工程水文课程设计指导书.doc

河海大学文天学院水务2011级
工程水文学课程设计指导书

河海大学文天学院水利工程系
2013年12月
1 课设目地与任务
1.1 目的
在系统学习工程水文学所涉及的理论与方法的基础上，通过课程设计，提高学生综合应用工程水文学及水资源专业知识的能力；使学生能应用工程水文学中有关的理论与方法解决实际问题。在课程设计阶段注重自己独立工作能力、分析问题和解决问题能力的培养。
1.2 任务
根据所给流域不同时期实测流量和径流量资料，每个同学分别对不同时期（分为前汛期、后汛期和全讯期）的洪水洪峰、洪量(1d、3d、5d、7d、10d)进行频率计算；绘制频率曲线；推求不同时期各种频率的设计洪水过程。
2 技术路线
1993年发布并实施的《水利水电工程设计洪水计算规范》规定：“凡具有30年以上实测和插补延长洪水流量，并有历史调查洪水时，应采用频率分析法计算设计洪水。选用的课程设计流域从1959-2004年共有实测和插补延长洪水资料46年，并具有历史调查洪水资料，采用实测流量法推求设计洪水满足规范要求。
2.1 设计洪峰流量计算
1、经验频率计算
根据给定的不同时期的洪峰流量资料进行频率计算，推求指定频率的设计洪峰流量。频率曲线的线型采用规范规定的皮尔逊（）型。将不同时期的洪水流量资料系列由大到小排列，采用数学期望公式（1）、（2）式计算经验频率；计算时历史洪水资料与实测洪水资料应分开处理。
M=1，…，a （1） m=l+1，…，n （2）
式中，a～为历史洪水和特大值洪水的个数；l～为实测系列中特大值洪水个数；
n～为实测样本长度；
N～为历史洪水或特大值洪水的历史调查期长度，本次计算的历史调查期长度为1824～2004年，共181年。
2、参数估计方法
皮尔逊（）型线型包含三个参数，分别是均值、离均系数和偏态系数。参数的估计方法为：先用矩法初估参数，以洪峰流量为例，计算公式见3～4式；再用目估适线法，最终确定参数；通常由地区上的比值确定，；此次课设每个同学取值不同，取值详见课设分组。
（3）
(4)
3、设计值计算方法
相应频率的设计值计算公式为：
(5)
式中，
～为相应频率P的流量设计值，；
～为实测流量系列均值，；
～为皮尔逊（）型曲线分布的离均系数。
4、绘图
在海森机率格纸上点绘经验点据，见图例2-1。

图 例2-1
5、目估适线
以矩法计算的均值、离均系数和偏态系数为适线的初值。由（5）式可计算出不同频率的设计值，见表例2-1。
例表2-1 不同频率洪峰流量设计值计算成果表
频率（
0.01
0.1
1
2
5
10
20
50
75
80
…

将例表2-1中不同频率计算结果点绘在绘有经验点据的图上（见图例2-1），观察与经验点据配合的情况，若不理想，则修改参数(主要调整以及),再次进行计算。最后根据频率曲线与经验点据的配合情况选定最终的频率曲线；相应于该曲线的参数便看作是总体参数的估值；该曲线上指定频率的设计值便是所要求的设计洪峰流量。
2.2 设计洪量计算
设计洪量计算步骤与设计洪峰计算步骤完全相同，在此不再赘述。所不同的是，绘图时，应将不同频率计算的、、、、绘在同一海森纸上，以便比较分析，见图例2-2。

图 例2-2

通过上述计算，即可得到不同时期、不同频率洪峰流量和洪量的设计值，见例表2-2。
例表2-2 不同频率最大洪峰、洪量频率计算成果表
特 征 值
Qm
(m3/s)
W1d
(108m3)
W3d
(108m3)
W5d
(108m3)
W7d
(108m3)
W10d
(108m3)
EX

