水力学教程第四章-年径流量及洪枯径流

第四章

年径流及洪枯径流4.1概述基本概念年径流量：一年内通过河流某一断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量年径流深：该断面以上流域的年径流量均匀分布于该断面以上的整个流域面积上，所得的平均水层深度

年正常径流量：年径流量的多年平均值

洪水径流：指河中流量激增、水位猛涨并超过基本河槽，具有一定危害性的大水。城镇排洪、水库设计及提防工程中，设计洪水的分析和计算，都是给排水工程和市政工程的重要课题枯水径流：指地面径流减少，河槽容蓄的水量枯竭，河水主要靠地下水补给时的河川径流。其特征值为最小流量。以地面水为水源的无调节取水工程，其设计最小流量及相应的设计最低水位，直接关系到取水口设置高程和引水流量的大小参证站：水文计算所参照移用水文数据的测站基本概念年径流量是由大致以年为周期的汛期与枯季水量所构成的，但各年汛期、枯季的历时有长有短、发生有早有迟，水量有大有小，基本上年年不同，具有偶然性年径流量在年际间变化很大。年径流量的年际间的交替变化，称为年际变化或年际分配年径流量的季节性的交替变化，称为年内变化或年内分配年径流量的变化特性掌握年径流及枯水径流的目的

用年为单位去分析每年的径流总量以及径流的年际与年内分配情况，掌握年径流的变化规律，用以预估工程运用期间可能遇到的径流情势，为给水工程的兴建提供可靠的水文依据

根据年径流量的变化以确定合理的取水方式，如需兴建水库、塘堰进行径流调节时，就要分析径流的年际变化与年内分配。最大限度内解决河川径流变化与给水量需求之间的矛盾，更好地为生产服务4.2年正常径流量有实测资料情况下年正常径流量的推求

资料不足情况：设计量的年正常径流量的观测年限在10≤n<20（或30年）参证站的选择原则：参证站必须与设计断面之间在形成径流的各项自然地理因素方面，尤其在气候因素方面十分相似参证站长系列年径流资料插补和展延设计断面的短系列资料方法有：资料不足情况下年正常径流量的推求

资料不足情况下年正常径流量的推求2、利用降雨资料展延系列

降雨资料的记载往往较长，当缺乏具有长期径流资料的参证站时，可考虑利用降雨与径流建立相关关系以展延径流系列，但此法不适用于干旱地区。

被选作参政站的雨量站点必须能够代表流域的平均水平。

也可利用月、季等较短时段建立相关关系，以增加点据数目。但必须注意月降雨与月径流相关点据往往较散乱，这是由于降雨与径流在产生的时间上不完全一致，径流比降雨略有滞后。资料不足情况下年正常径流量的推求

4.3设计年径流量的推算

具有≥20年连续实测年径流量资料者可视为有实测年径流资料，其设计年径流量的计算可分为一下3步：径流资料的审查：可靠性、一致性、代表性，总体不可取得通过流域分析，选取一个n年设计系列相邻近的，并在自然地理条件上相似的N年长系列作为参证系列，从分析长系列的代表性优劣开始，间接引证设计系列的代表性状况如何检验径流系列的代表性？？？

有实测资料时设计年径流量的推算a.参证站长系列比短系列的代表性好，可用长系列为基础来检验短系列的代表性b.气候相同的地区，参证站与设计站年径流量的时序变化具有同步性,可把参证站的代表期直接移用于设计站两个假定：有实测资料时设计年径流量的推算

资料不足情况下设计年径流量的推算资料不足情况：观测年限在10～20年之间设计年径流量的推算方法步骤如下：先相关分析，用参证站的长系列资料来插补和展延设计站的短系列资料，使设计站资料达到20年以上用试错适线法或三点法求得理论累积频率曲线，根据设计频率标准P求得设计年径流量【例】由例3.15知，设计站只有1982-1997年16年的年径流资料，欲在设计站处修一水库，求该设计站P=95%的设计年径流量资料不足情况下设计年径流量的推算【解】(1)选年径流量资料组成系列该设计站在此16年间只有14年可靠的并经还原法修正后的年径流量资料，故不能直接进行频率分析，必须先插补和展延，使设计站的年径流量资料达到20(或30)年以上后，才能进行频率分析(2)选参证站插补和展延设计站的年径流量资料由例3.15知，经插补和展延后，设计站的年径流量资料达到了连续的23年资料不足情况下设计年径流量的推算

理论累计频率曲线计算表(1)Pi%3/105102050707580909599Ki1.3761.33151.251.1550.9880.8920.86650.83750.76550.70850.6115xim3/s1217.6371178.261106.141022.07874.292789.34766.775741.112677.399626.959541.123资料不足情况下设计年径流量的推算

设计暴雨量CS=3.5CV设计最大流量CV<0.5,CS=(3~4CV)CV>0.5,CS=(2~3)CV年径流量及降水CS=(2~3)CV资料不足情况下设计年径流量的推算(3)频率分析求设计值

调线，增大CV，设CV=0.2，查附录3得Ki此时，理论累计频率曲线2与经验点据配合较好，故选此曲线为采用的理论累计频率曲线。选设计频率标准P=95%，故设计年径流量为614m3/s理论累计频率曲线计算表(2)Pi%3/105102050707580909599Ki1.39701.351.2631.1630.9870.8860.8590.8290.7540.6940.594xim3/s1236.221194.631117.641029.15873.407784.031760.138733.591667.222614.128525.637资料不足情况下设计年径流量的推算(4)误差计算资料不足情况下设计年径流量的推算缺乏实测资料时设计年径流量的推算缺乏实测资料的情况：观测年限<10年或虽有10-20年的实测资料，但找不到参证站的情况年正常径流量x0的推求1.等值线图法（1）重心法对于平原地区较小流域，应勾绘流域周界，确定流域面积的重心，用内插法找出重心处的年正常径流量作为流域的年正常径流量（2）面积加权平均法

对于平原地区中等流域或山区流域，其等值线图上有多根正常径流量等值线穿过时，用此法求年正常径流量缺乏实测资料时设计年径流量的推算式中，xi-相应与Fi的平均正常径流量，中间部分取两等值线的算数平均值，两边取重心处的xFi-流域周界内两相邻等值线间的面积

缺乏实测资料时设计年径流量的推算

缺乏实测资料时设计年径流量的推算

（3）移用参证流域的年降雨-径流相关图首先根据参证站的降雨和径流资料作出年降雨-径流相关图，并移用到设计站。再由设计站同年的降雨量查图得设计站的年径流量缺乏实测资料时设计年径流量的推算离势系数CV1.等值线图法

利用CV等值线图，采用与查算年正常径流量相同的方法，算得流域形心处的CV值。

注意：

CV等值线图一般是根据中等流域资料绘制而成的。因此，直接利用等值线图确定小流域的CV值，结果往往偏小，应予以适当修正2.水文比拟法

移用参证站的CV值缺乏实测资料时设计年径流量的推算

缺乏实测资料时设计年径流量的推算离势系数CS