水文水利径流计算讲义

水文水利计算教程(径流计算部分)授课老师：xx

xx年xx月径流计算1、掌握在各种资料情况下设计径流的原理、方法和步骤；2、掌握枯水径流计算的特点和方法；3、初步具备径流资料分析处理和设计径流的技能，具备推求设计径流量及其年内分配的能力。第一节径流是怎么形成的截留蓄渗阶段径流发生阶段河槽汇流阶段河槽调节阶段基本径流维持阶段地表和地下的水体因储水量的限制而将剩余水分排出的过程称为径流。

径流的形成可以分为以下几个阶段:1、径流的形成过程关于径流的几个基本概念年径流量：在一个年度内，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。它可用年平均流量(m3/s)、年径流深(mm)、年径流总量(m3)、年径流模数(m3/(s·km2))表示。在我国《水文年鉴》中，年径流量按日历年度统计的，而在水文水利计算中，年径流量通常是按水文年度或水利年度统计的。水文年度以水文现象的循环规律来划分，即从每年汛期开始起到下一年汛期开始前止。水利年度是以水库蓄泄循环周期作为一年的，即从水库需水开始到第二年水库供水结束为一年。径流深：在某一时段内通过河流上指定断面的径流总量(W以m3计)除以该断面以上的流域面积(F，以km2计)所得的值。它相当于该时段内平均分布于该面积上的水深(R，以mm计)，如下式：R=W/1000F(mm)。径流总量:时段Δｔ内通过河流某一断面的总水量。它的单位是立方米(m3)或亿立方米。以所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量，就得径流总量W，即W=QΔｔ。式中，Δｔ为时段长（如日、月、年、多年等）；Q为T时段内的平均流量（立方米/秒）。以时间为横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程线和横坐标所包围的面积即为径流量。径流模数：流域内单位面积单位时间产生的径流量。2、径流的影响因素可从水量平衡方程来分析。

影响径流大小的因素很多，有些直接对河川流量产生影响，有些通过控制直接因子而发生间接的关系，归纳起来有径流给水和排水两方面的因素。

第二节设计年径流计算的目的及年径流的变化特性

1、设计年径流计算的目的

计算的具体任务是：分析研究年径流量的多年变化及其年内分配的规律，提供设计所需要的历年(或代表年)逐月(旬或日)流量成果或相应的统计参数，作为水利计算的依据。

定义：在为水资源开发利用而进行的水利规划和工程设计中，对通过河流某制定断面相应于设计标准的全年的径流量及其各时段径流分配的计算。简言之，设计年径流量是指相应于设计频率的年径流量。设计频率需要根据各用水部门的设计标准确定。

计算方法：主要是根据水文现象的随机性质，应用数理统计的原理和方法，通过对径流资料的统计分析，估算制定频率的径流特征值。2、年径流的变化特性

通过对年径流资料的统计分析，可以看出年径流变化的一些特性。(1)径流的年内变化河流的不同季节的径流量的差异性称为径流的年内变化或年内分配。2、径流的年际变化

河流不同年份的年径流量的差异性称为年径流的年际变化。

研究年径流的年际变化规律，不仅可为确定水利工程的规模和效益提供基本依据，而且对中长期水文预报也十分重要。

径流的年际变化通常系指年径流量的年际变化幅度和年径流量的多年变化过程。第三节径流计算的主要内容

径流计算的主要内容包括设计径流量计算及其年内分配的确定。

表3—1某水文站部分年逐月平均流量表1、有长期实测径流资料时设计年径流的分析计算例1、拟兴建一水利水电工程，某河某断面有18年(1968~1986年)的流量资料，如表3—1所示。试求p=10%的设计丰水年、p=50%的设计水平年、p=90%的设计枯水年的设计年径流量。表3—1某河某断面历年逐月平均流量年份月平均流量(m3/s)年平均流量(m3/s)6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月5月1968～196916.5022.0043.0017.004.632.464.024.841.982.471.8721.6011.901969～19707.258.6916.3026.107.157.506.811.862.672.734.202.037.781970～19718.2119.5026.4026.407.359.623.202.071.981.902.3513.2010.001971～197214.7017.7019.8030.405.204.879.103.463.422.922.481.629.641972～197312.9015.7041.6050.7019.4010.407.482.795.302.671.791.8014.401973～19743.204.987.1516.205.552.282.131.272.181.546.453.874.731974～19759.9112.5012.9034.606.905.552.003.271.621.170.993.067.871975～19763.9026.6015.2013.606.1213.404.2710.508.219.038.358.4810.401976～19779.5229.0013.5025.4025.403.582.672.231.932.761.415.3010.201977～197813.0017.9033.2043.0010.503.581.671.571.821.421.212.3610.901978～19799.4515.6015.5037.8042.706.553.522.541.842.684.259.0012.601979～198012.2011.5033.9025.0012.707.303.654.963.182.353.883.5710.301980～198116.3024.8041.0030.7024.208.306.508.754.257.964.103.8015.101981～19825.086.1024.3022.803.403.454.922.791.761.302.238.767.241982～19833.2811.7037.1016.4010.2019.205.754.415.535.598.478.8911.301983～198415.4038.5041.6057.4031.705.866.564.552.591.631.765.2117.701984～19853.285.4811.8017.1014.4014.303.843.694.675.166.2611.108.421985～198622.4037.1058.0023.9010.6012.406.268.517.307.543.125.5616.90例2、按例1所给条件，求设计枯水年p=90%的设计年径流的年内分配。2、有短期实测径流资料时设计年径流的分析计算

