一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水方法与流程

1.本发明属于建设已建工程防洪规模、防洪减灾、雨洪资源利用等控制领域，具体涉及一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法。

背景技术：

2.水资源是人类赖以生存的资源，我国是一个干旱缺水严重的国家。全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，洪水资源占年降雨量的80％左右，一方面，缺水很严重，一方面，遇较丰水年弃大量的洪水。因此，科学研究汛期洪水资源化是一项重大的科研课题。
3.超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水技术，利用洪水特点，结合科学技术的不断进步、水文资料的不断丰富，以及防洪工程建设、充分发挥已建工程的防洪、兴利效益，为水资源可持续发展创造条件。

技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法。
5.本发明所采用的技术方案为：
6.一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法包括以下步骤：收集水文汇编成果，调查收集其他降雨洪水资料；选取每年多场洪水，对于有实测资料制定门槛。删除门槛以下小流量资料，保留门槛以上洪水(暴雨)资料，组成超门槛年多样本系列，通过试算门槛，使样本个数与年数一致，利于保留系列对应的重现期与计算值一致。对超门槛年多样本等年数系列进行模型配线，计算不同保证率的设计洪水(暴雨)，无资料地区，采用设计暴雨推求设计洪水。
7.具体为：
8.收集流域水文汇编大红本，查本流域实测水文资料和雨量站降雨资料；收集有人工或自记实测洪水或暴雨过程；
9.实测资料检查：对专门测站的洪水要素进行查勘、座谈；对洪水要素资料进行审查，复核洪水资料成果的可靠性；大洪水均需要从降雨、暴雨中心、测验水文、河流断面、糙率方面进行检验；所述洪水包括小洪水、一般洪水、大洪水和特大洪水；小洪水为24小时降雨量小于50mm产生的洪水，一般洪水为24小时降雨量在50—100mm之间产生的洪水，大洪水为24小时降雨量在100以上
‑‑
250mm产生的洪水，特大洪水为24小时降雨量在 250mm以上产生的洪水。
10.年多场洪水样本和年多场暴雨样本：所述年多场洪水样本分析每年多场洪水洪峰流量、时段洪量，突破了每年选一个样本的限制，进行洪水系列分析；年多场暴雨样本分析每年多场暴雨时段降雨量，统计历年每场大暴雨时段雨量系列，突破了一年选一个样本的限制；
11.超门槛年多样本等年数系列：制定样本门槛超定量阈值，超过门槛的数值保留在系列中，对于小于门槛的小洪水、小暴雨删除出系列，有的年份有多个样本进入系列，有的年份由于降雨小未纳入系列，通过门槛试算，使系列的长度与年份数一致，形成超门槛年多样本的系列；门槛取值是对实际统计的n年含每年多样本的系列进行从大到小排队，序列号为n对应的数值是门槛，具有唯一性。
12.对超门槛系列进行频率计算。
13.优选的，收集流域水文汇编大红本，指水文部门每年对上一年度的水文站、雨量站进行水文整编，含有水文站位置，雨量站位置，每场降雨、洪水的测验过程及整编成果。
14.优选的，收集实测水文资料和雨量站降雨资料指大红本汇编的成果；收集有人工或自记实测洪水或暴雨过程指包括大红本以外的地方布置的水文测验成果。
15.优选的，实测资料检查并对原成果进行修正，尤其是特大洪水。
16.优选的，在统计的样本中超门槛指超过某个数据的数值，这个数值即门槛；年多场洪水样本指统计每年多场暴雨、洪水，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段暴雨量和洪水量统计到样本中；对于确定的样本，通过制定门槛，一个门槛对于一个数值系列，门槛不同系列的长度也不同。
17.优选的，年多样本等年数系列指在不同的门槛系列的长度不同情况下，选取系列长度与实际参与统计的年数相同，多暴雨年份参加的样本有多个，突破了一年一个的唯一性限制，同样有些年份由于数据太小不纳入系列中。
18.优选的，对超门槛系列进行频率计算，有洪水资料地区计算设计洪水，无洪水资料地区计算点雨量，由点雨量分析面雨量，再利用产汇流参数用单位线或推理公式等方推求设计洪水。
19.进一步地，它包括资料收集模块、实测资料检验模块、年多场洪水样本模块、年多场暴雨样本模块、超门槛系列模块、等年数系列模块、设计洪水计算模块；
20.所述资料收集模块用于收集水文汇编大红本，查本流域实测水文资料和雨量站降雨资料。收集其他实测洪水或暴雨过程；
