洪峰流量设计值是涉水工程计划设计、运作管制以及区域水资源开发利用等工作不可或缺的重要前提。传统的洪水频率分析方法都是基于一致性的假设来推求的设计洪峰流量,但是,由于气候环境的变动和人类加剧的活动影响,实测洪峰流量样本序列已不再呈现平稳性,致使传统方法以一致性假设为前提推求的洪峰流量设计值不再可靠,为此,有必要进行非一致性设计洪峰流量计算的研究。现有的非一致性条件下的洪峰频率分析方法尚不成熟,通常利用时变矩法,拟合非平稳的观测样本数据的时变概率分布,进而推求非一致性设计值。大部分从数学角度出发,以统计手段解决非一致性频率分析问题。针对当下气候环境的变动与人类加剧的活动影响以及对未来的持续影响,缺乏对物理机制的必要认识,仅通过统计手段无法对水文序列的非一致特征进行切实准确的描述,也无法对人类活动等在未来阶段的影响程度做出预测,因此其较大的不确定性是无法回避的问题。于是本文从归一化角度出发,提出推求非一致性设计洪峰流量的归一化频率分析理论与方法,为解决非一致性条件下的设计洪水计算提供新的思路与途径。选取榆林地区马湖峪流域进行实例研究,论文的主要研究内容及结果如下:(1)构建一致性水文序列的归一化方法理论分析以及其适用条件。归一化处理能够有效地将非一致性序列构建为一致性序列,从“溯源重构法”和流域调蓄方程两个角度出发对归一化方法的有效性进行理论分析。结果表明,归一化方法是“溯源重构法”的特例,即峰量关系指数α=1时的溯源重构;在峰量关系指数α=1时,可以有效地构建一致性洪峰流量序列。归一化方法适用于趋势明显以及峰量关系确定的非一致性样本序列。(2)基于归一化方法能够有效构建一致性样本序列的理论基础,构建应对非一致性设计洪峰流量计算的归一化频率分析方法,即经归一化处理构成一致性样本序列、假设检验确定分布线型、分布线型的参数估计和推求归一化洪峰流量的设计值,进而通过归一化表达式将设计归一化洪峰流量转化为非一致性序列下的设计洪峰流量,最后将该方法应用到马湖峪流域的非一致性洪峰流量设计值的计算。(3)现有方法推求非一致性洪峰流量设计值。面对气候变动与人类剧烈活动影响,引入水文风险或可靠度概念的洪水事件设计值对涉水工程的规划运行显得愈加重要。采用当今前沿的四种基于风险的非平稳水文频率分析方法推求马湖峪流域非一致性条件下的设计洪峰流量,并用自助抽样(Bootstrap)方法计算非一致性洪峰流量设计值的不确定性。(4)分别利用归一化频率分析方法与基于风险的非平稳水文频率分析方法推求了马湖峪流域非一致性条件下的设计洪峰流量及不确定性,对比现有的非平稳水文频率分析方法和新版水文手册设计值验证归一化方法的有效性。结果表明,归一化频率分析方法推求的设计洪峰流量与新版水文手册设计值最为接近且不确定性最小。