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第七章设计年径流及其年内分配3研究报告

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第七章设计年径流及其年内分配3研究报告_第1页
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7.1 概述 7.2 影响年径流的因素 7.3 有长期资料时设计年径流计算 7.4 有短期资料时设计年径流计算 7.5 缺乏资料时设计年径流计算 7.6 设计枯水径流量分析计算 7.7 流量历时曲线 7.1 概 述概念理解概念理解 年平均流量年平均流量是指河流断面按已有水文是指河流断面按已有水文系列计算的多年流量平均值系列计算的多年流量平均值 年径流量年径流量一年内(水文年)流经河道一年内(水文年)流经河道上指定断面的全部水量,称为年径流量上指定断面的全部水量,称为年径流量 径流深度径流深度把径流总量均匀地铺在流域把径流总量均匀地铺在流域面积上所得的水层厚度面积上所得的水层厚度 径流模数径流模数单位面积上在单位时间内流单位面积上在单位时间内流动的平均水量动的平均水量 径流系数与径流模数径流系数与径流模数 径流系数径流系数任意时段内的径流深度任意时段内的径流深度R(R(或径流总量或径流总量w)w)与同时与同时段内的降水深度段内的降水深度x(x(或降水总量或降水总量) )的比值,称为径流系数径流的比值,称为径流系数径流系数系数说明在降水量中有多少变成了径流,它综合反映了流说明在降水量中有多少变成了径流,它综合反映了流域内自然地理要素对降水域内自然地理要素对降水径流关系的影响。

径流关系的影响 径流模数径流模数单位流域面积上单位时间所产生的径流量单单位流域面积上单位时间所产生的径流量单位立方米位立方米/ /秒秒* *平方千米在所有计算径流的常用量中,径流平方千米在所有计算径流的常用量中,径流模数消除了流域面积大小的影响,最能说明与自然地理条件模数消除了流域面积大小的影响,最能说明与自然地理条件相联系的径流特征通常用径流模数对不同流域的径流进行相联系的径流特征通常用径流模数对不同流域的径流进行比较 转化关系转化关系 (1 1)地理分布不均)地理分布不均 (2 2)年内变化)年内变化洪水期(汛期)洪水期(汛期) 枯水期枯水期 (3 3)年际变化)年际变化丰水年丰水年平水年平水年 枯水年枯水年 丰水年组丰水年组 枯水年组枯水年组年径流变化特性年径流变化特性 (1 1)根据来水及用水,确定水利水电工程)根据来水及用水,确定水利水电工程规模大小;规模大小;(2 2)推求不同保证率的年径流量及其分配过)推求不同保证率的年径流量及其分配过程 7.1.27.1.2年径流分析计算的目的年径流分析计算的目的设计保证率:反映对水利资源利用的保证程度,即工程规划设计的既定目标不被破坏的年数占运用年数的百分比。

7.1.37.1.3年径流分析计算的内容年径流分析计算的内容 (1)(1)基本资料信息的搜集和复查基本资料信息的搜集和复查 (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)根据需要进行年际连续枯水段的分析、径根据需要进行年际连续枯水段的分析、径流随机模拟和枯水流量分析计算流随机模拟和枯水流量分析计算 (5)(5)对分析成果进行合理性检查对分析成果进行合理性检查7.2影响年径流的因素 湿润地区:降水量较多,其中大部分形成径流,年径湿润地区:降水量较多,其中大部分形成径流,年径流系数较高,降水量与径流量之间关系密切,说明降流系数较高,降水量与径流量之间关系密切,说明降水量对径流量起着决定性作用,蒸发作用相对较小水量对径流量起着决定性作用,蒸发作用相对较小 干旱地区:降水量少,且大部分耗于蒸发,年径流系干旱地区:降水量少,且大部分耗于蒸发,年径流系数很低,降水量与径流量之间关系不密切,说明降水数很低,降水量与径流量之间关系不密切,说明降水量和蒸发都对径流量起着相当大的作用量和蒸发都对径流量起着相当大的作用 7.2.1 7.2.1 气候因素气候因素 降水量 蒸发量 流域下垫面因素包括地形、植被、土壤、地质、湖泊流域下垫面因素包括地形、植被、土壤、地质、湖泊、沼泽、流域大小等。