21.所述实测资料检验模块，确定选取位置的控制流域面积，水文站位置、流域内降雨布置，对成果进行专门测站的洪水要素进行查勘、座谈；对洪水要素资料进行审查，复核洪水资料成果的可靠性，特别是大洪水均需要从降雨、暴雨中心、测验水文、河流断面、糙率等方面进行检验。
22.所述年多场洪水样本模块指年多场洪水样本，发生多场大洪水的年份，可以选取多场洪水成果，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段洪水量统计到样本中。
23.所述年多场暴雨样本模块指年多场暴雨样本，发生多场暴雨的年份，可以选取多场暴雨成果，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段暴雨量统计到样本中。
24.所述资料年多样本超门槛模块：在统计的样本中超门槛指超过某个数据的数值门槛。对每年多场暴雨、洪水，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段暴雨量和洪水量统计到样本中。对于确定的样本，通过制定门槛，一个门槛对于一个数值系列，门槛不同系列的长度也不同。
25.所述资料年超门槛等年数模块：对于超门槛年多样本系列，通过门槛试算，使系列的长度与年份数一致。形成超门槛年多样本的系列与采与计算年的个数一致，解决了频率
计算与年相关问题。
26.对超门槛等年数系列进行设计洪水计算模块：用于计算工程位置设计洪水(洪峰、洪量)成果，其中，对于有实测超门槛年多样本等年数的洪水资料，直接配线进行设计洪水计算。对于无洪水资料地区通过类比或由暴雨途径计算，点暴雨系列也采与年多样本超门槛等年数进行分析，由设计雨量再进行产汇流计算设计洪水；
27.所述一种超门槛年多样本等年数设计洪水计算方法用于每年选取多场洪水(暴雨)样本纳入设计洪水计算中。突破每年选取一个数的唯一性。
28.本发明的有益效果：
29.本发明涉及一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，该方法突破了传统的年独立选样统计样本的原则，即一年选一个数，本方法一年可以选多个数值。基本原理是暴雨、大暴雨、特大暴雨的出现具有随机性和独立性，降雨产生的洪水同样具有随机性和独立性，都代表总体样本的部分信息，在一年中发生的洪水或暴雨总体样本中可随机发生在各个年中，这样有的年份有几场大暴雨或特大暴雨，有的年份一场也没有。传统采用方法，年独立选样方法选取年最大值，统计的洪水或暴雨信息不全面，本方法突破点是对大洪水(暴雨)都进行了选取，一年有多场水文资料入选系列，具体步骤：
30.对于有人工或自记实测洪水过程地区：收集水文汇编特别是大红本，查本流域水文资料，对专门测站的洪水要素进行查勘、座谈；对洪水要素资料进行审查，复核洪水资料成果的可靠性，特别是大洪水均需要从降雨、暴雨中心、测验水文、河流断面、糙率等方面进行检验，分析每场洪水的洪峰流量洪水时段洪量，分析每场暴雨的时段雨量；制定选样门槛(定量)模型，去掉门槛以下的小洪水，使门槛以上的系列长度与年份数一致，确定含超门槛的洪水系列。
31.对于缺乏资料条件的地区通过暴雨途径计算场次降雨的不同时段降雨量，原系列采用每年1个样本，本方法每年选取多个样本，系列通过排队，由大到小，系列含有大暴雨信息更多，制定门槛数值，去掉门槛以下的数据，保留门槛以上暴雨成果，通过反复试算，实现暴雨系列长度与选取的年份年数一致。
32.本发明通过增加对一年中多场降雨或洪水资料，增加了年中多场洪水或降雨的信息，去掉了部分无暴雨洪水的资料，通过门槛模型，提取与年份相等的长度，突破了原计算方法系列样本每年一个数的选样原则，制定门槛模型，多暴雨，选取的样本多，对设计洪水影响不大的点据进行了删除，增加发生大暴雨场次多的年份的第二、第三等的大洪水或大暴雨的信息，提高设计洪水的稳定性，解决了大、小水配线配合不好问题、对变差系数大的地区、参数达到上限问题，对于暴雨中心地区更值得推广。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明一实施例提供的一种超门槛等年数系列计算设计洪水的计算方法的流程图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
36.如图1所示，本发明提供了超门槛等年数系列计算设计洪水的计算方法，其包括以下步骤：
37.s1、收集水文汇编大红本，查本流域实测水文资料和雨量站降雨资料。收集有人工或自记实测洪水或暴雨过程。进一步地，统计每年多场实测水文资料。
38.s2、实测资料检查：对专门测站的洪水要素进行查勘、座谈；对洪水要素资料进行审查，复核洪水资料成果的可靠性，特别是大洪水均需要从降雨、暴雨中心、测验水文、河流断面、糙率等方面进行检验。
