第1章绪论
水文水利计算是工程水文的重要组成部分，分为水文计算和水利计算。
根本任务
水文计算：分析水文要素变化规律，为水利工程的建设提供未来水文情势预估。
水利计算：拟定并选择经济合理和安区可靠的工程设计方案‘规划设计参数和调度允许方式。
第1章绪论
一、水文计算的主要研究方法
?设计标准
?概率预估（PMP/PMF）
?研究进展
?基于风险理论的防洪标准研究
?气候变化和人类活动对设计成果的影响
?不确定性新理论
第1章绪论
二、水利计算的主要研究方法
?水量调节
?洪水调节
?枯水调节
?水能调节
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
一、水文过程的随机特性
水文现象同时存在“确定性过程”和“随机性过程”。
确定性因素和随机因素共同作用下的模型，统称为“随机模型”。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
二、纯随机模型对水文过程的适用性
采用随机方法解决水文计算问题时，依据的是概率统计理论中的纯随机模型，即假设所研究的水文变量是独立随机地抽自同一客观总体，而这个总体是通过概率分布函数（或概率密度函数）来描述的。
水文频率分析计算的任务，就是根据水文变量的样本对总体进行统计（如参数估计、推求制定标准的设计值等）和推断（如假设检验、推求置信限等）。第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
一、洪水资料的选样
指导思想：保证纯随机模型的适用性，独立同分布。
洪水三要素：洪峰、洪量、洪水过程。
选样方法：
（1）年最大值法；
（2）年多次法；
（3）超定量法；
（4）超大值法。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
二、洪水资料的审查和分析
1.可靠性审查
2.一致性审查
3.代表新审查
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
三、洪水资料的插补延长
1. 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长
?点绘相关图；
?设计站洪水由上游几个干支流测站的洪水组成，应错时叠加；
?因受洪水展开和区间来水影响，考虑能反映上述影响因素的参数；第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
三、洪水资料的插补延长
1. 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长
若设计断面资料短，甚至无资料，则无法直接建立相关关系，需要修正，其做法如下：
（1）两者集水面积之差小于3%，中间无天然或认为分滞洪，可直接移用；
（2）面积之差大于3%，但不大于10%～20%，且暴雨分布均匀，用面积进行修正；
（3）若在上下游均有参证站满足要求，则可进行内插。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
三、洪水资料的插补延长
2. 利用本站峰量关系进行插补延长
通常根据调查到的历史洪峰或由相关关系法求得缺测年份洪峰流量，利
用峰量关系可以推求洪水总量。
3. 利用暴雨径流关系进行插补延长
通过扣损汇流计算，推求相应于一次暴雨过程的洪水过程线，进而计算其洪峰和洪量。
4.根据相邻河流测站的洪水特征值进行插补延长
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
一、洪水调查的意义
河流所发生的特大洪水包括实测特大洪水与历史洪水两种。所谓历史洪水是指过去已经发生，但未通过水文站测到的特大洪水。
历史洪水加入后扩大了样本容量，起到了展延系列的作用，将历史上有关大洪水的信息与实测洪水资料一同进行频率分析计算，亦减少误差，提高频率计算成果的稳定性与合理性，设计成果的精度与可靠性亦提高。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
二、历史洪水的实地调查和文献考证
?实地调查
?文献考证
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
三、历史洪水的洪峰和洪量推算
1.水位流量关系曲线法
2.比降-面积法
3.控制断面法
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
四、历史洪水在调查考证期中的排位分析
历史洪水峰量的数值确定以后，还应该确定其经验频率（或重现期），这就应对历史洪水在某一时期内的排位进行分析。
通常把有实测资料的年份（即实测期）之前至能调查到的历史洪水最远年份的这一段时期称为调查期，把有历史文献资料可以考证的时期称为文献考证期。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
一、连序和不连序样本系列
样本系列组成包括两种情况：
?系列中没有特大洪水值（连序系列）
?系列中有特大洪水值（不连序系列）
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
一、连序和不连序样本系列
对于样本可以统一描述：设特大值的重现期为N，实测系列年数为n，在N 年类共有a个特大制，其中有l个来自实测系列，其它来自于调查考证。若a=0，则l=a=0，N=n，则为连续样本。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
二、不连序样本系列的经验频率计算
1.统一处理法
频率次序统计量的数学期望公式计算，即
