第七章 设计年径流分析计算2017

1、第一节第一节 概概 述述第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算第三节第三节 具有短期实测径流资料的设计年径流计算具有短期实测径流资料的设计年径流计算第四节第四节 缺乏实测径流资料时设计年径流计算缺乏实测径流资料时设计年径流计算第五节第五节 设计枯水径流分析计算设计枯水径流分析计算 一、年径流的概念一、年径流的概念 在一定时段内，通过河流某断面的累积在一定时段内，通过河流某断面的累积水量称为水量称为径流量径流量W W（m m3 3）；也可以用时段）；也可以用时段平均平均流量流量Q Q（m m3 3/s/s）或流域）或流域径流深径流深 R R（mmm

2、m）来表示。）来表示。径流量与流量之间的关系：径流量与流量之间的关系：第一节第一节 概概 述述TQW年径流（年径流（T=T=年）年）季径流（季径流（T=T=季）季）月径流（月径流（T=T=月）月）二、年径流的变化特征二、年径流的变化特征1 1、大致以年为周期的汛期和枯季交替变化的规律；、大致以年为周期的汛期和枯季交替变化的规律；2 2、年径流的年际变化很大；、年径流的年际变化很大；3 3、多年变化中有丰水年组和枯水年租交替出现的现象。、多年变化中有丰水年组和枯水年租交替出现的现象。第一节第一节 概概 述述三、工程规模与来水、用水、保证率的关系三、工程规模与来水、用水、保证率的关系 图图7-2

3、丰水年来水、用水对照图丰水年来水、用水对照图 图图7-3 枯水年来水、用水对照图枯水年来水、用水对照图第一节第一节 概概 述述四、水文计算任务四、水文计算任务 分析研究年径流量的年际变化和年内分配规律，提供分析研究年径流量的年际变化和年内分配规律，提供工程设计的主要依据工程设计的主要依据来水资料。来水资料。无调节性能的引水工程无调节性能的引水工程历年（代表年）逐日流量过程历年（代表年）逐日流量过程有调节性能的蓄水工程有调节性能的蓄水工程历年（代表段）逐月流量过程历年（代表段）逐月流量过程或各种时段径流量的频率曲线。或各种时段径流量的频率曲线。日历年度日历年度：水文年鉴水文年鉴中采用中采用水文年

4、度水文年度：以水文现象的循环周期作为一年，每年的汛：以水文现象的循环周期作为一年，每年的汛 期开始到第二年的枯水期结束为一年。期开始到第二年的枯水期结束为一年。水利年度水利年度：以水库的蓄泄循环周期作为一年。：以水库的蓄泄循环周期作为一年。第一节第一节 概概 述述五、年径流分析计算的目的和内容五、年径流分析计算的目的和内容 1 1、计算的目的、计算的目的 设计年径流是衡量工程规模和确定水资源利用程设计年径流是衡量工程规模和确定水资源利用程度的重要指标。年径流分析计算的主要目的就是推求度的重要指标。年径流分析计算的主要目的就是推求不同保证率的不同保证率的年径流量及其分配过程年径流量及其分配过程。

5、 2 2、计算的内容、计算的内容 (1)(1)基本资料的搜集和复查基本资料的搜集和复查 (2)(2)年径流量的频率分析计算年径流量的频率分析计算 (3)(3)提供设计年径流的时程分配提供设计年径流的时程分配 (4)(4)对分析成果进行合理性检查对分析成果进行合理性检查第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算径流分析计算的步骤：径流分析计算的步骤：对实测的径流资料进行审查；对实测的径流资料进行审查；运用数理统计方法推求设计年径流量；运用数理统计方法推求设计年径流量；用代表年法推求径流年内分配过程。用代表年法推求径流年内分配过程。一、水文资料的审查一、