Cv

Cs /Cv

频

率
0.01%+Δ

0.01%

0.1%

1%

2%

5%

10%

注：表中0.01%+Δ～为QP+20%QP(P=0.01%)或WtP+20%WtP(P=0.01%)相应的频率。
2.3 设计洪水过程推求
1、放大倍比计算
（6）
本次课程设计前汛期选1994年实测洪水过程作为典型洪水过程QD（t），后汛期选1997年实测洪水过程作为典型洪水过程QD（t），全汛期和1996年实测洪水过程作为典型洪水过程QD（t）（见基本资料中的表3-5～3-7）。放大倍比计算公式为：
式中，KQ ～为洪峰的放大倍比；
K1～为1d洪量的放大倍比；
K3-1～为3d洪量减1d洪量的放大倍比；
K5-3 ～为5d洪量减3d洪量的放大倍比；
K7-5 ～为7d洪量减5d洪量的放大倍比；
K10-7～为10d洪量减7d洪量的放大倍比；
QP ～为频率P相应的设计洪峰流量值（m3/s）；
QD ～为典型洪水的洪峰流量值（m3/s）；
Wt,P ～为频率P相应的t时段洪量值（108m3）；
Wt,D ～为典型洪水的t时段洪量值（108m3）。
2、不同频率设计洪水过程计算
根据给定的典型洪水特征值（见基本资料中的表3-4），用上述公式即可算出放大倍比；根据计算出的放大倍比，对典型洪水过程QD（t）采用同频率放大法进行放大，即得相应频率P的设计洪水过程（参阅讲义210-213的算例）；在典型过程线放大过程中，由于在两种历时衔接处放大倍比不同，因而放大后在交界处可能产生不连续现象，此时应酌情修匀，使其成为光滑曲线。
3、绘图
根据计算出的不同频率的设计洪水过程绘图（注意：不是等时距），见图例2-3。