这些因素主要从两方面影响年、沼泽、流域大小等这些因素主要从两方面影响年径流量:径流量: (1 1)通过流域蓄水量变化值影响年将流量的变化;)通过流域蓄水量变化值影响年将流量的变化; (2 2)通过对气候因素的影响间接地对年径流量发生)通过对气候因素的影响间接地对年径流量发生作用 7.2.2 7.2.2 下垫面因素下垫面因素 地 形 湖 泊 流域大小 (1 1)山地对气流的抬升和阻滞作用,使迎风坡降)山地对气流的抬升和阻滞作用,使迎风坡降水量增大;水量增大; (2 2)地形对蒸发也有影响,一般气温随地面高程)地形对蒸发也有影响,一般气温随地面高程的增加而降低,因而使蒸发量减少的增加而降低,因而使蒸发量减少地地 形形 年径流量随高程的增加而增加 (1 1)湖泊增加流域的水面面积,加大蒸发,使年径)湖泊增加流域的水面面积,加大蒸发,使年径流量减小流量减小 (2 2)湖泊增大了流域的调蓄能力,减小径流年际变)湖泊增大了流域的调蓄能力,减小径流年际变化湖湖 泊泊 流域可看作为一个径流调节器,输入为降水,输出为流域可看作为一个径流调节器,输入为降水,输出为径流,一般随着流域面积的增大,净流量的变化相应径流,一般随着流域面积的增大,净流量的变化相应减小。

减小 (1 1)流域面积增大时,地下蓄水量相应加大;)流域面积增大时,地下蓄水量相应加大; (2 2)随着流域面积的增加,流域内部各地径流的不)随着流域面积的增加,流域内部各地径流的不同期性愈加显著,所起的调节作用就更加明显同期性愈加显著,所起的调节作用就更加明显流域大小流域大小 直接影响:跨流域引水直接减少(或增加)本流域的直接影响:跨流域引水直接减少(或增加)本流域的年径流量年径流量 间接影响:修水库、塘堰等水利工程,旱地改水田,间接影响: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,改变下垫坡地改梯田,植树造林,种植牧草等措施,改变下垫面性质,增加蒸发,使年径流量减小面性质,增加蒸发,使年径流量减小 7.2.3 7.2.3 人类活动人类活动 直接影响 间接影响7.3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站断面或参证流域断面有实测径流系列,其长度不小于规范规定的年系列,其长度不小于规范规定的年数,即不应小于数,即不应小于2020年7.3.1 7.3.1 基本概念基本概念 有长期资料时设计年径流计算基本步骤如下:有长期资料时设计年径流计算基本步骤如下: 1.1.实测年径流资料的审查实测年径流资料的审查 2.2.设计年径流量的推求及年内分配设计年径流量的推求及年内分配7.3.1 7.3.1 计算步骤计算步骤 (1)(1)资料的可靠性审查资料的可靠性审查7.3.2 7.3.2 水文资料的审查水文资料的审查 水位资料审查水位流量关系曲线审查水量平衡审查检查原始水位资料情况并分析水位过程线形状,了解观测质量,分析有无不合理现象。

