年径流与分析计算

《年径流与分析计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年径流与分析计算（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章 年径流分析与计算,研究内容: 年径流变化及其影响因素；设计年径流量分析计算，设计年径流量的年内分配；枯水流量分析计算。 研究目的: 年径流分析计算是为工程的规划设计服务的，其计算成果与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可求出水库的水利库容；同时，年径流分析计算成果是进行水资源评价的重要依据，也是制定和实施国民经济计划的重要依据之一。,第一节 概 述 一、年径流的变化特征 年径流量：在一个年度内，通过河流出口断面的水量，叫做该断面以上流域的年径流量。它可以用年平均流量、年径流深、年径流总量或年径流模数表示。 我国年径流特征： 1.地区性变化 我国年径流深变化的总趋势是由东南向西北 递减

2、 2.年际变化 受季风气候影响，我国径流的年际变化较大。,3.年内变化 我国河流大部分以降雨补给为主，径流的年内变化 与降雨的季节变化有密切的关系。 二、工程规模与来水、用水、保证率的关系 年径流量的自然变化情势往往与用水部门的需水有矛盾。为了按时按量地满足用水部门的需水要求，必须兴建水利工程，对天然径流加以人工调节，按用水要求泄放。 在规划设计阶段，水利工程的规模是由来水、用水矛盾的大小和希望解决矛盾的程度（即设计保证率）来决定的，也就是说，在规划设计阶段要分析工程规模、来水、用水、保证率四者之间的关系，经过技术经济比较来确定工程规模。,十三陵水库,长江荆江大堤,三、水文计算任务 在工程设计

3、中，设计保证率由用水部门确定。而各项工程规模，还要依据来水与用水情况，经过分析计算来确定。本章的任务是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来水资料。 根据工程功能的差异和采用的水利计算方法的不同，要求水文计算提供的来水年径流资料也有所不同。 对于无调节性能的引水工程：提供历年（或代表年）的逐日流量过程资料。 对于有调节性能的蓄水工程，要求提供历年（或代表年）的逐月流量过程资料，供水利计算应用。,第二节 影响年径流的因素 一、分析和研究影响年径流的因素的目的 在水文分析与计算中，研究影响年径流量的因素具有重要意义：（1）通过对影响因素的分析研究，可以从物理成因方面去深

4、入探讨径流的变化规律。（2）在径流资料短缺时，可以利用径流与有关因素之间的关系来推求径流特征值。（3）可对计算成果作分析论证。 二、影响年径流的因素 研究影响年径流量的因素，可从流域水量平衡方程式入手。 影响因素中，前两项属于流域气候因素，而后一项则主要取决于流域下垫面因素以及人类活动情况。,1.气候因素对年径流的影响 在气候因素中，年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度，随流域所在地区不同而有差异。 在湿润地区，年降水量与年径流量之间具有较密切的关系，说明年降水量对年径流量起着决定性作用，而流域蒸发的作用就相对较小。 在干旱地区，降水量少，且极大部分耗于蒸发，年降水量与年径流量的关系不很密切

5、，降水和蒸发都对年径流量起着相当大的作用。 对于以冰雪补给为主的河流，年径流量主要取决于前一年的降雪量和当年的气温。,2.流域下垫面因素对年径流的影响 流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖泊、沼泽和流域面积等。这些因素对年径流的作用，一方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水和蒸发等气候条件的改变，间接地影响年径流。 （1）地形 地形通过对气候因素降水、蒸发、气温的影响，来间接对年径流量发生作用。地形对降水的影响主要表现在山地对水汽的抬升和阻滞作用，使迎风坡降水量增大。气温随高程的增加而降低，因而使蒸发量较少。 地形对降水和蒸发的作用，将使年径流量随高程的增加而加大。,（2）湖泊

