些规律和特点，选择有代表性的洪水过程线作为典型。入库典型洪水的选择原则，还应考虑区间出现较大洪水的情况。3.3.2 放大典型洪水过程线，要考虑、工程防洪设计要求和流域洪水特性。峰、量都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，即同频率放大。但是，为了不致严重地破坏当地洪水时程分配特征，时段不易过多，以23个时段为宜。工程防洪主要由洪峰或某个时段洪量控制时，可采用按设计
40、洪峰或某个时段洪量控制同倍比放大。3.4 人库设计洪水3.4.1 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。根据国内32座大型水库统计，典型年的入库洪水计算，绝大部分采用流量资料推算，也有采用雨量资料推算的。使用的方法有流量叠加法、马斯京干法、槽蓄曲线法和建库后的水量平衡法。(1)当干流及主要支流有实测水文资料，干支流水文站以下至坝址未控区间有雨量资料时，可采用流量叠加法推算入库洪水。此法的关键是正确地推算区间入库洪水，应将推算的典型区间入，库洪水与干支流相应的实测流量叠加，按天然状态下演算至坝址与实测流量比较，以检验采用的产汇流参数及推算的区间入库洪水
41、的合理性。若依据的干支流水文站距入库断面较远，应将其洪水演算到入库断面处，然后与区间洪水叠加。采用流量叠加法不仅可以推算集中的入库洪水，还可根据水库调洪要求推算分区入库洪水。(2)当资料不能满足用流量叠加法且汇入库区的支流较少时，可采用流量反演法推算入库洪水。用马斯京干法反演时应将其公式变换，按相反的程序演算，由时段末的出流推算时段初的入流，并合理确定演算参数。用槽蓄曲线法反推入库洪水关键是槽蓄曲55 线的精度。采用上述方法时均应将典型年的流量资料按天然状态顺演至坝址与实测流量比较，以检验其所选用的参数及槽蓄曲线的合理性。用流量反演法只能推算集中的入库洪水，这种方法只考虑了槽蓄量对入库洪水的影
42、响。(3)水量平衡法只适应于已建水库的入库洪水推算，一般用静库容曲线与水库下世流量推算。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，一般通过建立入库与坝址之间的洪峰(洪量)关系，用坝址的峰、量插补出历年包括历史洪水的峰及各时段的量。3.4.2 据调查，采用入库洪水作为设计依据的工程，绝大部分采用集中的入库设计洪水。这种形式的入库设计洪水，一般能满足设计要求，但有的水库，因库区较长，区间洪水分布不集中，动库容调洪影响较大，或由于设计要求，需采用分区入库洪水。根据设计要求及资料条件，可采用下列方法计算入库设计洪水。(1)有条件推算出历年及历史洪水的入库洪水系列时，可
43、按本规范3.2的规定，确定入库洪水的统计参数及设计值。然后将已推算的典型入库洪水，按设计倍比放大求得分区或集中的入库设计洪水。推算集中的入库设计洪水可采用同倍比或峰量同频率放大典型入库洪水。推算分区入库设计洪水时，可按峰或量的同一倍比放大各分区的典型入库洪水F需要按同频率控制放大时，则应按同频率地区组成方法，确定各分区的设计量，然后放大各分区典型洪水。(2)当不能推算出入库洪水系列时，推算集中的入库设计洪水，可按坝址同倍比或峰量同频率控制放大典型入库洪水过程;推算分区的入库设计洪水，则一般只能按坝址洪量的倍比放大各分区入库典型。(3)当库区无大支流汇入，且区间面积较小时，可将坝址设计洪水采用流
44、量反演法推算为集中的入库设计洪水。采用这种方56 法推算入库洪水，应引起注意的是，当库区回水较长，反演时若以水库周边为控制，则夸大了区间入库洪水的槽蓄作用。3.5 分期设计洪水3.5.1 工程设计、施工、运行时要求有不同分期的设计洪水。为了，满足工程设计方面的需要，应结合洪水特性计算分期设计洪水。河流洪水年内季节的变化有一定的规律，而各年洪水季节的起吃日期不一致，分期的历史洪水调查困难，分期洪水系列的代表性不如年最大洪水系列的代表性好。为了保证分期最大洪水系列能满足本规范3. 1. 2的要求及分期设计洪水的精度，分期不应太细，一般不宜短于一个月。3.5.2 分期的起吃日期，应根据流域洪水的季节