6、水文资料的审查1 1、资料的可靠性审查、资料的可靠性审查(1)(1)水位资料水位资料 基准面和基准点、水尺零点高程的变化等；基准面和基准点、水尺零点高程的变化等；(2)(2)水位流量关系曲线的合理性审查；水位流量关系曲线的合理性审查；(3)(3)水量平衡的审查。水量平衡的审查。特别是对解放前和文革期间的资料要进行重点审查。特别是对解放前和文革期间的资料要进行重点审查。第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算 是应用数理统计法的前提，组成系列的流量资料，是应用数理统计法的前提，组成系列的流量资料，都是在同样的气候条件、同样的下垫面条件和同一测流都是在

7、同样的气候条件、同样的下垫面条件和同一测流断面上获得的。断面上获得的。 气候条件变化极为缓慢，一般可以不加考虑。气候条件变化极为缓慢，一般可以不加考虑。径流还原计算原理：径流还原计算原理：W天然天然=W实测实测+W还原还原第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算3 3、年径流系列的代表性分析、年径流系列的代表性分析 年径流系列的代表性，是指该样本对年径流总体的接年径流系列的代表性，是指该样本对年径流总体的接近程度，如接近程度较高，则系列的代表性较好，频率分近程度，

8、如接近程度较高，则系列的代表性较好，频率分析成果的精度较高，反之较低。析成果的精度较高，反之较低。 （1 1）进行年径流的周期性分析）进行年径流的周期性分析 对于一个较长的年径流系列，应着重检验它是否包括对于一个较长的年径流系列，应着重检验它是否包括了一个比较完整的了一个比较完整的水文周期水文周期，即包括了丰水段，即包括了丰水段( (年组年组) )、平、平水段和枯水段，而且丰、枯水段又大致是对称分布的。水段和枯水段，而且丰、枯水段又大致是对称分布的。 （2 2）与更长系列参证变量进行比较）与更长系列参证变量进行比较 参证变量参证变量系指与设计断面径流关系密切的水文气象要系指与设计断面径流关系密

9、切的水文气象要素，如水文相似区内其它测站观测期更长，并被论证有较素，如水文相似区内其它测站观测期更长，并被论证有较好代表性的年径流或年降水系列。好代表性的年径流或年降水系列。第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算二、设计年、月径流量系列的选取二、设计年、月径流量系列的选取三、实际代表年、月径流

10、量的选取三、实际代表年、月径流量的选取四、设计代表年年径流量及年内分配四、设计代表年年径流量及年内分配步骤：确定计算时段；选取代表年，推求设计年径流过程线。步骤：确定计算时段；选取代表年，推求设计年径流过程线。 1 1、设计时段径流量的计算、设计时段径流量的计算 1 1）计算时段的确定）计算时段的确定 2 2）频率计算：系列长度应在）频率计算：系列长度应在3030年以上，年以上，C Cs s/C/Cv v=2=23 3 3 3）成果合理性分析：多年平均流量、）成果合理性分析：多年平均流量、C Cv v、C Cs s第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径

11、流计算2 2、设计代表年年径流量的年内分配计算、设计代表年年径流量的年内分配计算1 1）代表年的选择：接近、不利）代表年的选择：接近、不利2 2）年内分配计算：同倍比、同频率）年内分配计算：同倍比、同频率年，代年，QQpkA A、选定几个时段：、选定几个时段：Q Q1 1、Q Q3 3、Q Q7 7、Q Q12124 4个时段；个时段；B B、作各时段的水量频率曲线，并求得设计频率、作各时段的水量频率曲线，并求得设计频率的各时段径流量；的各时段径流量；C C、按选代表年的原则选取代表年，在代表年的逐月径、按选代表年的原则选取代表年，在代表年的逐月径流过程线上，统计流过程线上，统计Q Q1 1、