6、湖泊一方面通过蒸发的影响而间接影响年径流量的大小，另一方面，通过对流域蓄水量的调节而影响年径流量的变化。 在干旱地区，由于水面蒸发量和陆面蒸发量相差很大，所以湖泊对减少年径流量的作用较显著。 在湿润地区，湖泊对年径流量的影响较小。 较大的湖泊增大了流域的调节作用，对年径流变化发生作用，减小了径流年际变化的幅度。 （3）流域大小 一般随着流域面积增大，径流量的变化相应较小。 原因：其一、流域面增大时，地下蓄水量相应加大，从而地下径流相对稳定; 其二、随着流域面积增加，流域内部各地径流的不同期性愈加显著，调节作用更为明显。,3.人类活动对年径流的影响 人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面

7、。 直接影响如跨流域引水，将本流域的水量引到另一流域，或将另一流域的水引到本流域，都直接影响河川的年径流量。 间接影响如修水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地改梯田，植树造林，种植牧草等措施，主要通过改变下垫面性质而影响年径流量。一般来说，这些措施都使蒸发增加，从而使年径流量较少。 三、 影响径流年内分配的因素 在汛期，降雨对径流起着决定性作用；在枯季，枯水径流主要来自流域蓄水，此时流域蓄水的变化量对枯季径流起很大作用。,第三节 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算 所谓较长年径流系列是指设计代表站断面有实测径流系列，其长度不小于规范规定的年数，即不应小于30年。 来水资料的分

8、析计算一般有三个步骤。首先应对实测径流资料进行审查；其次，运用数理统计方法推求设计年径流量；最后，用代表年法推求径流年内分配过程。,一、水文资料的审查 水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着工程设计的精度。因此对所使用的水文资料必须慎重审查。审查内容包括鉴定年径流量系列的可靠性、一致性和代表性。 1.资料可靠性审查 径流资料是通过测验和整编取得的。因此，可靠性审查应从审查测验方法、测验成果、整编方法和整编成果着手。（水位资料审查、水位流量关系曲线审查、水量平衡审查） 2.资料一致性审查 应用数理统计法的前提是要求统计系列具有一致性，既要求组成系列的每个资料具有同一成因，不同成因的资料不得作

9、为一个同一系列。只要下垫面条件变化不是非常显著，可认为径流系列具有一致性。,3.资料代表性审查 应用数理统计法进行水文计算时，计算成果的精度决定于样本对总体的代表性。代表性高，抽样误差就小。因此资料代表性审查对衡量频率计算成果的精度具有重要意义。 样本对总体代表性的高低可以理解为样本分布参数与总体分布参数的接近程度。,二、长期年径流的频率分析 进行资料审查后，如年径流资料符合可靠性、一致性、代表性要求，则可进行频率计算，求得年径流量分布的统计参数，以及频率曲线。由该曲线可求得符合一定频率的年径流量。 频率计算采用适线法，第四章已有详细阐述。这里重点针对年径流特性，补充介绍一些应予以注意的事项,

10、（一）选样 当年径流资料经过资料的可靠性、一致性、代表性论证后，应按逐年、逐月统计其径流量，组成年径流系列和月径流系列。 在水资源利用工程中，为便于水资源的调度运用，常采用另一种分界的方法，即按水利年度划分。,日历年度 当年径流资料经过一致性和代表性论证以后，应按逐年逐月统计其径流量，组成年径流系列和月径流系列。这些数据绝大部分可从水文年鉴上直接引用，但须注意水文年鉴上刊布的数字是按日历年分界的，即每年l-12月为一个完整的年份 水利年度 在水资源利用工程中，为便于水资源的调度运用，常采用 水利年度，有时亦称为调节年度。它不是从 1月份开始，而是将水库调节库容的最低点 ( 汛前某一月份，各地根

11、据入汛的迟早具体确定 ) 作为一个水利 年度的起始点，周而复始加以统计，建立起一个新的年径流系列。,水文年度 在计算流域水量平衡关系时，最好采用水文年度。一个水文年度内的径流应该是该水文年度的降水所产生的。 当年径流系列较长时，用上述日历年度、水文年度或水利年度所获得的系列做出的频率分析成果是很接近的。,（二）线型与参数估算 经验表明，我国大多数河流的年径流频率分析，可以采用皮尔逊型频率分布曲线。 皮尔逊型年径流频率曲线有三个参数，其中均值 一般直接采用矩法计算值；变差系数 可先用矩法估算，并根据适线拟合最优的准则进行调整；偏态系数一般不进行计算，而直接采用 的倍比，我国绝大多数河流可采用 。

