河川径流情势特征值分析与计算.ppt

第四章 河川径流情势特征值分析与计算,主要内容 运用第三章讲述的水文频率分析与计算方法，对未来可能发生的这些水文情势作出概 率预估，推求出各种水文特征值的设计值，包括设计年径流量、设计年径流量的年内分配、设计洪峰流量与水位和设计枯水流量与水位，以满足工程设计与规划的需要。,基本概念,水文情势特征主要是指:河川径流的年际变化与年内分配、洪水和枯水等特征。 水情要素 :年径流量、年正常径流量、洪水流量与水位、枯水流量与水位等,基本概念,日历年 水文年：是以水文现象的循环作为年径流计算的起讫时间，即从每年的汛期开始到下一年的枯水期结束为止。 水利年：是以水库供水期末所在月的月末作为划分一年的分界点。,年径流量：一个年度内，通过河流某一断面的水量。 年径流特征值包括 年平均流量(Q) 年径流深度(Y) 年径流模数(M) 年径流总量(W)。,基本概念,年正常径流量：多年平均径流量将趋于一个稳定的数值称其为年正常径流量。 年正常径流量反映了天然情况下河流所蕴藏的水资源量，代表能开发利用的地面水资源的最大程度。,年径流特性 径流过程不重复 年际间变化大 丰水年组和枯水年组交替出现,设计年径流量：是指相应于某一设计频率的年径流量。,设计年径流量分析计算包括： （1）资料审查 （2）设计年径流量的计算 （3）成果合理性验证,（1）资料审查,1）可靠性检查： 原始曲线的合理性（过程线、延伸线、）、水量平衡校核；解放前的资料可靠性差 2）一致性审查 ：资料应具有同一成因条件；人为活动的影响； 还原计算 ：修正资料到流域被大规模治理前的接近天然状态的水平,3)代表性审查 ：要求样本经验分布Fn(x)(即频率曲线)与总体分布F(x)的接近。 由于总体分布是未知的，因而通常以代表性良好的N年参证长系列为依据,来审查和检验相对短系列的代表性。,气候相同且邻近的流域； 参证站与本站年径流的时序变化上具有同步性(即同丰或同枯)； 参证站长系列比本站短系列有更好的代表性。,参证站要求:,例如： 设计站：1955-1984 参证站：19251995 怎么来分析参证站的资料有没有代表性？,按照下列步骤 （1）计算参证站71年长系列的统计参数均值和离差系数 （2）计算参证站短系列n年(即与本站同期的1955-1984年观测系列)的统计参数 （3）比较（1）（2）结果 （4）如果代表性不好，选择邻近的年段,设计年径流量的计算 (重点),目估适线法 （1）首先依据维泊尔公式(324)计算经验频率。 （2）然后估算实测年径流量系列的统计参数均值Y、变差系数Cv和偏态系数Cs；以绘制出的经验频率点据与理论频率曲线相吻合为难则调整统计参数； （3）从年径流量频率曲线上求出符合设计频率的各种设计年径流量。,具有短期实测资料时的设计年径流量计算,（1）首先应用相关分析法插补延长缺口的数据。 （2）然后根据展延后的系列资料，用与具有长期实测资料时完全相同的方法来推算设计年径流量,怎么插补延长？ （1）利用本水位-流量关系展延长 （2）利用参证站水位或径流关系展延 （3）利用降雨量资科展延,只能间接估算：均值、Cv和Cs只能通过间接方法估算 然后应用公式（P-III模型估值方法P59（3-13），求出设计频率P所对应的设计年径流量。,缺乏实测资料时的设计年径流量计算,(1)参数等值线图法 ：水文手册中，提供了本地区的多年平均年径流深或径流模数等值线图、年径流变差系数等值线图 (2)水文比拟法 ：利用水文特征值在地区分布上的相似性，把参证流域的水文资料移置到设计流域,均值、Cv和Cs间接估值法:,(1)参数等值线图法 1)多年平均年径流量的估算,(2)水文比拟法 1)多年平均年径流量的估算。,第一种方法为直接移用。当设计流域与参证流域的气候区一致，降雨量基本相等，且流域面积相差未超过15时，可以直接把参证流域的多年平均径流深移用过来。 