检查水位流量关系曲线的绘制方法,并分析历年水位流量关系曲线的变化情况下游站的径流量应等于上游站径流量加区间径流量 (2)(2)年径流系列的一致性分析年径流系列的一致性分析 7.3.2 7.3.2 水文资料的审查水文资料的审查 下垫面条件变化 审查方法 还原计算M-K检查法水量平衡法、降雨径流相关法 (3)(3)年径流系列的代表性分析年径流系列的代表性分析 7.3.2 7.3.2 水文资料的审查水文资料的审查 周期性分析与更长系列参证变量进行比较 (1)(1)年径流量的起讫时间年径流量的起讫时间7.3.3 7.3.3 设计年径流量推测设计年径流量推测 时历年水文年以历法规定的时间为准,水文年鉴和水文特征统计提供的年径流量一般以时历年的起讫时间划分以水文现象的循环作为年径流量计算的起讫时间,从每年的汛期开始到下一年的枯水期结束为止,对于春汛河流,应以上一年降雪开始月份作为计算年径流的起讫时间 按不同起讫时间统计的年径流量系列所求得的统计参数(均值、变差系数)值是不同,年径流量均值误差在1%左右,变差系数误差约3%5%,因此,以时历年统计的年径流量系列的统计参数一般仍可用7.3.3 7.3.3 设计年径流量推测设计年径流量推测 (2)(2)设计年径流的推求及年内分配设计年径流的推求及年内分配7.3.3 7.3.3 设计年径流量推测设计年径流量推测 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,对各种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;在实测径流资料中,按一定的原则选取各种代表年。

对灌溉工程只选枯水年做代表年,对水电工程一般选丰水年、平水年、枯水年三个代表年;求设计时段径流量与代表年的径流量的比值,对代表年的径流过程进行缩放,即得设计年径流过程线设计时段的确定按工程要求确定 灌溉工程灌溉期; 水电工程枯水期;固定时段不固定时段每年几月几号到几月几号每年最枯三个月的水量设计年径流量的计算设计年径流量的计算方法方法设计代表年法设计代表年法虚拟年法虚拟年法全系列法全系列法 1 1步骤:步骤: (1 1)三性审查年径流量系列资料)三性审查年径流量系列资料 (2 2) 对年径流系列作频率计算,求设计年径流对年径流系列作频率计算,求设计年径流 (P PQ QP P)年内径流过程,(由大)年内径流过程,(由大小排列小排列 计算计算 、C CV V,假定,假定 C CS S/ /C CV V= =(2 23 3)C CV V,选配频率曲线),选配频率曲线) (3 3) 选代表年,按代表年径流量的分配缩放得选代表年,按代表年径流量的分配缩放得到设计年径流年内分配到设计年径流年内分配设计设计代表年法代表年法 河川年径流的时程分配,一般按其各月的径流分河川年径流的时程分配,一般按其各月的径流分配比来表示。

年径流的时程分配与工程规模和水资源配比来表示年径流的时程分配与工程规模和水资源利用程度关系很大利用程度关系很大 设计年径流的时程分配设计年径流的时程分配 (1 1)选取年径流量接近于设计年径流量的代)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表年径流量过程线 (2 2)选取对工程较不利的代表年径流过程线)选取对工程较不利的代表年径流过程线一般选取枯水期较长,且枯水期径流又较一般选取枯水期较长,且枯水期径流又较枯的年份枯的年份代表年的选择代表年的选择径流量的年内分配径流量的年内分配 同倍比法 同频率法 在水资源利用规划阶段,有时并不针对某在水资源利用规划阶段,有时并不针对某项具体工程的具体标准,而只作水资源利项具体工程的具体标准,而只作水资源利用的宏观分析或评估,则年径流的时程分用的宏观分析或评估,则年径流的时程分配可采用一种多年平均情况,即年和各月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、平的径流均采用多年平均值,并列出丰、平、枯三种代表年的年径流及按月时程分配、枯三种代表年的年径流及按月时程分配 虚拟年法虚拟年法 评价一项水资源利用工程的性能和效益,最严评价一项水资源利用工程的性能和效益,最严密的办法是将全部年、月径流资料,按工程运密的办法是将全部年、月径流资料,按工程运行设计进行全面的操作运算,以检验有多少年行设计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。

这种方法较之上述两工程的保证率或破坏率这种方法较之上述两种方法更为客观和完善它的缺点是计算较繁种方法更为客观和完善它的缺点是计算较繁,特别是当年、月径流系列较长时,工作量很,特别是当年、月径流系列较长时,工作量很大,手工操作比较困难大,手工操作比较困难 全系列法全系列法 对设计成果必须进行合理性认证,成果合对设计成果必须进行合理性认证,成果合理性分析主要对参。

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