图 例2-3
3 基本资料
课程设计采用流域集水面积为608km2。设计多年平均降雨量为1870mm，实测多年平均降雨量为2165.7mm；设计多年平均流量为33.4m3/s,相应水量为10.5×108m3。
3.1 不同时期洪水洪峰与洪量资料
经插补和一致性修正后，不同时期洪水的洪峰与洪量资料系列分别见表3-1～3-3。表中：Q ～为洪峰流量（m3/s），Wt～为t时段洪量（108m3）。
表3-1 设计流域前汛期最大洪峰、洪量系列表
年份
Q
（m3/s）
W1d
（108m3）
W3d
（108m3）
W5d
（108m3）
W7d
（108m3）
W10d
（108m3）
1824
4156
1.1990
1.5560
2.1420
2.5320
3.4510
1931
2740
0.8590
1.2580
1.7170
2.0410
2.7370
1959
1503
0.3431
0.7641
1.1358
1.3768
1.7736
1960
954
0.3034
0.4952
0.6906
0.8017
1.0257
1961
596
0.2336
0.6656
1.0403
1.2931
1.6090
1962
542
0.2013
0.5804
0.8728
1.2123
1.5576
1963
406
0.1176
0.2829
0.3728
0.4425
0.5285
1964
537
0.2057
0.5650
0.9066
1.2556
1.6773
1965
437
0.1234
0.2419
0.3626
0.4801
0.6620
1966
627
0.2696
0.7391
1.0903
1.2608
1.5047
1967
488
0.1749
0.3629
0.5658
0.6791
0.8036
1968
764
0.2785
0.7788
1.2416
1.5238
1.7783
1969
1093
0.2402
0.4146
0.5736
0.6795
0.8165
1970
522
0.2312
0.5351
0.7374
0.9096
1.1234
1971
548
0.2073
0.4483
0.5532
0.6968
0.8830
1972
1570
0.6857
1.0696
1.2635
1.4489
1.6602
1973
2294
0.5592
0.8696
1.0047
1.0987
1.4723
1974
864
0.3496
0.4718
0.6448
0.8026
1.0587
1975
728
0.3112
0.6357
0.8253
1.0111
1.5335
1976
841
0.3350
0.5730
0.7246
0.8948
1.0260
1977
661
0.1987
0.3638
0.4840
0.6169
0.8691
1978
681
0.2211
0.4520
0.6338
0.7899
1.0221
1979
486
0.1469
0.3587
0.4972
0.6321
0.8099
1980
853
0.3155
0.5173
0.6878
0.8523
1.0587
1981
784
0.3559
0.7117
0.8656
1.0577
1.1135
1982
1945
0.7946
1.4680
1.7180
1.8560
2.0208
1983
1538
0.5180
0.9221
1.3340
1.6150
1.8264
1984
631
0.2244
0.4733
0.6955
0.8612
0.9293
1985
485
0.1724
0.3766
0.4865
0.6198
0.7404
1986
400
0.1248
0.2831
0.3616
0.4755
0.6329
1987
331
0.1611
0.3622
0.5049
0.6410
0.8200
1988
615
0.3054
0.4427
0.5157
0.6535
0.6782
1989
449
0.1756
0.3381
0.4578
0.5866
0.7585
1990
557
0.1236
0.2512
0.3273
0.4359
0.6468
1991
478
0.1486
0.2944
0.4070
0.5279
0.5876
1992
1050
0.3056
0.6552
0.9193
1.1197
1.4206
1993
1370
0.4415
0.7330
0.8785
1.0726
1.3076
1994
2220
0.6669
1.5905
2.2424
2.5848
3.0139
1995
834
0.1958
0.4406
0.5658
0.7114
0.8994
1996
2960
0.2952
0.4592
0.5585
0.6315
0.7592
1997
1697
0.2580
0.5106
0.7161
0.8850
1.0956
1998
1296
0.4713
0.9679
1.4658
1.9654
2.4039
1999
485
0.2140
0.4070
0.5410
0.6827
0.8671
2000
438
0.1750
0.2770
0.3800
0.4968
0.6569
2001
559
0.2420
0.3980
0.5450
0.6873
0.8723
2002
381
0.1247
0.2940
0.4498
0.5774
0.7480
2003
518
0.2870
0.4180
0.4890
0.6227
0.7992
2004
345
0.1670
0.3120
0.4340
0.5591
0.7274
表3-2 设计流域后汛期最大洪峰、洪量系列表
年份
Q
（m3/s）
W1d
（108m3）
W3d
（108m3）
W5d
（108m3）
W7d
（108m3）
W10d
（108m3）
1915
2650
0.7400
1.3180
1.8190
2.4150
2.9070
1935
3010
0.7920
1.4430
无
无
无
1959
438
0.0918