12、Q Q3 3、Q Q7 7、Q Q12124 4个流量，要求个流量，要求“长长包短包短”；D D、计算不同时段的缩放比、计算不同时段的缩放比k k；E E、按缩放比缩放代表年的径流过程线即得设计径流过、按缩放比缩放代表年的径流过程线即得设计径流过程线。程线。第二节第二节 具有长期实测径流资料的设计年径流计算具有长期实测径流资料的设计年径流计算例例7-1第三节第三节 具有短期实测径流资料的设计年径流计算具有短期实测径流资料的设计年径流计算 设计代表站只有短系列径流实测资料（设计代表站只有短系列径流实测资料（n20n20） 关键：关键：展延年径流系列。展延年径流系列。 方法：方法：建立设计断面年径

13、流与参证变量（有较长观测建立设计断面年径流与参证变量（有较长观测系列）的相关关系，来适当展延设计断面年径流系列至规系列）的相关关系，来适当展延设计断面年径流系列至规范要求长度。范要求长度。 常用的参证变量：常用的参证变量：设计断面的水位、上下游测站或邻设计断面的水位、上下游测站或邻近河流测站的径流量、流域的降雨量等。参证变量应具备近河流测站的径流量、流域的降雨量等。参证变量应具备的条件：的条件： 参证变量与设计断面径流量在成因上有密切关系。参证变量与设计断面径流量在成因上有密切关系。 参证变量与设计断面径流量有较多的同步观测资料。参证变量与设计断面径流量有较多的同步观测资料。 参证变量的系列较

14、长，并有较好的代表性。参证变量的系列较长，并有较好的代表性。第三节第三节 具有短期实测径流资料的设计年径流计算具有短期实测径流资料的设计年径流计算一、利用一、利用径流量径流量资料展延系列资料展延系列 1 1、利用邻近站的年径流量资料展延、利用邻近站的年径流量资料展延 2 2、利用、利用邻近站的邻近站的月径流量资料展延月径流量资料展延图图7-5 7-5 梅港与戈阳站年、月径流相关图梅港与戈阳站年、月径流相关图第三节第三节 具有短期实测径流资料的设计年径流计算具有短期实测径流资料的设计年径流计算二、利用降雨资料展延二、利用降雨资料展延 1 1、以年降雨径流相关展延年径流量、以年降雨径流相关展延年径

15、流量 2 2、以月降雨径流相关展延年、月径流量、以月降雨径流相关展延年、月径流量第三节第三节 具有短期实测径流资料的设计年径流计算具有短期实测径流资料的设计年径流计算 1 1、平行观测项数的多寡问题：、平行观测项数的多寡问题：15152020 2 2、辗转相关问题、辗转相关问题 同时尽量避免远距离测验资料的辗转相关。同时尽量避免远距离测验资料的辗转相关。 3 3、假相关问题、假相关问题 4 4、外延幅度问题：、外延幅度问题：5050 5 5、插补项数问题：不超过实测项数的一半。、插补项数问题：不超过实测项数的一半。C参参C2 C1 C设设第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径

16、流资料的设计年径流计算一、水文比拟法一、水文比拟法 水文比拟法是将参证流域的径流资料特征参数，水文比拟法是将参证流域的径流资料特征参数，分析成果按要求有选择地移置到设计流域上来的一种分析成果按要求有选择地移置到设计流域上来的一种方法。此方法的关键是选择恰当的参证流域。方法。此方法的关键是选择恰当的参证流域。 常用年径流移置的公式形式如下：常用年径流移置的公式形式如下： 12CQK K Q12CCFPKKFP第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算参设RR第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算参设QKQR参设FFKR设

17、x参x参设xxKR（1 1）考虑面积修正）考虑面积修正（2 2）考虑雨量修正）考虑雨量修正第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算n年径流的年径流的CvCv值可以直接采用，一般无须进行修正，并取值可以直接采用，一般无须进行修正，并取用用C Cs s2 23C3Cv v。n如果考虑影响径流的因素有差异时，可采用下式修正如果考虑影响径流的因素有差异时，可采用下式修正参设参设VPVPVRVRCCKKCCn如果参证站已有年径流分析成果，也可以用下列公式，如果参证站已有年径流分析成果，也可以用下列公式，将参证站的设计年径流直接移用于设计流域。将参证站的设计年径流直接