第二种方法为修正后移用,面积,径流系数,两种修正方法,设计年径流量的年内分配,年内分配：径流量在一年内的变化过程,需水量,需要调节量,设计年径流量年内分配的推求,(1) 设计代表年法 当具有长期径流实测资料的情况下从实测资料中按一定原则选择某一年作为代表年，以该年的径流年内分配为模式，对此年内分配模式按一定方法进行缩放，求得设计年径流量的年内分配，即为设计代表年法。,如何选取代表年？,不同的工程选择的代表年是不同的。对于水力发电工程，通常要选丰水、平水、枯水三个代表年； 对于城镇给水工程和农业灌溉工程，只选枯水年。,给水工程选择代表年应遵循的原则： 代表年的年径流量与设计年径流量相接近； 考虑对工程不利，即枯水期长、枯水流量小且需水量大、年内分配不均匀。当选定代表年后，求出设计年径流量Qp与代表年径流量Qd的比值k，称其为缩放比。,将代表年的逐月流量乘以k值就可推求出设计年径流量的年内分配。,按各月流量小于小于年均流量的50%，挑选最枯月份,在实测径流资料中，可选出与设计年径流量Q90%=6.70 /s相近的1955-1956、1960-1961、1973-1974这三年作为代表年(见表4-2),求设计年的月水量分配？求调节水量？,日流量(或水位)历时曲线的绘制与应用,【例4-2】 某水文站设计频率95的枯水年日流量实测数据经整理后如表4-4所示。试求保证率为90的日流量值和等于或大于该流量在全年出现的天数。,Q90%,设计洪峰流量（水位）的分析计算,T1：涨水历时 T2: 退水历时,(T):一次洪水总历时,Qm:洪峰流量,洪水三要素:洪峰流量、洪水总量和洪水过程线,设计标准与设计洪水,正常运用的洪水标准较低(即出现的概率较大)，称为设计标准，相应的洪水称为设计洪水 当河流发生比设计洪水更大的洪水时，也需要一个相应的标准，即称之为校核标准，相应的洪水称为校核洪水。发生校核标准的洪水时，允许一些次要建筑物损毁或失效，但主要建筑物仍不能被破坏，这种情况称为“非常运用”情况。校核洪水大于设计洪水。,设计洪水计算的基本方法 （重点）,(1)由流量资料推求设计洪水：在频率分析法中，我国目前多选取皮尔逊3型线型 (2)由暴雨资料推求设计洪水 （第五章讲） （3）地区综合经验公式法推求设计洪水：建立洪峰流量或洪水总量与主要影响因素（气候、下垫面）之间的相关关系 （第五章讲） （4）由可能最大降水(PMP)推求设计洪水：可能最大暴雨等值线图,对实测洪峰流量资料进行展延,1）上、下游测站流量资料移用 2)利用本流域暴雨资料展延： 可利用洪峰流量缺测年份的最大暴雨资料通过产流、汇流分析求出流量过程线，再选定洪峰数值；或者通过暴雨径流关系推求洪峰流量。 3）利用峰量关系展延：利用邻近河流测站或同条河流的上下游测站与本站同一次洪峰和洪量之间，或洪峰流量之间的相关关系，插补设计站短缺的资料。,上游站,下游站,如何选样 （1）对于水工建筑物的洪水计算，要符合独立随机选样的要求，应把同一成因、同一类型(如暴雨洪水、融雪洪水或溃坝洪水等)洪水的特征值放在同一系列。 （2）对于洪峰流量，我国规定采用年最大值法选样，即从所掌握的n年资料中，每年只选取一个最大的瞬时洪峰流量组成样本系列。这是水文频率分析中最常用的样本系列。,特大洪水在洪峰流量频率分析中的意义： 将历史洪水考虑进去，把样本资料系列年数增加至调查期的长度，也就相当于展延了系列，得到的成果就比较稳定，提高了设计洪水的计算质量。 （画图说明）,连序样本与不连序样本的使用,n称为实测期,N年样本为不连序样本,设计洪峰流量与水位计算-特大洪水处理,考虑特大洪水的经验频率计算采用把特大洪水的经验频率与一般洪水的经验频率分别计算方法 考虑特大洪水的统计参数的确定仍采用适线法 统计参数初值的估算可采用下面方法： （1）经验频率 （2）统计参数（矩法）,独立样本法,（1）经验频率计算,独立样本法,统一样本法,特大洪水在不连序N年系列第M项经验频率计算,连序系列n年第