0.2042
0.2754
0.3300
0.5009
1960
602
0.1763
0.4364
0.5457
0.7434
0.8719
1961
605
0.2292
0.5841
0.7798
0.9515
1.3688
1962
475
0.2358
0.6627
1.0558
1.3996
1.8287
1963
261
0.0397
0.0859
0.1293
0.1691
0.2204
1964
559
0.1962
0.4259
0.4976
0.5739
0.7650
1965
300
0.0786
0.1937
0.2701
0.3124
0.3628
1966
316
0.1139
0.3181
0.4768
0.5928
0.7362
1967
311
0.0874
0.1699
0.2222
0.3183
0.4163
1968
583
0.2263
0.5510
0.7038
0.8210
0.9737
1969
408
0.1717
0.3939
0.5032
0.5951
0.7077
1970
595
0.1658
0.3448
0.4690
0.5849
0.7683
1971
650
0.1921
0.3132
0.3902
0.4781
0.6267
1972
301
0.0813
0.2087
0.2812
0.3304
0.4308
1973
1592
0.5241
0.7596
0.9206
1.1970
1.5799
1974
481
0.1590
0.3193
0.3978
0.4884
0.6403
1975
368
0.1467
0.3602
0.4941
0.6189
0.8134
1976
349
0.1102
0.3065
0.4002
0.4917
0.6447
1977
586
0.2090
0.3584
0.4313
0.5338
0.7005
1978
269
0.0593
0.1264
0.1664
0.1748
0.2245
1979
432
0.0794
0.2074
0.3133
0.3739
0.5370
1980
934
0.1796
0.2915
0.3902
0.4781
0.6267
1981
582
0.1907
0.2998
0.4009
0.4926
0.6459
1982
513
0.1911
0.3497
0.5124
0.6437
0.8463
1983
269
0.0498
0.1038
0.1524
0.1558
0.1993
1984
268
0.0417
0.0940
0.1403
0.1433
0.1776
1985
675
0.2591
0.3783
0.4355
0.5395
0.7081
1986
1710
0.3929
0.7035
0.8011
1.0350
1.3651
1987
603
0.1650
0.4555
0.5542
0.7004
1.1285
1988
378
0.0969
0.2569
0.3430
0.4141
0.5419
1989
599
0.1780
0.3368
0.4221
0.5214
0.6109
1990
340
0.0998
0.1466
0.1748
0.1862
0.2396
1991
639
0.0934
0.1897
0.2651
0.3086
0.4019
1992
957
0.2928
0.5715
0.7175
0.8479
1.2149
1993
813
0.2192
0.3211
0.3938
0.4830
0.6332
1994
1930
0.5203
0.9066
1.1063
1.4487
1.9137
1995
2830
0.2821
0.5066
0.5929
0.7529
0.9510
1996
1884
0.2669
0.4540
0.5722
0.7248
0.9230
1997
1817
0.3818
0.8010
1.1553
1.6123
2.1283
1998
280
0.0763
0.2020
0.3241
0.3885
0.5079
1999
394
0.2077
0.3421
0.4171
0.5146
0.6750
2000
257
0.1100
0.2340
0.3430
0.4141
0.5419
2001
1030
0.5390
0.8050
0.9250
1.2030
1.5878
2002
779
0.3253
0.7105
0.9554
1.2442
1.6425
2003
202
0.0435
0.1065
0.1564
0.1612
0.2065
2004
111
0.0528
0.1186
0.1898
0.2065
0.2665
表3-3 设计流域全汛期最大洪峰、洪量系列表
年份
Q
（m3/s）
W1d
（108m3）
W3d
（108m3）
W5d
（108m3）
W7d
（108m3）
W10d
（108m3）
1824
4156
1.1990
1.5560
2.1420
2.5320
3.4510
1915
2650
0.7400
1.3180
1.8190
2.4150
2.9070
1931
2740
0.8590
1.2580
1.7170
2.0410
2.7370
1935
3010
0.7920
1.4430
无
无
无
1959
1503
0.3431
0.7641
1.1358
1.3768
1.7736
1960
954
0.3034
0.4952
0.6906
0.8017
1.0257
1961
605
0.2336
0.6656
1.0403
1.2931
1.6090
1962
542
0.2358
0.6627
1.0558
1.3996
1.8287
1963
406
0.1176
0.2829
0.3728
0.4425
0.5285
1964
559
0.2057
0.5650
0.9066
1.2556
1.6773
1965
437
0.1234
0.2419
0.3626
0.4801
0.6620
1966
627
0.2696
0.7391