18、移用于设计流域。CPPQKKQ21CCPPKFFK21第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算二、参数等值线图法二、参数等值线图法11niiiniiR ARA 1 1、年径流均值的估算、年径流均值的估算 根据年径流深均值等值线图，可以查得设计流域年径流根据年径流深均值等值线图，可以查得设计流域年径流深的均值，然后乘以流域面积，即得设计流域的年径流量。深的均值，然后乘以流域面积，即得设计流域的年径流量。 如果设计流域内通过多条年径流深等值线，可以用面积如果设计流域内通过多条年径流深等值线，可以用面积加权法推求流域的平均径流深。计算公式为：加权法推求流域的平均

19、径流深。计算公式为：第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算n在小流域中，流域内通过的等值线很少，甚至没有在小流域中，流域内通过的等值线很少，甚至没有一条等值线通过，可按通过流域重心的直线距离比例一条等值线通过，可按通过流域重心的直线距离比例内插法，计算流域平均径流深。内插法，计算流域平均径流深。n年径流深均值确定以后，可通过下列关系确定年径年径流深均值确定以后，可通过下列关系确定年径流量：流量： W W 1000RF1000RF 第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算ABOAR)700800(700 2 2、年径流

20、、年径流C Cv v值的估算值的估算 年径流深的年径流深的C Cv v值，也有等值线图可供查算（大中流值，也有等值线图可供查算（大中流域），方法与年径流均值估算方法类似，但可更简单一域），方法与年径流均值估算方法类似，但可更简单一点，即按比例内插出流域重心的点，即按比例内插出流域重心的C Cv v值就可以了。值就可以了。 3 3、年径流、年径流C Cs s值的估算值的估算 年径流的年径流的C Cs s值，一般采用值，一般采用C Cv v的倍比。一般可采用的倍比。一般可采用C Cs s2 23C3Cv v。 在确定了年径流的均值、在确定了年径流的均值、C Cv v，C Cs s后，便可借助于查后

21、，便可借助于查用用P-P-型频率曲线表，绘制出年径流的频率曲线，确定型频率曲线表，绘制出年径流的频率曲线，确定设计频率的年径流值。设计频率的年径流值。第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算第四节第四节 缺乏实测径流资料的设计年径流计算缺乏实测径流资料的设计年径流计算三、经验公式法三、经验公式法 建立年径流与其影响因素之间的关系。例如，多建立年径流与其影响因素之间的关系。例如，多年径流均值的经验公式年径流均值的经验公式 这类方法的精度，一般较等值线图法低。但在进这类方法的精度，一般较等值线图法低。但在进行流域初步规划，需要快速估算流域的地表水资源量行流域初

22、步规划，需要快速估算流域的地表水资源量及水力蕴藏量时，有实用价值。及水力蕴藏量时，有实用价值。 b b综合指数（随地区和频率的不同而变化）综合指数（随地区和频率的不同而变化） n n经验指数经验指数mPAnbQAnbQ2211或第五节第五节 设计枯水径流量分析计算设计枯水径流量分析计算枯水流量亦称枯水流量亦称最小流量最小流量。按设计时段的长短，枯水流量又可分为按设计时段的长短，枯水流量又可分为瞬时、瞬时、日、旬、月日、旬、月、.最小流量。最小流量。枯水流量的选样是取一年中的最小值，在时序枯水流量的选样是取一年中的最小值，在时序上是变动的。上是变动的。第五节第五节 设计枯水径流量分析计算设计枯水

