4.2.1.2统计工的合理性分析设计径流成果的分析主要对径流系列均值、变差系数Cv和偏态系数Cs进行合理性审查，一般可借助于水量平衡原理和径流的地区分布规律进行。......
2023-08-23
基于实测数据的枯水径流计算设计
【摘要】：枯水流量的时段，应根据工程设计要求和设计流域的径流特性确定。必须指出，在枯水径流进行频率计算中，当遇到Cs＜2Cv或Cs＜0的情况时，应特别慎重。图G1.3负偏频率曲线此外，当枯水流量经验频率曲线的范围能够满足推求设计值的需要时，也可以采用经验频率曲线推求设计枯水流量。Qp＝＝×4.96＝3.992.设计枯水位频率计算有时生产实际需要推求设计枯水位。当设计断面附近有较长的水位观测资料时，可直接对历年枯水位进行频率计算。
枯水径流可以用枯水流量或枯水水位进行分析。枯水径流的频率计算与年径流相似，但有一些比较特殊的问题必须加以说明。
1.枯水流量频率计算
（1）资料的选取和审查。枯水流量的时段，应根据工程设计要求和设计流域的径流特性确定。一般因年最小瞬时流量容易受人为的影响，所以常取全年（或几个月）最小连续几天平均流量作为分析对象，如年最小1d、5d、7d、旬平均流量等。当计算时段确定后，可按年最小选样的原则，得到枯水流量系列（一般要求有20年以上连续实测资料），然后对枯水流量系列进行频率分析计算，推求出各种设计频率的枯水流量。枯水流量实测精度一般比较低，且受人类活动影响较大，因此，在分析计算时更应注重对原始资料的可靠性和一致性审查。
（2）Cs＜2Cv情况的处理。进行枯水流量频率计算时，经配线Cs常有可能出现小于2Cv的情况，使得在设计频率较大时（如p＝97%，p＝98%等），所推求的设计枯水流量有可能会出现小于零的数值。这是不符合水文现象客观规律的，目前常用的处理方法是用零来代替。
（3）Cs＜0情况的处理。水文特征值的频率曲线在一般情况下都是呈上凹的形状，但枯水流量（或枯水位）的经验分布曲线，有时会出现上凸的趋势，如图G1.3所示。如用矩法公式计算Cs，则Cs＜0，因此必须用负偏频率曲线对经验点据进行配线。而现有的皮尔逊Ⅲ型曲线离均系数Φp值或kp值由查表所得均属于正偏情况，故不能直接应用于负偏分布的配线，需作一定的处理。经数学计算可得：
就是说，Cs为负时，频率p对应的值与Cs为正时频率1-p对应的Φ值，其绝对值相等，符号相反。
必须指出，在枯水径流进行频率计算中，当遇到Cs＜2Cv或Cs＜0的情况时，应特别慎重。此时，必须对样本作进一步的审查，注意曲线下部流量偏小的一些点据，可能是由于受人为的抽水影响而造成的；并且必须对特枯年的流量（特小值）的重现期作认真的考证，合理地确定其经验频率，然后再进行配线。总之，要避免因特枯年流量人为地偏小，或其经验频率确定得不当，而错误地将频率曲线定为Cs＜2Cv或Cs＜0的情况。但如果资料经一再审查或对特小值进行处理后，频率分布确属Cs＜2Cv或Cs＜0，即可按上述方法确定。
图G1.3 负偏频率曲线
此外，当枯水流量经验频率曲线的范围能够满足推求设计值的需要时，也可以采用经验频率曲线推求设计枯水流量。
【例G1.4】某站年最小流量系列的均值
为4.96m3/s；Cv为0.10；Cs为-1.50。求p＝95%的枯水流量。
解：先求出1-p值，即1-p＝1-95%＝5%；查Cs＝-1.50、p＝5%时的Φ值为1.95
Φ（-1.5，95%）＝-Φ（1.5，5%）＝-1.95
由此求得p＝95%的枯水流量为
【例G1.4】某站年最小流量系列的均值
为4.96m3/s；Cv为0.10；Cs为-1.50。求p＝95%的枯水流量。
解：先求出1-p值，即1-p＝1-95%＝5%；查Cs＝-1.50、p＝5%时的Φ值为1.95
Φ（-1.5，95%）＝-Φ（1.5，5%）＝-1.95
由此求得p＝95%的枯水流量为