12、在进行频率适线和参数调整时，可侧重考虑平、枯水年份年径流点群的趋势。,（三）其他注意事项 1.参数的定量应注意参照地区综合分析成果 对中小流域设计断面径流系列计算的统计参数，有时也会带来偶然性。因此在有条件时，应注意和地区综合分析的统计参数成果进行合理性比较，特别是在系列较短时尤应注意。 我国已制定有全国和各地区的中小河流年径流深和 的等值线图，可以作为重要的参考资料 2.历史枯水年径流的考证和引用 如果在实测年径流系列以外，还能考证到历史上曾经发生过得更枯的年径流时，应进一步考证其发生的重现期，并点绘到年径流频率图上，可以起到控制频率曲线合理外延的作用。,三、实际代表年法年、月径流量系列的选

13、取 （了解） 实际代表年法就是从实测年、月径流量系列中，选出一个实际的干旱年作为代表年，用其年径流分配过程直接与该年的用水过程相结合而进行调节计算，求出调节库容，确定工程规模。选出的年份就称为实际代表年，其年、月径流量，就是实际代表年年、月径流量。 实际代表年法在小型灌溉工程的设计中应用较广。但是缺乏设计标准，应用中难以规范化。,四、设计代表年年径流量及年内分配的计算 设计年径流量及年内分配的计算步骤： （1）根据审查分析后的长期实测径流量资料，按工程要求确定计算时段，对各时段径流量进行频率计算，求出指定频率的各种时段的设计流量值。 （2）在实测径流资料中，按一定的原则选取各种代表年。对灌溉工

14、程只选枯水年为代表年；对水电工程一般选丰水、平水、枯水三个代表年； （3）求设计时段径流量与代表年的时段径流量的比值，对代表年的径流过程按此比值进行缩放，即得设计的年径流过程线。,（一）设计时段径流量计算 1.计算时段确定 计算时段是按工程要求来考虑的。设计灌溉工程，一般取灌溉期作为计算时段。设计水电工程时，取年作为计算时段。 2.频率计算 根据历年逐月径流资料，统计时段径流量。若计算时段为年，则按水利年度统计年、月径流量，即构成年径流量计算系列。若选定的计算时段为3月（或其他时段），则根据历年逐月径流量资料，统计历年最枯3个月的水量，不固定起讫时间，可以不受水利年度分界的限制。 径流频率计算

15、依据的资料系列应在20或30年以上,有了年径流量系列或时段径流量系列，运用适线法，推求制定频率的设计年径流量或指定频率的设计时段径流量。 适线时要考虑全部经验点据。如曲线与点据拟合不佳，应侧重考虑中、下部点据，适当照顾上部点据。 年径流频率计算中，Cs/Cv值按具体配线情况而定，一般采用23。 3.成果合理性分析 成果分析主要对径流系列均值、变差系数及偏态系数进行合理性审查，可借助于水量平衡原理和径流的地理分布规律进行。,（1）多年平均年径流量的检查 运用多年平均年径流量的地理分布规律，判断所得成果的合理性。 （2）年径流量变差系数的检查 反映径流年际变化程度的年径流量的Cv值也具有一定的地理

16、分布规律。可运用年径流量的Cv等值线图，检查其合理性。 （3）年径流量偏态系数的检查 Cs值的合理性检查尚无公认的适当方法。,（二）设计代表年年径流量的年内分配计算 不同分配形式的年径流量对工程设计的影响不同。 在水文计算中，一般采用缩放代表年径流过程线的方来确定设计年径流量的年内分配。,1.代表年的选择 从实测的历年径流过程线中选择代表年径流过程线，可按下列原则进行： （1）选取年径流量接近于设计年径流量的代表年径流量过程线； （2）选取对工程较不利的代表年径流过程线。年径流量接近设计年径流量的实测径流过程线，可能不只一条。这时，应选取其中较不利的，使工程设计偏于安全。 一般，对灌溉工程，选取灌溉需水季节径流较枯的年份；对水电工程，择选取枯水期较长、