第六章年径流分析与计算21-22

第六章年径流分析与计算1、设计年径流分析计算的目的和内容2、影响年径流的因素3、具有较长资料时设计年径流频率分析计算4、短缺资料时设计年径流频率分析计算5、设计年径流的时程分配6、年际连续枯水段径流分析7、设计枯水流量分析计算PrinciplesofHydrologyandHydrologicalSurvey第一节设计年径流分析计算的目的和内容一、几个概念年径流量：在某一个年度内，通过河流某一断面的水量（在水文水利计算中，它是按水文年度或水利年度统计的）。水文年度起讫日期是根据水文循环规律来划分。水利年度则以水库开始蓄水的时间为起点。二、径流特性年径流量是大致以年为周期的汛期与枯水期水量所组成（季节分配）年径流量的年际变化随地区而异，我国北方河流变化较大，南方河流变化较小。（地区分布）年径流量系列中，有枯水年组和丰水年组交替变化现象。（周期性）第二节影响年径流的因素一、研究年径流影响因素的意义1、可从物理成因方面去深入探讨径流变化规律2、在径流资料短缺时，可利用与径流有关因素之间的关系来推估径流特征值。二、多年平均径流量的影响因素气候、流域自然地理（地形、植被、土壤、地质等）三、年径流量的影响因素气候、年降水量（决定性因素）、蒸发四、径流年内分配的影响因素各项气候因素、天然和人工调节、气候、流域土壤和水文地质条件五、枯水期径流量的影响因素枯水期径流量主要来源于流域蓄水量、枯水期降水湖泊、沼泽、水库、流域的水文地质与土壤条件等第三节具有较长资料时设计年径流频率分析计算所谓较长年径流系列是指设计代表站断面或参证流域断面有实测径流系列，其长度不应小于20年。一、水文资料的审查1、资料的可靠性审查水位资料、水位流量关系曲线、水量平衡审查2、资料一致性审查是否为同一成因3、资料代表性的审查样本分布参数与总体参数的接近程度由于总体分布参数未知，故常用更长系列的分布参数来衡量，因此需要选择参证变量，而参证变量必须具备：（1）设计变量与参证变量的时序变化具有同步性（2）参证变量的长系列本身具有较高的代表性

二、设计长期年年、月径流量系列的选择1、代表段的选取（设计年、月径流系列）包括丰、平、枯水年，有一个或几个调节周期分布参数与长系列接近2、计算设计保证率下的库容根据历年逐月径流过程和用水过程，可计算逐年所需的库容值将库容值由小到大排列，绘制频率曲线在频率曲线上查对应设计保证率下的库容————长系列操作法、时历法或综合法、长期年法（此法概念明确，但对水文资料要求较高，必须提供设计年、月径流量系列，同时计算工作量太大，故工程一般采用实际代表年法或设计代表年法）第四节短缺资料时设计年径流频率分析计算短缺径流资料的情况可分为两种：一种是设计代表站只有短系列径流实测资料（n<20)

(工作重点是设法展延径流系列的长度

)一种是设计断面附近完全没有径流实测资料(主要工作是间接地进行年径流估算

)一、有较短年径流系列时设计年径流频率分析计算

本法的关键是展延年径流系列的长度。方法的实质就是寻求与设计断面径流有密切关系并有较长观测系列的参证变量，通过设计断面年径流与其参证变量的相关关系，将设计断面年径流系列适当加以延长至规范要求的长度。最常采用的参证变量有：设计断面的水位、上下游测站或邻近河流测站的径流量、流域的降水量。

参证变量应具备下列工作：（1）参证变量与设计断面径流量在成因上有密切关系。（2）参证变量与设计断面径流有较多的同步观测资料。（3）参证变量的系列较长，并有较好的代表性。（一）利用本站的水位资料延长年径流系列

水位~流量关系曲线

（二）利用上下游站或邻近河流测站实测径流资料，延长设计断面的径流系列

（三）利用年降水资料延长设计断面的年径流系列

（四）注意事项1、尽量避免远距离测验资料的辗转相关。2、系列外延的幅度不宜过大。二、缺乏实测径流资料时设计年径流量的估算

无法外延其系列，只能利用一些间接的方法，对其设计径流量。采用这种方法的前提是设计流量所在的区域内，有水文特征值的综合分析成果，或在水文相似区内有径流系列较长的参证站可利用。（一）参数等值线图法