45、变化规律，并考虑设计需要确定。由于洪水出现的偶然性，各年分期洪水的最大值不一定正好在所定的分期内，可能往前或往后错开几天。因此，在用分期年最大值选样时，有跨期或不跨期两种选样方法。跨期选样时，为了反映每个分期的洪水特征，跨期选样的日期不宜超过510日。3.5.3 不跨期和跨期计算的分期设计洪水是不相同的。不跨期选样的系列没有反映分期洪水提前或推迟的偶然特点，在使用时允许跨期。跨期选样时，系列中巳反映了洪水出现时间一定的偶然性，因此，使用分期洪水时就不再跨期。3.5.4 分期洪水的年际变幅较大，分期历史洪水的调查与考证难度大，特别是系列较短时，分期洪水频率计算成果的随机误差要比年最大洪水的大，因
46、此应进行综合分析。一般应将分期洪水的均值及各种频率的设计值置于同一分布图上，分析季节或分期变化规律，并与年最大洪水的频率计算成果加以比较。在使用范围内，各分期的洪水不允许与年最大洪水的频率曲线相互交叉，如不协调，应当加以调整。57 4 根据暴雨资料推算设计洪水4. 1 设计暴雨4. 1. 1 当设计流域内具有一定雨量资料时，一般假定设计暴雨与相应的设计洪水同频率，而由设计暴雨推算设计洪水。设计暴雨包括设计流域各种历时的面平均雨量、设计暴雨的时程分配、设计暴雨在流域面上的分布图形。在计算设计暴雨时应根据流域特性、资料条件及计算设计洪水需要，确定设计暴雨的计算内容。4.1.2 由设计暴雨推算设计洪
47、水，一般应采用流域面平均暴雨系列，以频率分析方法直接计算设计暴雨。但由于资料条件及流域面积的不同，也可用间接的方法推求设计面平均暴雨。因此应根据具体条件选用设计面平均暴雨的计算方法。(1)如流域面平均暴雨量系列较长，一般可采用下述方法计算逐年不同历时的年最大面平均暴雨量。当流域内雨量站分布较均匀时，可用算术平均法;流域内雨量站分布不均匀时可用加权平均法;流域内雨量站较多但分布不均匀时，可绘制等雨量线图计算面雨量。根据面平均暴雨量系列直接进行各种历时面暴雨量频率分析。(2)当流域面积较小，各种历时面平均暴雨量系列较短时，可用设计点雨量和暴雨点面关系间接计算设计面平均暴雨量。暴雨点面关系应考虑不同
48、历时的差别。例如，根据自记雨量站网密度为4km2/站的江西省德兴雨量站网密度试验区分析的暴雨定点定面关系(表4.1. 2)，对于历时为3天的暴雨，点面差别很小，当面积为1000km2时，用点雨代面雨的误差只有4%左右。但是，如果计算洪峰所需历时为1小时，则点面系数降至0.5左右;对于look旷的小面积，点面系数仍只有0.7左右，因此短历时雨量的点面差别是相当突出的。58 点面关系有定点定面与动点动面之分。定点定面关系符合设计要求。我国对固定测站点雨量的统计参数地区综合作了大量分析工作，取得了不少成果，定点参数的估算比较可靠。设计洪水来据于设计流域面平均暴雨量，流域是具有固定边界的定面。所以用单
49、站的设汁点雨量推求流域的设计面暴雨量应利用定点定面关系。经华南地区大量资料分析，定点定面关系的地域变化很小，可以在较大地区范围内综合和使用。英国1975年出版的洪水研究报告也有相同的结论。表4.1.2江西雨量站网密度试验区暴雨定点定面关系宁夏10 30 100 300 1000 3天1. 00 0.99 0.98 O. 97 0.96 1天。.990.98 0.97 0.94 0.89 6小时O. 98 0.97 0.95 0.90 0.83 3小时0.94 。.910.85 0.79 0.69 1 小时0.91 0.84 0.74 0.63 0.50 动点动面关系是指分析一次暴雨的雨量由暴雨中心向四周递减的分布规律。由于暴雨面分布物理性质的地域分布较为复杂，因此，当一个省区内各个分区的点面系数相差较大时，从设计的观点看，