23、径流量分析计算一、有实测水文资料时的枯水流量计算一、有实测水文资料时的枯水流量计算 按年最小选样原则，选取一年中按年最小选样原则，选取一年中最小的时段径流最小的时段径流量量，组成样本系列。，组成样本系列。 枯水流量常采用枯水流量常采用不足概率不足概率q q，即以小于和等于该径，即以小于和等于该径流的概率来表示，它和年最大选样的概率流的概率来表示，它和年最大选样的概率p p有有q q=1-=1-p p的的关系。因此在系列排队时按由关系。因此在系列排队时按由小到大小到大排列。排列。 当枯水径流系列（当枯水径流系列（n n项）中有项）中有k k项为非零时（项为非零时（n n- -k k项项为零），为

24、零），首先对首先对k k 项非零系列求频率曲线，再转换为项非零系列求频率曲线，再转换为全系列的频率曲线。转换关系为：全系列的频率曲线。转换关系为： P P设设= =（k/nk/n）P P非非第五节第五节 设计枯水径流量分析计算设计枯水径流量分析计算图图7-13 7-13 某水文站枯水流量频率曲线某水文站枯水流量频率曲线第五节第五节 设计枯水径流量分析计算设计枯水径流量分析计算二、短缺水文资料时的枯水流量计算二、短缺水文资料时的枯水流量计算 借助于参证站借助于参证站延长延长系列或系列或成果移置成果移置。 由于枯水流量比固定时段径流时程变化更稳定，即由于枯水流量比固定时段径流时程变化更稳定，即使只

25、有少数几年资料，也可建立较好的使只有少数几年资料，也可建立较好的相关关系相关关系。甚至。甚至可以直接移用参证站的频率分析结果，经可以直接移用参证站的频率分析结果，经相关分析相关分析，转，转化为本站的相应频率的设计枯水流量。化为本站的相应频率的设计枯水流量。 此外，还可以实测一个枯水季的流量过程，此外，还可以实测一个枯水季的流量过程，临时临时进进行资料的补充收集工作。行资料的补充收集工作。思思 考考 题题一、选择题一、选择题1 1、在年径流系列的代表性审查中，一般将、在年径流系列的代表性审查中，一般将 的同名统计参数的同名统计参数相比较，当两者大致接近时，则认为设计变量系列具有代表性。相比较，当

26、两者大致接近时，则认为设计变量系列具有代表性。 a a、参证变量长系列与设计变量系列、参证变量长系列与设计变量系列 b b、同期的参证变量系列与设计变量系列、同期的参证变量系列与设计变量系列 c c、参证变量长系列与设计变量同期的参证变量系列、参证变量长系列与设计变量同期的参证变量系列 d d、参证变量长系列与设计变量非同期的参证变量系列、参证变量长系列与设计变量非同期的参证变量系列2 2、设计年径流量随设计频率、设计年径流量随设计频率 。 a a、增大而减小；、增大而减小； b b、增大而增大；、增大而增大； c c、增大而不变；、增大而不变； d d、减小而不变。、减小而不变。 3 3、衡

27、量径流的年际变化常用、衡量径流的年际变化常用 。 a a、年径流偏态系数；、年径流偏态系数； b b、多年平均径流量；、多年平均径流量； c c、年径流变差系数；、年径流变差系数； d d、年径流模数。、年径流模数。4 4、中等流域的年径流、中等流域的年径流CvCv值一般较邻近的小流域的年径流值一般较邻近的小流域的年径流CvCv值值 b 。 a a、大、大 b b、小、小 c c、相等、相等 d d、大或相等、大或相等思思 考考 题题5 5、在典型年的选择中，当选出的典型年不只一个时，对灌溉工程应、在典型年的选择中，当选出的典型年不只一个时，对灌溉工程应选取选取 。 a a、灌溉需水期的径流比较枯的年份、灌溉需水期的径流比较枯的年份 b b、非灌溉需水期的径流比较枯的年份、非灌溉需水期的径流比较枯的年份c c、枯水期较长，且枯水期径流比较枯的年份、枯水期较长，且枯水期径流比较枯的年份 d d、丰水期较长，但枯水期径流比较枯的年份、丰水期较长，但枯水期径流比较枯的年份6 6、一般情况下，对于