39.s3、年多场洪水样本：分析每年多场洪水洪峰流量、时段洪量，突破了每年选一个样本的限制，进行洪水系列分析；年多场暴雨样本：每年多场暴雨时段降雨量，统计历年每场大暴雨时段雨量系列。突破了一年选一个样本的限制。
40.s4、超门槛年多样本等年数系列：制定样本门槛超定量阈值，超过门槛的数值保留在系列中，对于小于门槛的小洪水小暴雨删除出系列，有的年份有多个样本进入系列，有的年份由于降雨小未纳入系列，通过门槛试算，使系列的长度与年份数一致。形成超门槛年多样本的暴雨洪水系列。
41.s5、对超门槛系列进行频率计算，有洪水资料地区计算设计洪水，无洪水资料地区计算点雨量，由点雨量分析面雨量，再利用产汇流参数推求设计洪水。
42.基于本发明一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水方法，本发明还提供了一种门槛年多样本等年数的系统，其包括资料收集模块、实测资料检查模块、年多样本模块、年多样本门槛模块、等年数模块、超门槛系列洪水计算模块；
43.资料收集模块用于收集水文汇编大红本，查本流域实测水文资料和雨量站降雨资料。收集其他实测洪水或暴雨过程；确定选取位置的控制流域面积，水文站位置、流域内降雨布置，对成果进行专门测站的洪水要素进行查勘、座谈；对洪水要素资料进行审查，复核洪水资料成果的可靠性，特别是大洪水均需要从降雨、暴雨中心、测验水文、河流断面、糙率等方面进行检验。
44.年多场洪水样本模块指年多场洪水样本，发生多场大洪水的年份，可以选取多场洪水成果，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段洪水量统计到样本中。年多场暴雨样本模块指年多场暴雨样本，发生多场暴雨的年份，可以选取多场暴雨成果，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段暴雨量统计到样本中。
45.资料年多样本超门槛模块：在统计的样本中超门槛指超过某个数据的数值门槛。对每年多场暴雨、洪水，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段暴雨量和洪水量统计到样本中。对于确定的样本，通过制定门槛，一个门槛对于一个数值系列，门槛不同系列的长度也不同。
46.资料年超门槛等年数模块：对于超门槛年多样本系列，通过门槛试算，使系列的长度与年份数一致。形成超门槛年多样本的系列与采与计算年的个数一致，解决了频率计算
与年相关问题。
47.超门槛等年数系列进行设计洪水计算模块：用于计算工程位置设计洪水(洪峰、洪量)成果，其中，对于有实测超门槛年多样本等年数的洪水资料，直接穿越配线进行设计洪水计算。对于无洪水资料地区通过类比或由暴雨途径计算，点暴雨系列也采与年多样本超门槛等年数进行分析，计算设计暴雨，由点设计雨量，再进行产汇流计算设计洪水；
48.所述一种超门槛年多样本等年数设计洪水计算方法用于每年选取多场大洪水(暴雨) 样本纳入设计洪水计算中。突破每年选取一个数的唯一性，样本“门槛”确定方法变成了唯一性，巧妙解决了不确定性难题，同时与年独立选样方法融合，使设计洪水计算成果更合理，推广更容易。
49.下面举例说明本发明超门槛年多样本等年数设计洪水计算确定方法的实例，但本发明的内容并不限于此。
50.实施例：
51.海河流域岗南黄壁庄水库是梯级大型水库，岗南、黄壁庄水库位于滹沱河干流上，岗南控制流域面积15900km2，总库容17.04亿m3，黄壁庄水库控制流域面积23400km2，总库容12.1亿m3，岗黄区间有平山水文站，其控制流域面积6400km2，本次以平山站为例：水文站实测1954～1997年共44年的实测水文资料，其中分析计算每年多场洪水的洪峰流量，初试门槛400m3/s，有55个数，其中1955年5个数，1966年选取6个数，1996年3 个数，比年年多11个；再试算门槛430m3/s,减少11个数，系列为44个数与实际参与计算的年份相同，1955年3个数，1966年选取6个数，1996年3个数参与计算。采用超430m3/s 门槛的系列44年,与实际年数相等，对超门槛年多样本等年数进行频率曲线模型计算，得到超门槛年多样本等年数系列不同频率的设计洪峰流量和时段洪量成果。并与原成果进行比较。
52.设计洪水成果如表1所示。
53.设计洪峰流量成果表
[0054][0055]
对于上述洪水计算成果。频率适线较好，较年最大独立选样频率分析(原成果)比较，其配线均值提高了，由1300增加到1450，cv降低了，由1.9变为1.7，成果稳定性也提高了，比原配线采用较高的cv、cs有所进步，原成果中的cv、cs都已达到理论采用的上限，有了超定量理论，其设计洪水成果更容易接受。
[0056]
