设计年径流量的计算

4设计年径流量的计算正常年径流量的计算有长期资料流出的年内分配时间序列分配法连续曲线法有短期资料没有资料径流的年度变化基本概念设计洪水计算再生期有实测资料缺乏实测资料4.1正常年流量的计算在某一年度，通过河流某一截面的水量称为该截面以上流域的年流出量。 由于河流径流的时间变化过程具有以年为周期的特性，因此可以逐年分析每年径流总量和径流年与年的分配情况，掌握变化规律，估计未来各种情况的变化情况。 河流径流量是以降水为中心的多因素综合影响的产物，每条河流的每个断面每年的天然年径流量都不同，表现为年径流量一般，年径流量多，年径流量少。 年流出量的年平均值叫做年平均流出量多年平均流出量Q=Qi/nqi每年径流总量之和n年。在气候和下垫面基本稳定的条件下，随着观测年数的增加，多年的平均年流量q趋于稳定，这种稳定的数值称为正常年流量。显然，正常年径流量反映了河流在天然状况下蕴藏的水资源，是河流径流的重要特征。 在气候和下垫面条件基本稳定的情况下，可以根据过去长期的实测年流量，计算多年的平均年流量来代替正常的年流量。但正常年径流稳定性不能理解为不变性。 因为流域内没有一定的因素。 气候和下垫面条件也随地质年代的发展而变化，这种变化非常缓慢，无需考虑，但大规模的人类活动，特别是下垫面条件的变化会显着改变正常年份的流失量。根据观测资料的长短和有无，正常年份的流出量的推定方法有三种。 有长期实测资料，有短期实测资料，无实测资料。4.1.1有长期实测数据时正常年流量的推定长期实测资料的含义，实测系列足够长，具有代表性，然后计算的多年平均值基本稳定。 不同流域的特性不同，其平均值稳定所需的时间也不同。 对于当年流出的劣化系数Cv发生较大变化的河川，观测系列较长，反而需要较短。 典型的观测系列应包括特大丰水年、特大缺水年及基本相同的丰水年组和枯水年组。在满足上述条件时，可以用算术平均法直接计算正常年流量。Q=Qi/nn观测年数Qi-是一年中的年径流量该方法的关键是分析资料的代表性，在实测资料系列中必须包括河流径流变化的各种特征的同时，对较长的观测资料与相邻流域进行比较分析，进一步确定实测资料的代表性。根据我国河流的特点和资料条件，一般可以处理二三十年以上的长期资料。4.1.2有短期实测数据时正常年流量的推定短期实测资料是指一般只有几年或十几年的实测资料，资料的代表性差。 这种情况下，采用算术平均法直接计算会产生很大的误差，因此计算前必须延长资料系列来提高代表性。延长数据的方法主要是通过相关分析建立年径流量与密切相关因素(称为参数变量)的相关关系，并利用长观测序列的参数变量，开展变量年径流量研究系列。4.1.2.1参数变量的选择开展观测资料系列的首要任务是选择合适的参考变量，参考变量的好坏直接影响精度的高低。 一般参数变量需要三个条件：(1)参考变量和研究变量在成因上有关系。 如果需要利用其他流域资料，参考流域和研究流域也必须具有相同原因的共同基础。(2)参数变量的序列比研究变量的序列长。(3)参数变量和研究变量为了确立相关关系必须具有一定的同步序列。在能够选择几个参数变量的情况下，可以选择与研究变量最有关系的参数变量作为优先参数变量，或者同时选择几个参数变量，在研究变量与所选择的参数变量之间建立多变量相关关系。 也就是说，将研究成果精度的高低作为参考变量的选择好坏的评价基准。目前水文常用的参数是年流量数据和年降水量数据。4 .利用4.1.2.2年的流出数据扩展插补数据系列研究流域附近有长期实测年流量数据，或研究站上下有长期实测年流量数据的水文站。 经分析，证明其径流形成条件相似后，可以用两者的相关方程延长短期资料。 如果数据不足以创建年度关系，您还可以创建月度关系，扩展月度流量，然后计算年度流量。例4-1现有河川拟在乙站建水库，乙站流域面积f=1200 km 2，19561959年、19641966年共有7年实测年直径材料，需要延长插补该站系列为水库水文设计提供依据。 乙站上游的甲站，流域面积F=820km2，从1952年到1971年共有20年的长系列，被分析的甲站作为参考站。甲、乙两站每年的实测年平均流量如表(单位： m3/s )195219531954195519561957l95819591960甲车站8.7316.517.610.110.18.191504.676.61乙站15.412.525.07.00年196219631964196519661967196819691970甲车站8.1310.225.97.462.368.937.075.656.26乙站40.412.03.76首先，用两站同步实测资料(19561959年，19641966年)绘制了相关图可知两站关键点密集，通过关键点群中心可设定单一曲线，在乙站测量数据不足的年份可用该关键线进行插补和外延，最后可获得20年的数据。 