年径流分析与计算

1、年径流分析与计算 作业第2题 （1）地面径流终止）地面径流终止 在在27日日1 （2）径流起涨点在）径流起涨点在 第第2 6月23日7时 00 0R PRIPPRIP f tttt ts 6月27日1时 6月24日1时 =3天 年径流分析与计算 水文统计回顾水文统计回顾 年径流分析与计算 设计标准（设计标准（design criterion） 水文现象具有明显的地区性和随机性，具体地说水文现象具有明显的地区性和随机性，具体地说 每年的降水量、每年的降水量、来水量、洪水来水量、洪水（水文特征值）水文特征值）等等都等等都 不一样，采用哪一个作为设计值，就必须有一个标准，不一样，采用哪一个作为设计值

2、，就必须有一个标准， 称为设计标准，然后用设计标准确定相应的设计值。称为设计标准，然后用设计标准确定相应的设计值。 年径流分析与计算 我国不同部门的工程在国民经济中的地位，工程我国不同部门的工程在国民经济中的地位，工程 规模及工程失事的后果等等都不同，各工程业务规模及工程失事的后果等等都不同，各工程业务 部门颁布了该部门工程的设计规范。部门颁布了该部门工程的设计规范。 规范规范都是以设计频率（保证率）或重现期作都是以设计频率（保证率）或重现期作 为设计标准为设计标准 如：如：25%，75%，95%等等 如：工程向农业供水保证率如：工程向农业供水保证率75%； 如：工程防洪标准千年一遇如：工程防

3、洪标准千年一遇 10/00； 设计频率相应的水文特征值就是设计值。设计频率相应的水文特征值就是设计值。 年径流分析与计算 年径流分析与计算 年份年份年平均流量年平均流量 1-58-195911.9 1-59-19607.78 1960-196110.0 1-61-19629.64 1962-196314.4 1963-19644.73 1964-19657.78 1965-196610.4 1966-196710.2 1967-196810.9 1968-196912.6 1969-197010.3 1970-197115.1 1971-19727.24 1972-197311.3 1973-

4、197417.7 1974-19758.42 1975-197616.9 ( )()F xP Xx 水文上：水文上： 18年年 总体总体 大于或等于某个值发生的可能性 年径流分析与计算 年份年份径流量径流量大小排序大小排序 1973-19741973-197417.717.71 1 1975-19761975-197616.916.92 2 1970-19711970-197115.115.13 3 1962-19631962-196314.414.44 4 1968-19691968-196912.612.65 5 1958-19591958-195911.911.96 6 1972-197

5、31972-197311.311.37 7 1967-19681967-196810.910.98 8 1965-19661965-196610.410.49 9 1969-19701969-197010.310.31010 1966-19671966-196710.210.21111 1960-19611960-196110101212 1961-19621961-19629.649.641313 1974-19751974-19758.428.421414 1959-19601959-19607.787.781515 1964-19651964-19657.787.781616 1971-

6、19721971-19727.247.241717 1963-19641963-19644.734.731818 样本频率样本频率 0.05 0.05 0.11 0.11 0.16 0.16 0.21 0.21 0.26 0.26 0.32 0.32 0.37 0.37 0.42 0.42 0.47 0.47 0.53 0.53 0.58 0.58 0.63 0.63 0.68 0.68 0.74 0.74 0.79 0.79 0.84 0.84 0.89 0.89 0.95 0.95 100% 1 m p n 年径流分析与计算 如何做的？如何做的？ 样本样本频率分布频率分布总体总体频率分布频

7、率分布得到某频率得到某频率x x 经验频率曲线经验频率曲线理论频率曲线理论频率曲线 统计参数确定统计参数确定 在一定时段内，通过河流某断面的累积水量称为径流在一定时段内，通过河流某断面的累积水量称为径流 量量W（m3）；也可以用时段平均流量）；也可以用时段平均流量Q（m3/s）或流）或流 域径流深域径流深 R（mm）来表示。径流量与流量之间的关）来表示。径流量与流量之间的关 系：系： 年径流（年径流（T=年）年） 季径流季径流 （T=季）季） 月径流（月径流（ T=月）月） TQW 年径流包括年年径流包括年 径流量及年内径流量及年内 分配分配 水资源利用工程水资源利用工程 设计保证率：水资源利