1.0903
1.2608
1.5047
1967
488
0.1749
0.3629
0.5658
0.6791
0.8036
1968
764
0.2785
0.7788
1.2416
1.5238
1.7783
1969
1093
0.2402
0.4146
0.5736
0.6795
0.8165
1970
595
0.2312
0.5351
0.7374
0.9096
1.1234
1971
650
0.2073
0.4483
0.5532
0.6968
0.8830
1972
1570
0.6857
1.0696
1.2635
1.4489
1.6602
1973
2294
0.5592
0.8696
1.0047
1.1970
1.5799
1974
864
0.3496
0.4718
0.6448
0.8026
1.0587
1975
728
0.3112
0.6357
0.8253
1.0111
1.5335
1976
841
0.3350
0.5730
0.7246
0.8948
1.0260
1977
661
0.2090
0.3638
0.4840
0.6169
0.8691
1978
681
0.2211
0.4520
0.6338
0.7899
1.0221
1979
486
0.1469
0.3587
0.4972
0.6321
0.8099
1980
934
0.3155
0.5173
0.6878
0.8523
1.0587
1981
784
0.3559
0.7117
0.8656
1.0577
1.1135
1982
1945
0.7946
1.4680
1.7180
1.8560
2.0208
1983
1538
0.5180
0.9221
1.3340
1.6150
1.8264
1984
631
0.2244
0.4733
0.6955
0.8612
0.9293
1985
675
0.2591
0.3783
0.4865
0.6198
0.7404
1986
1710
0.3929
0.7035
0.8011
1.0350
1.3651
1987
603
0.1650
0.4555
0.5542
0.7004
1.1285
1988
615
0.3054
0.4427
0.5157
0.6535
0.6782
1989
599
0.1780
0.3381
0.4578
0.5866
0.7585
1990
557
0.1236
0.2512
0.3273
0.4359
0.6468
1991
639
0.1486
0.2944
0.4070
0.5279
0.5876
1992
1050
0.3056
0.6552
0.9193
1.1197
1.4206
1993
1370
0.4415
0.7330
0.8785
1.0726
1.3076
1994
2220
0.6669
1.5905
2.2424
2.5848
3.0139
1995
2830
0.2821
0.5066
0.5929
0.7529
0.9510
1996
2960
0.2952
0.4592
0.5722
0.7248
0.9230
1997
1817
0.3818
0.8010
1.1553
1.6123
2.1283
1998
1296
0.4713
0.9679
1.4658
1.9654
2.4039
1999
485
0.2140
0.4070
0.5410
0.6827
0.8671
2000
438
0.1750
0.2770
0.3800
0.4968
0.6569
2001
1030
0.5390
0.8050
0.9250
1.2030
1.5878
2002
779
0.3253
0.7105
0.9554
1.2442
1.6425
2003
518
0.2870
0.4180
0.4890
0.6227
0.7992
2004
345
0.1670
0.3120
0.4340
0.5591
0.7274
3.2 典型洪水过程特征资料
1994、1996、1997年典型洪水过程线特征资料见表3-4.
表3-4 典 型 洪 水 过 程 线 特 征 值 表
年 份
Q
（m3/s）
W1d（108m3）
W3d（108m3）
W5d（108m3）
W7d（108m3）
W10d
（108m3）
1994
1039
0.6669
1.5905
2.2424
2.5848
3.0139
1996
964
0.2952
0.4592
0.5585
0.6315
0.7592
1997
949
0.3818
0.8010
1.1553
1.6123
2.1283
3.3 典型洪水过程资料
1994、1996、1997年典型洪水过程表3-5～3-7.
表3-5 1994年典型设计洪水过程
典 型 洪 水
设 计 洪 水（m3/s
）
年 月 日
时
Q
0.01%+Δ
0.01%
0.1%
1%
2%
5%
10
1994-6-11
0
169
424
354
283
212
189
160
136
1994-6-11
2
169
424
354
283
212
189
160
136
1994-6-11
8
169
424
354
283
212
189
160
136
1994-6-11
14
169
424
354
283
212
189
160
136
1994-6-11
20
169
425
354
287
218
196
167
144
1994-6-12
2
169
425
354
287
218
196
167
144
1994-6-12
8
129
325
271
219
166
150
128
110
1994-6-12
14
289
727
606
491
372
336
286
246
1994-6-12
20
166
418
348
282
214
193
164
142
1994-6-13
2
243
403
336
265
193
171
142
119
1994-6-13
8
350
580
484
382
278
247
204
172
1994-6-13