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。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，其计算公式为：

Ri——分块面积的平均径流深mm,Ai——分块面积,km2

R——流域平均径流深，mm

（二）经验公式法年径流的地区综合，也常以经验公式表示。这类公式主要是与年径流影响因素建立关系。例如，多年径流均值的经验公式有如下类型：或

（三）水文比拟法水文比拟法是无资料流域移置（经过修正）水文相似区内相似流域的实测水文特征值的常用方法，特别适用于年径流的分析估算。本法的要点是将参证站的径流特征值，经过适当的修正后移用于设计断面。当设计流域无径流资料时，亦可采用降水参变量。年径流移置的形式如下：K1、K2分别为流域面积和年降水量的修正系数

分别为设计流域和参证流域的多年平均流量，m3/s

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。

第五节设计年径流的时程分配年径流的时程分配与工程规律和水资源利用程度关系很大。如何确定一个合理的设计年径流分配过程，常用下列几种方法：一、代表年法采用按比例缩放代表年径流过程的方法，来确定设计年径流的时程分配。代表年法比较直观和简便，采用较广。1、代表年的选择（1）根据设计标准，查年径流频率曲线，确定设计年径流量

或（2）在实测年径流资料（或）中，选出年径流量接近或2、年径流时程分配计算并求出设计年径流或与实测年径流的比例系数

K。二、虚拟年法年径流的时程分配可采用一种多年平均情况，即年和各月的径流均采用多年平均值，并列出丰、平、枯水三种代表年的年径流及按月时程分配。这种年径流的时程分配型式，不是来自代表年份，而是代表多年的统计特征，是一种虚拟的年份，故称虚拟年法。三、全系列法将全部年、月径流资料，按工程运行进行全面的操作运算，以检验有多少年份设计任务不遭到破坏，从而较准确地评定出工程的保证率或破坏率。四、水文比拟法对缺乏实测径流资料的设计流域，其设计年径流的时程分配，主要采用水文比拟法推求，即将水文相似区内参证站各种代表年的径流分配过程，经修正后移用于设计流域。

第六节年际连续枯水段径流分析在大型蓄水工程，不仅要考虑年径流设计值，而且要考虑年际连续枯水段出现的情况。在水资料利用工程中需要考虑的问题主要有：（1）对已出现的某一连续枯水段的重现期如何确定（2）连续枯水段的频率曲线如何分析计算

（一）连续枯水段的定义与选样1、连续枯水段定义：凡低于年径流均值的年份，均作为枯水年份。连续发生几个枯水年份，称枯水段。

2、连续枯水段选样将全部年径流系列N年中长度为n（n=2、3、4、…）的连续枯水段一一选出，组成一个新系列

二、连续枯水段的重现期考证1、历史资料考证法2、树木年轮法3、随机模拟法三、连续枯水段的频率分析当连续枯水段径流系列组成以后，亦可依年径流频率分析方法进行，但系列的排序，习惯上按由小到大。经验点据的绘点位置，仍按数学期望公式计算，即：

第七节设计枯水流量分析计算

枯水流量也称最小流量，是河川径流的一种特殊形态。时段枯水流量与时段径流在分析方法上没有本质区别，主要在选样方法上有所不同。时段径流在时序上往往是固定的，而枯水流量则在一年中选其一年中最小值，在时序上是变动的。一、有实测水文资料时的枯水流量计算当设计代表站有长系列实测径流资料时，可按年最小选样原则，选取一年中最小的时段径流量，组成样本系列。枯水流量常采用不足概率q，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P有q=1-P。因此在系列排队时按由小到大排列。也采用P—Ⅲ型频率曲线适线。如出现时段径流量为零的现象，则须参阅含零项的频率分析方法。下面介绍一种简易方法：

当设系列的全部项数为n，其中非零项数为k，零值项数为n-k。