设计洪水的主要内容包括设计洪峰流量、设计时段洪量、设计洪水过程线。水文计算方法基本上是依据最简单的纯随机模型，把逐年水文资料作为来自同一总体的独立随机样本，如年最大洪峰流量、年最大时段洪量等，采用数理统计方法，去估计总体的分布参数，由此来推求设计洪峰流量、设计时段洪量。再通过对典型实测洪水过程的放大，推求设计洪水过程线。设计洪水的分析计算步骤及原理如下。
（一）洪水的分析与处理
1.洪水资料的选样
用纯随机模型分析洪水时，将流量过程以年为时段划分开来，使时间坐标离散化。再选取洪水各年的一些特征值样本。
目前，水利水电工程造成的洪灾损失往往是一次性的。因此，主要研究洪灾出现的年概率。以年最大值法选样是较适宜的，即一般每年选取一个最大洪峰量、年最大时段洪量做样本点。
2.洪水资料的审查
洪水资料的审查主要包括3 个方面内容（常常称“三性”审查）。
（1）可靠性审查。主要审查人为或天然原因而造成的错误或明显不合理现象。包括水位资料、测验情况、水位—流量关系高水处延、人类活动影响及资料整编等方面内容。
（2）一致性审查。主要审查样本是否来自同一总体，包括建水库前后的样本的不一致性。由于引水、分洪、决口、溃坝、改道等原因造成的资料不一致性的审查，可通过水量平衡还原计算或通过分析进行一致性修正。
（3）代表性审查。指审查样本与总体接近的程度。一般来讲样本愈短抽样误差愈大。因此，可采用插补延长、历史洪水调查（含古洪水调查）来扩大样本的容量，减少样本抽样，提高样本的代表性。
3.洪水资料的插补延长
如实测洪水系列较短或实测期内有缺测年份，用参证站的资料来插补延长工程所在地洪水资料，可以扩大样本的容量，提高样本代表性。插补方法有如下几种。
（1）当上、下游或邻近流域测站有较长实测资料，且与本站同步资料具有较好的关系时，可据以插补延长。
（2）当洪峰和洪量关系以及不同时段洪量之间的关系较好时，可相互插补延长。
（3）本流域暴雨与洪水的关系较好时，可根据暴雨资料插补延长。
4.历史洪水调查与考证
计算设计洪水时，历史洪水调查洪水位着重调查洪水发生时间、洪水位、断面冲淤变化及影响河道糙率的因素。
调查洪水洪峰流量可采用下列方法计算。
（1）当调查洪水站附近有水文站时，可将调查洪水站推算至水文站，用水位—流量关系曲线推求洪峰流量。
（2）当调查河段无水文测站、洪痕测点较多、河床稳定时，一般可采用比降法推算洪峰流量。
（3）当调查河段较长、洪痕点较少、河底坡降及过水断面变化较大时，一般可采用水面曲线法推算洪峰流量。(www.xing528.com)
在条件允许的情况下，可采用几种方法估算洪水的洪峰流量，经综合比较，合理确定。
历史洪水的重现期的确定，应根据调查资料和历史文献资料，分析调查考证期内大洪水次数和量级。
（二）经验频率、统计参数及设计值计算
（1）在n项连序洪水系列中，按大小顺序排位的第m 项洪水的经验频率Pm，可采用数学期望公式计算
（2）在调查考证期N 年中有特大洪水a 个，其中有l 个发生在n 年连序系列内，这类为连序洪水系列中各项洪水的经验频率可用分别处理或统一处理的数学期望公式计算。
a 个特大洪水的经验频率为
n-l 个连序洪水的经验频率为
或
（3）频率曲线的线型一般应采用P—Ⅲ型。
（4）适线估计频率曲线参数采用均值ˉQ、变差系数Cv 和偏态系数Cs，Cs／Cv 统计参数的估计可按下列步骤进行。
1）采用矩法或其他参数估计法，初步估算统计参数。
2）采用适线法调整初步估算的统计参数时，可选定目标函数求解统计参数，也可采用经验适线法。当采用经验适线法时，应尽可能拟合全部点据，拟合不好时，可侧重考虑较可靠的大洪水点据。
3）适线调整后的统计参数应根据本站洪峰、不同时段洪量统计参数和设计值的变化规律，以及上下游、干支流和邻近流域各站的成果进行合理性检查，必要时可作适当调整。
（5）由公式确定洪峰和时段洪量的设计值。
（三）设计洪水过程线
设计洪水过程线应选资料较为可靠、具有代表性、对工程防洪运用较不利的大洪水作典型（具体条件见教材），采用放大典型洪水过程线的方法推求。
放大典型洪水过程线的方法可根据工程和流域洪水特性，采用下列方法。
（1）同倍比放大法。按设计洪峰或时段洪量控制，用同一倍比放大典型洪水。
（2）同频率放大法。按相同频率的设计洪峰及一个或几个时段洪量比值控制放大典型洪水，也可相同频率按几个时段洪量控制放大典型洪水。
洪水过程线经放大后，需修匀。
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