14
346
574
478
377
275
244
202
170
1994-6-13
20
257
426
355
280
204
181
150
126
1994-6-14
2
233
386
322
254
185
164
136
114
1994-6-14
3
392
650
542
428
311
277
228
192
1994-6-14
4
650
1078
898
709
516
459
379
319
1994-6-14
5
614
1018
849
670
488
433
358
301
1994-6-14
6
936
1552
1294
1021
744
660
546
459
1994-6-14
7
753
1249
1041
821
598
531
439
370
1994-6-14
8
511
847
706
557
406
361
298
251
1994-6-14
9
368
610
509
401
292
260
215
181
1994-6-14
10
660
779
650
533
412
372
320
278
1994-6-14
11
610
720
600
493
380
344
296
257
1994-6-14
12
532
628
524
430
332
300
258
224
1994-6-14
13
424
501
417
342
264
239
206
179
1994-6-14
14
318
376
313
257
198
179
154
134
1994-6-14
15
637
752
627
515
397
359
309
268
1994-6-14
16
801
946
788
647
500
452
389
337
1994-6-14
17
599
707
590
484
374
338
291
252
1994-6-14
18
690
815
679
557
430
389
335
291
1994-6-14
19
665
785
654
537
415
375
323
280
1994-6-14
20
349
412
343
282
218
197
169
147
1994-6-14
21
296
350
291
239
185
167
144
125
1994-6-14
22
276
326
272
223
172
156
134
116
1994-6-14
23
575
679
566
464
359
324
279
242
1994-6-15
0
569
672
560
460
355
321
276
240
1994-6-15
1
419
495
412
338
261
236
203
176
1994-6-15
2
244
288
240
197
152
138
118
103
1994-6-15
3
256
302
252
207
160
144
124
108
1994-6-15
4
167
197
164
135
104
94
81
70
1994-6-15
5
389
459
383
314
243
219
189
164
1994-6-15
6
619
731
609
500
386
349
300
261
1994-6-15
7
706
834
695
570
440
398
342
297
1994-6-15
8
898
1061
884
725
560
507
436
378
1994-6-15
9
615
726
605
497
384
347
298
259
1994-6-15
10
528
624
520
426
329
298
256
222
1994-6-15
11
839
991
826
678
523
473
407
353
1994-6-15
12
686
810
675
554
428
387
333
289
1994-6-15
13
828
978
815
669
516
467
402
349
1994-6-15
14
697
823
686
563
435
393
338
294
1994-6-15
15
657
776
647
531
410
371
319
277
1994-6-15
16
787
929
775
636
491
444
382
331
1994-6-15
17
829
979
816
670
517
468
402
349
1994-6-15
18
970
1146
955
783
605
547
471
409
1994-6-15
19
645
762
635
521
402
364
313
272
1994-6-15
20
407
481
401
329
254
230
197
171
1994-6-15
21
312
368
307
252
195
176
151
131
1994-6-15
22
303
358
298
245
189
171
147
128
1994-6-15
23
692
817
681
559
432
390
336
291
1994-6-16
0
533
629
525
431
332
301
259
224
1994-6-16
1
264
312
260
213
165
149
128
111
1994-6-16
2
261
308
257
211
163
147
127
110
1994-6-16
3
242
286
238
195
151
137
117
102
1994-6-16
4
497
587
489
401
310
280
241
209
1994-6-16
5
572
676
563
462
357
323
277
241
1994-6-16
6
422
498
415
341
263
238
205
178
1994-6-16
7
276
326
272
223
172
156
134
116
1994-6-16
8
184
217
181
149
115
104
89
78
1994-6-16
9
320
378
315
258
200
181
155
135
1994-6-16
10
784
2426
2022
1532
1