实测期n内的n-l个一般洪水是N年样本的组成部分，由于它们都不超过N
年终为首的a项洪水，因此其概率分布不再是从0到1，而只能是从P a到1(P a是第a项特大洪水的经验频率)。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
二、不连序样本系列的经验频率计算
2.分别处理法
此方法是将非常洪水、特大洪水、大洪水放在实测系列之外考虑，用N表示历史洪水中首大项洪水的调查考证期的年限（等于调查考证期的最远年份适合的年数），并称为历史洪水加入后所形成的N年系列为不完全样本系列（样本数只有a个样本、只有前边一截）。
同理，计算时，前l个特大洪水的序位保持“空位”，从仍m=l+1样本的经验频率。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
三、洪水频率曲线线型（统计分布模型）
P-III型曲线，称为γ分布。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
四、频率曲线参数估计
?矩法估计参数
?经验适线法
?优化适线法
?其它参数估计方法
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
五、算例
见书p32-34
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
一、本站的洪峰及各种历时洪量之间比较分析
?频率曲线对比分析
各种不同历时洪量频率曲线在一张图纸上应近于平行，一般历时越短，坡度应略大，且不应相互交叉。
?统计参数或设计值之间的比较分析
（1）均值和设计值随历时增加而增加，增率则减小；
（2）C v一般随历时增加而减小；
（3）C s由于观测资料短，计算成果误差很大，规律不明显。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
二、上下游及干支流洪水关系的合理性分析
在同一条支流的上下游之间，洪峰及洪量的统计参数一般存在较密切的关系。
上下游气候、地形等条件相似，洪峰（量）的均值则应由上游向下游递增；如果不同，则需具体分析。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
三、邻近河流洪水统计参数及设计值的地区分布规律合理性分析
绘制洪峰、洪量的均值或设计值与流域面积的关系图，分析点据的分布是否与暴雨及地形等因素的分布相适应，可以判断成果的合理性。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
四、稀遇的设计特征值与国内外大洪水记录对比
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
五、暴雨径流之间关系的合理性分析
洪量的C v应大于相应时段暴雨的C v。
第2章洪峰流量及时段洪量的频率分析
自学
第3章防洪安全设计与设计洪水
一、防洪安全事故风险概率概念
水工建筑物当其洪水流量和水位、流速等超过了容许数量，威胁建筑物本身和下游的安全，称为防洪安全事故。
系统失效风险率的定义：系统再其规定的工作年限内，不能完成预定功能的概率。
概化为系统荷载效应L和系统承载能力R之间的矛盾。即当L＞R，则系统的整体或局部失效，而无法完成其功能。
第3章防洪安全设计与设计洪水
一、防洪安全事故风险概率概念
由于存在着众多不确定因素（来水随机），荷载效应L和承载能力R（调度、运行、现状、随机）是随机变量，因此，系统失效{L＞R}或｛L＜R｝是随机事件。其出现概率P f就代表该系统的风险率Risk。
f RL(r,l)是该系统荷载L与承载能力R的联合分布密度函数。由于荷载效应与承载能力两者一般是相互独立的，故而
一、防洪安全事故风险概率概念
当L与R为相互独立的二维正态分布时，可证明安全裕度Z＝R－L为符合正态分布的随机变量。即：
p z(z)=N(EZ,DZ)
式中：EZ—期望；DZ—方差；EZ＝ER－EL；DZ＝DR－DL得正态分布，可求风险率：
P f＝P｛R＜L｝＝P{Z≤0}=F z(0)
第3章防洪安全设计与设计洪水
二、以风险率为基础的防洪安全设计
依据风险率计算方法，求得指定某种设计方案对应的防洪安全事故的风险率，根据可接受风险水平，选定容许风险率，然后通过对比方案确定。
第3章防洪安全设计与设计洪水
三、以洪水频率为基础的防洪安全设计
传统的防洪安全设计程序是不考虑承载能力的随机性，而是作为确定性数值处理，使得公式简化：
整个风险率计算的关键就变成了荷载效应分布问题（F L(l)），而荷载效应主要是由洪水决定的。
例子：
?河道堤防工程设计
?流域防洪系统
一、防洪安全设计的两类课题
1．推算工程建成后，在下游防洪区将来可能出现的洪水情况，用来研究分析本工程对防洪区的防洪安全作用。
2．预估工程所在地点可能出现的洪水情况，用来核算工程本身的安全情况，分析建筑物各部分构件的应力状况和工作条件。
第3章防洪安全设计与设计洪水
二、设计洪水标准
《中华人民共和国防洪标准》（GB50201-94）
洪水标准：一个叫正常运用设计标准，一个非常运用校核标准。正常运用的洪水标准较低（即出现概率较大），叫做设计洪水。非常运用标准，也称校核洪水，在非常运用条件下，主要水利工程建筑物不允许破坏，仅允许一些次要建筑物损毁或失效。
满足某一标准的洪水的表达形式或计算途径：（1）“重现期标准”；（2）“PMF 标准”。
第3章防洪安全设计与设计洪水
三、设计洪水的含义
设计洪水：指具有规定功能的一场特定洪水。
具备功能：以频率等于设计标准进行洪水频率分析计算，求得相应设计洪水，以此为据规划设计出的工程，其防洪安全事故的风险率应恰好等于制定的设计标准。
第3章防洪安全设计与设计洪水