8、用工程包括水库蓄水工程、供水工设计保证率：水资源利用工程包括水库蓄水工程、供水工 程、水力发电工程和航运工程等，其设计标准，用保证率程、水力发电工程和航运工程等，其设计标准，用保证率 表示，反映对水利资源利用的保证程度，即工程规划设计表示，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。的既定目标不被破坏的年数占运用年数的百分比。 例如，灌溉设计保证率表示设计灌溉用水量全部满足的年数占工例如，灌溉设计保证率表示设计灌溉用水量全部满足的年数占工 程运用总年数的百分比。程运用总年数的百分比。 破坏率：水资源利用程度，在分析枯水径流和时段最小流破坏率：水资源

9、利用程度，在分析枯水径流和时段最小流 量时，还可用破坏率，即破坏年数占运用年数的百分比来量时，还可用破坏率，即破坏年数占运用年数的百分比来 表示，在概念上更为直观。表示，在概念上更为直观。 保证率和破坏率的换算：设保证概率为保证率和破坏率的换算：设保证概率为p p，破坏概率为，破坏概率为q q， 则则p p1-q1-q。 河川径流调节的必要性河川径流调节的必要性 a. 时间维上河川径流特性时间维上河川径流特性 周期性周期性 随机性随机性 b. 空间上的特性空间上的特性 地区分布不均匀地区分布不均匀 为了解决这种空间时间对人们用水的影响，就为了解决这种空间时间对人们用水的影响，就 需要通过一些措

10、施（修水库）控制径流，为人类需要通过一些措施（修水库）控制径流，为人类 服务，也就是河川径流调节。服务，也就是河川径流调节。 用水用水 来水来水 Q 径流日调节示意图 01224 蓄水 Q 134562日 径流周调节示意图 弃水 径流年调节示意图径流年调节示意图 月月 Q 小时小时 哪一个供水哪一个供水 保证率高？保证率高？ 规模呢？规模呢？ （a a）与（）与（b b）的年平均流量）的年平均流量Q Q及需水量过程及需水量过程Q QR R均相等均相等 而径流年内分配过程不同，所需库容也有差别（而径流年内分配过程不同，所需库容也有差别（V VVV）。）。 如果有如果有2020年的年径流资料和用水

11、资料，就可以求出年的年径流资料和用水资料，就可以求出2020个个 大小不同的库容（大小不同的库容（V V1 1、V V2 2、V V3 3、.、V Vn n），用多大的库），用多大的库 容来设计水库呢？库容大，保证率高，投资大；库容小，容来设计水库呢？库容大，保证率高，投资大；库容小， 投资少投资少 ，但保证率低。，但保证率低。 RPES E 在干旱地区，由于水面蒸发量和陆面蒸发量相差很在干旱地区，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。润地区，湖泊对年径流量的影响较小。 较大

12、的湖泊增大了流域的调节作用，对年径流变化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。发生作用，减小了径流年际变化的幅度。 原因：其一、流域面增大时，地下蓄水量相应加大；其二、原因：其一、流域面增大时，地下蓄水量相应加大；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。著，调节作用更为明显。 一般随着流一般随着流 域面积增大，域面积增大， 径流量的变径流量的变 化相应较小。化相应较小。 月月 Q 水量平衡方程：水量平衡方程： W天然 天然=W出出+W进进+ W蓄 蓄+ W净净

13、+ WE 式中式中: W天然 天然 为还原后计算时段的天然径流量 为还原后计算时段的天然径流量; W出 出 为平衡区所有出口断面出水量之和 为平衡区所有出口断面出水量之和; W进 进 为平衡区所有进口断面进水量之和 为平衡区所有进口断面进水量之和; W蓄 蓄 为平衡区内各拦河闸计算时段始末蓄水变量之 为平衡区内各拦河闸计算时段始末蓄水变量之 和和; W净 净 为平衡区计算时段内各用水项目的净耗水量 为平衡区计算时段内各用水项目的净耗水量; WE 为平衡区水面蒸发量。为平衡区水面蒸发量。 1998 年德州市各平衡区月、年径流量还原计算结果 9201 t 92 01 t 运行期 年、月径流量过程年