通过分析，对于海河流域年出现较大洪水的次数一般为0～2次，考虑采用与年份一致的数作为计算门槛的依据。设计洪水的超门槛年多样本等年数法的推广具有较好推动作用。
[0057]
对系列进行频率计算，由适线可以看出，频率曲线与年最大独立选样适线成果基
本一样，只是小于门槛的数据在图上没有表现。说明本次改进的模型具有通用性。
[0058]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，包括以下步骤：收集流域水文汇编大红本，查本流域实测水文资料和雨量站降雨资料；收集有人工或自记实测洪水或暴雨过程；实测资料检查：对专门测站的洪水要素进行查勘、座谈；对洪水要素资料进行审查，复核洪水资料成果的可靠性；大洪水均从降雨、暴雨中心、测验水文、河流断面、糙率方面进行检验；年多场洪水样本和年多场暴雨样本：所述年多场洪水样本分析每年多场洪水洪峰流量、时段洪量，突破了每年选一个样本的限制，进行洪水系列分析；年多场暴雨样本分析每年多场暴雨时段降雨量，统计历年每场大暴雨时段雨量系列，突破了一年选一个样本的限制；超门槛年多样本等年数系列：制定样本门槛超定量阈值，超过门槛的数值保留在系列中，对于小于门槛的小洪水删除出系列，有的年份有多个样本进入系列，有的年份由于降雨小未纳入系列，通过门槛试算，使系列的长度与年份数一致，形成超门槛年多样本的系列；门槛指对实际统计的n年含每年多样本的系列进行从大到小排队，序列号为n对应的数值为门槛；对超门槛系列进行频率计算。2.如权利要求1所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，收集流域水文汇编大红本，指水文部门每年对上一年度的水文站、雨量站进行水文整编，含有水文站位置，雨量站位置，每场降雨、洪水的测验过程及整编成果。3.如权利要求2所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，收集实测水文资料和雨量站降雨资料指大红本汇编的成果；收集有人工或自记实测洪水或暴雨过程指包括大红本以外的地方布置的水文测验成果。4.如权利要求1所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，实测资料检查并对原成果进行修正，尤其是特大洪水。5.如权利要求1所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，在统计的样本中超门槛指超过某个数据的数值，这个数值即门槛；年多场洪水样本指统计每年多场暴雨、洪水，突破了每年选一个样本的限制，把计算的时段暴雨量和洪水量统计到样本中；对于确定的样本，通过制定门槛，一个门槛对于一个数值系列，门槛不同系列的长度也不同。6.如权利要求1所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，年多样本等年数系列指在不同的门槛系列的长度不同情况下，选取系列长度与实际参与统计的年数相同，多暴雨年份参加的样本有多个，同样有些年份由于数据太小不纳入系列中。7.如权利要求1-6任一项所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，对超门槛系列进行频率计算，有洪水资料地区计算设计洪水，无洪水资料地区计算点雨量，由点雨量分析面雨量，再利用产汇流参数用单位线或推理公式等方推求设计洪水。8.如权利要求1-6任一项所述的一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，其特征在于，
所述洪水包括小洪水、一般洪水、大洪水和特大洪水；24小时降雨量小于50mm产生的洪水为小洪水，24小时降雨量在50—100mm之间产生的洪水为一般洪水，24小时降雨量在100以上
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250mm产生的洪水为大洪水，24小时降雨量在250mm以上产生的洪水为特大洪水。

技术总结

本发明涉及一种超门槛年多样本等年数系列计算设计洪水的方法，该方法突破了传统的年独立选样统计样本的原则，即一年选一个数，本方法一年可以选多个数值。本发明通过增加对一年中多场降雨或洪水资料，增加了年中多场洪水或降雨的信息，去掉了部分无暴雨洪水的资料，通过门槛模型，提取与年份相等的长度，突破了原计算方法系列样本每年一个数的选样原则，制定门槛模型，多暴雨，选取的样本多，对设计洪水影响不大的点据进行了删除，增加发生大暴雨场次多的年份的第二、第三等的洪水或暴雨的信息，提高设计洪水的稳定性，解决了大、小水配线配合不好问题、对变差系数大的地区、参数达到上限问题，对于暴雨中心地区更值得推广。对于暴雨中心地区更值得推广。对于暴雨中心地区更值得推广。