Qp＝（1＋ΦpCv）
＝（1-1.95×0.10）×4.96＝3.99（m3/s）
2.设计枯水位频率计算
有时生产实际需要推求设计枯水位。当设计断面附近有较长的水位观测资料时，可直接对历年枯水位进行频率计算。但只有河道变化不大，且未受水工建筑物影响的天然河道，水位资料才具有一致性，才可以直接用来进行频率计算并推求设计枯水位；而在河道变化较大的地方，应先用流量资料推求设计枯水流量，再通过水位流量关系曲线转换成设计枯水位。
用枯水位进行频率计算时，必须注意以下基准面情况：
（1）同一观测断面的水位资料系列，在以往不同时期所取的基面可能不一致，如原先用测站基面，后来是用绝对基面，则必须统一转换到同一个基面上后再进行统计分析。
（2）水位频率计算中，采用的基面不同，所求统计参数的均值、变差系数也就不同，而偏态系数不变。在地势高的地区，往往水位数值很大，因此均值太大，则变差系数值变小，相对误差增大，不宜直接作频率计算。在实际工作中常取最低水位（或断流水位）作为统计计算时的基准面，即将实际水位都减去一个常数a后再作频率计算。但经配线法频率计算最后确定采用的统计参数，都应还原到实际基准面情况下，然后才能用以推求设计枯水位。若以z表示进行频率计算的水位系列，以Z＝z＋a表示实际的水位系列，则两系列的统计参数可以按式（G1.6）转换：
（3）有时需要将同一河流上的不同测站统一到同一基准面上，这时可将各个测站原有水位资料各自加上一个常数a（基准面降低则a为正，基准面升高则a为负）。如各站系列的统计参数已经求得，则只需按式（G1.6）转换，就能得到统一基面后水位系列的统计参数。
此外，当枯水位经验频率曲线的范围能够满足推求设计值的需要时，也可直接采用经验频率曲线推求设计枯水位。
Qp＝（1＋ΦpCv）
＝（1-1.95×0.10）×4.96＝3.99（m3/s）
2.设计枯水位频率计算
有时生产实际需要推求设计枯水位。当设计断面附近有较长的水位观测资料时，可直接对历年枯水位进行频率计算。但只有河道变化不大，且未受水工建筑物影响的天然河道，水位资料才具有一致性，才可以直接用来进行频率计算并推求设计枯水位；而在河道变化较大的地方，应先用流量资料推求设计枯水流量，再通过水位流量关系曲线转换成设计枯水位。
用枯水位进行频率计算时，必须注意以下基准面情况：
（1）同一观测断面的水位资料系列，在以往不同时期所取的基面可能不一致，如原先用测站基面，后来是用绝对基面，则必须统一转换到同一个基面上后再进行统计分析。
（2）水位频率计算中，采用的基面不同，所求统计参数的均值、变差系数也就不同，而偏态系数不变。在地势高的地区，往往水位数值很大，因此均值太大，则变差系数值变小，相对误差增大，不宜直接作频率计算。在实际工作中常取最低水位（或断流水位）作为统计计算时的基准面，即将实际水位都减去一个常数a后再作频率计算。但经配线法频率计算最后确定采用的统计参数，都应还原到实际基准面情况下，然后才能用以推求设计枯水位。若以z表示进行频率计算的水位系列，以Z＝z＋a表示实际的水位系列，则两系列的统计参数可以按式（G1.6）转换：
（3）有时需要将同一河流上的不同测站统一到同一基准面上，这时可将各个测站原有水位资料各自加上一个常数a（基准面降低则a为正，基准面升高则a为负）。如各站系列的统计参数已经求得，则只需按式（G1.6）转换，就能得到统一基面后水位系列的统计参数。
此外，当枯水位经验频率曲线的范围能够满足推求设计值的需要时，也可直接采用经验频率曲线推求设计枯水位。
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2023-08-23
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