14、、月径流量过程 月月 1 V 来水来水Q 用水用水q 如：年调节，则对每年 水利调节计算水利调节计算 v1970，v1971，v1972，v1973， V P 4根据保证率从曲线上查出相应的库容根据保证率从曲线上查出相应的库容 50% V设 设 绘点距，绘出经验频率曲线绘点距，绘出经验频率曲线 V从小到大顺序排序，计算频率从小到大顺序排序，计算频率 2 1N m P ，vVPvF 3 W1W2 W1=W2 Q K Q 年,p 年 年,代 Q K Q 供,p 供 供,代 t(月月) Q（m3） 相同的倍比相同的倍比K 代表年径流分配代表年径流分配 设计年径流年内分配设计年径流年内分配 1, p

15、Q 3, p Q 3 , Q 代 1, Q 代 1 , 1 1 , p Q K Q 代 3 ,1 , 31 3 ,1 , pp QQ K QQ 代代 7 ,3 , 73 7 ,3 , pp QQ K QQ 代代 3 1 1197.38 11.0/ 18 n i i QQms n 2 1 1 () 1.7025 0.32 117 n i i v K C n 0.010.2125102030 40 50 60 708090959999.9 0 3 6 9 12 15 18 21 24 频率(%) 年径流量（亿m3） 667,0.32,2 vsv Rmm CCC s C (%)P 1 190%P T

16、 90% 0.19 90%90% (1) 667 1 ( 0.19) 0.32626.4 v RRCmm 1 10%P T 90% 1.33 10%10% (1) 667 1 1.33 0.32950.9 v RRCmm , p yy p 年 ,设 年 ,设年 参 年 ,参 , y yy y 年 , 设 月 , 设月 参 年 , 参 h F fyyfyyfyy y nnn )()(5 . 0)(5 . 0 1232121 450 460 470 450 460 内插 等值线法示意图等值线法示意图 y1 y2 y3 y4 y5 y6 等值线法示意图等值线法示意图 适用条件：适用条件： 在设计区域

17、 内，缺乏长 期实测径流 资料，但存 在包含设计 区域的较大 面积的多年 平均年径流 及年径流变 差系数等值 线图。 中等流域，小 流域由于非分 区因素的影响 严格来讲不能 用此方法。 f2 0.5*(y2+y3)*f2 W KRA 式中式中 W - 年径流量，年径流量，m3 R - 年径流深，年径流深，mm； A - 流域面积，流域面积，km2； K - 单位换算系数，采用上述各单位时，单位换算系数，采用上述各单位时，K1000。 90% 0.7K PP QQ K 3 90% 150.710.5/Qms 3 90%90% 10.5 12 126/(WQTms月） 第六节第六节 设计枯水流量分

18、析计算设计枯水流量分析计算 枯水流量亦称最小流量。是河川径流的一枯水流量亦称最小流量。是河川径流的一 种特殊形态。枯水流量往往制约着城市的发展种特殊形态。枯水流量往往制约着城市的发展 规模、灌溉面积、通航的容量和时间，同时，规模、灌溉面积、通航的容量和时间，同时， 也是决定水电站保证出力的重要因素。也是决定水电站保证出力的重要因素。 按设计时段的长短，枯水流量又可分为瞬时、日、按设计时段的长短，枯水流量又可分为瞬时、日、 旬、月、旬、月、.最小流量。最小流量。 枯水流量的选样是取一年中的最小值，在时序上枯水流量的选样是取一年中的最小值，在时序上 是变动的。是变动的。 一、有实测水文资料时的枯水流量计算一、有实测水文资料时的枯水流量计算 按年最小选样原则，选取一年中最小的按年最小选样原则，选取一年中最小的 时段径流量，组成样本系列。时段径流量，组成样本系列。 枯水流量常采用不足概率枯水流量常采用不足概率q q，即以小于和，即以小于和 等于该径流的概率来表示，它和年最大选样的等于该径流的概率来表示，它和年最大选样的 概率概