计算20年的算术平均值表示乙站的正常年流量即成果乙站年平均流量插补延长(单位： m3/s )年1952195319541955195619571958年19591960年平均流量13.625.727.415.815.412.525.07.010.3年1962196319641965年1966年1967196819691970年平均流量12.715.940.412.03.7613.911.08.829.774.1.2.3年利用降水资料开展插值资料系列一般降水数据易于获得，数据序列也比径流数据长，在径流数据不能延长的情况下，可以对流域内或流域外的降水数据进行延长插值。 我们必须分析降水与径流的关系。 一般湿润地区降水量丰富，径流系数大，径流量与降水量关系密切，但干旱地区和半干旱地区蒸发量大，大部分降水量被蒸发消耗，年径流量与年径降水量关系不充分时，可适当增加降雨强度等参考变量。 如果数据很少，可以建立月降水量和月径流量之间的相关关系，并估计年径流量。例4-2某河支流有甲、乙两站(图4-3 )，甲站流域面积为992 km 2，1953年、19591969年实测了年流量数据，甲、乙两站有比较长期的降水数据(表4-3 )。 需要对甲站不足测年的流量数据进行插补。由于乙站没有实测流出数据，甲站的测定不足年份只能根据本流域的降雨流出关系进行插补。 甲站以上流域的平均降水量可以用甲乙两站年降水量的算术平均值求出。 甲站上一年度的流出深度h按下式计算h=QT/F/1000 (mm )表4-3甲乙两站的年平均流量和年降水量表(流量单位： m3/s、雨量单位： mm )车站名195319541955195619571958195919601961甲车站年平均流量22.455.624.023.124.220.5年降水量1345.72305.41396.21598.61603.21073.81576.81604.81487.3乙站年降水量1559.92493.01526.61961.61712.41313.61660.41681.61577.3车站名196219631964196519661967196819691970甲车站年平均流量19.817.215.715.620.821.011.426.5年降水量1530.81292.81276.81298.71504.71478.61204.41589.41542.3乙站年降水量1594.41452.21491.01461.51571.71603.41186.21771.61631.7在甲站年径流深度和流域平均雨深度的绘图关系(图4-4 )中，由图可知，关系仍然密切，可以定线使用。 根据年降雨流出的相关图，根据甲站以上的平均雨量数据，插补甲站缺测年的年流出，可以计算正常年流出量。 表示成果。年1956195719581970备注年平均流量31.527.110.424.8多年平均流量=22.8例4-3某流域的甲、乙、丙三站有比较长期的降雨数据，甲站流域面积F=5800km2，只有1967年到1970年的4年的短期径流数据，需要延长甲站径流系列。 甲站实测各月平均流量和三站相应年份的各月降雨量如表4-5、表4-6所示。由于甲站的实测流量数据较短，流域内其他车站没有实测流量数据，所以利用流域内3个雨量站的数据，绘制了流域月平均降雨深度和甲站平均流出深度的相关图，可以看出相关点群散乱。 但是，对各月相关点的分布进行仔细分析仍有一定规律，从11月到翌年1月为该河枯水季节期间，蒸发量大，农业用水多，关系线偏右。 2月至5月，相关点处于两条相关线中，因此根据点云的分布规律，可以定义三条相关线。表4、5甲站实测流量(单位： m3/s )123456789101112年196715.125.047.110916532591.521110247.590.329.4106196820.526.660.417921514723811210470.478.329.2107196919.42.380.482.114116013610558.913392.217.36.4197029.231.430.2142219901743821436.383.271.26.8甲乙丙各站降雨量(mm )年123456789101112年平均1967甲9.72l.348.076.99138.4406.9116.7163.3129.568.144.917.71241.4乙9.121.046.579.6160.8295.094.3272.8115.163.844.5l5.71218.2丙9.220.332.389.8152.5374.591.8272.5132.551.065.720.01311.11968甲11.122.356.5135.0214.8173.0253.096.6124.072.742.213.61215.4乙11.22l.134.2152.0152.6137.5285.7106.9112.8105.446.619.01185.0丙12.620.466.3155.l221.2138.6201.5196.077.682.340.817.6123l.01969甲8.00.464.284.083.3209.9176.0123.646.7126.647.810.5980.9乙14.90.977.767.296.2128.5116.4119.167.0142.543.