当设计站实测年径流资料系列少于30年，或者资料系列虽长，但代表性不足时，若直接根据这些资料进行计算，求得的设计成果可能会有很大的误差。因此，为了提高计算精度、保证成果的可靠性，就必须设法将资料系列进行展延。选用不同参证资料展延系列示意图例2为了反陈村钻灌区械的需倡要，效拟在绩青弋漠江支伐流微洗水上离建平警垣水把库。乔平垣凶站具楼有14年短蕉期实惜测年赶、月维径流龟量资沸料，粪要求佩根据禽资料撇情况门，展歼延平较垣站百年、耐月径牲流量厘系列桶。3、缺乏测实测局径流纵资料害时设扶计年腹径流盾的分滚析计裕算许多商中小婶型流粥域设魂计年君径流陵的分衔析计庭算往革往缺右乏实岭测径筛流资山料。菌此种乡丰情况狱下，猾通常俩利用捡区域奔水文奋分析齐成果恼推求正设计裁年径烘流量纵及其携年内贱分配趟。常浑用资饶料为《水文蹈手册》和《水文询图集》，计严算内埋容为厚设计狂年径坛流量吼和年粉内分罗配过量程。《水文闻手册》是一福种综株合性秋的历踢年区丝式域水幕文资史料成软果汇东编手浓册。帽内容够包括务：区翠域地侧理和忘气象滋资料返、降短水量勺、蒸旬发量日、径趟流量送、暴笔雨、勇洪水葡、泥壮沙等妻特征诵值的麻统计华表；铺水文筋计算积所需青的等珍值线相图和近分区菊图，睁关系助曲线班，参藏考资御料及圣计算嫂水帐概方法海的介啦绍。《水文摸图集》是由希各种灵水文叙要素胞图组黄成的艰专业敬地图类集。驳水文师图集舍系统算反映葛国际是或地敏区水球文要渠素的揉时空枪分布寸特征驰，可饭供人缎们全拼面了泼解该跨地区范水文宁的基净本情狗况，笔并可翠内插批所需咳地点由的水累文特绢征数雹据。例3拟在投某河氧流A断面眼处修吩建一纸座水闹库，曲流域闻面积F=立17蒜6咬km2。试络用参峰数等富值线横法推均求坝脂址断烂面A处的P=窃90％的柳设计暑年径全流量眨及其取年内钱分配唤。解：l、设蝇计年仔径流鹅量的昼推求如图3—廊2所示漂，在泉流域容所在户地区锋的多搅年平铁均年融径流鲜深R等值钳线及狱年径普流量绩变差抽系数Cv等值刷线图跪上分樱别勾伸绘出舱流域薄分水治线，哄并定帐出流知域形建心位狸置。蜻用直伶线内哈插法向求同宅流域求形心怪处数拌值为R=佛78宪0够mm，Cv=0膜.3及9，采互用Cs=2删Cv。将多挠年平忧均年龄径流调深R平均换算脉成多怜年平坑均流救量Q，得由p=组90％、Cv=0荡.3辉9、Cs=2咐Cv，查险皮尔由逊Ⅲ型曲戴线模势比系舱数Kp值表决，得Kp=肚0.贼54。故才坝址扁断面P=情90％的耻设计傲年径部流量肠为Qp=KpQ平均=0胸.5苏4幕×革4.电4=犯2.赠4(撕m3/s退)。2、设疲计年投内分育配的菜推求由《水文鸟图集》查得哑，流镇域所阵在分持区的强枯水睁代表题年的亭年内汗分配筹如表3—英5所示嘱。只访要用己表中悼的各裂月分附配比留乘以猾设计樱年径钻流量拼，就批可得融到设谁计年浊内分孕配过跳程，锁结果广见表3—控5。全件年各毙月流拿量之恋和为28止.7科9满m3/s，除颈以12得2.女4m3/s，等角于设默计值辨，计垮算正宾确。4、枯水喉径流刷分析洲计算因水中分补待给不谜足，弓尤其己是降也水补泳给不菜足，响而在岔河流给槽道乐中造捆成的迟流量丝式明显旋偏小相的现维象称概为枯段水。惯枯水虹所持任续的钓时期源称为蓬枯水厉期或想枯水演季节到，因喘此时毕槽道急中的易水流掠称为育枯水公径流泡。河川再径流计若在润全年评之中牧平均途分配芽，每另月径唤流量即应占剃全年绢径流酷总量闸的8.裂33贱%。若轨在某外月，锯某河箱径流铸量不悄足该立河全童年径马流总惨量的5%，则车称该境河出松现枯米水，验该月缘瑞属枯用水期贸。中国难的大淋部分断地区流均处页在季衔风气插候的森影响苍之下浆，一利年之格中有驱明显环的雨狭季和思旱季缸，故通大多驶数河溜流均举可出惜现洪清水和喝枯水傲，均蕉经历斥明显鞠的洪疼水期斜和枯谊水期呆。在桐中国晒，河播流的贴枯水恶期一劳般为拆五个柜月左袭右。在枯摘水季真节，烟降水捉很少牢，径插流主酷要靠伯流域夜蓄水拥的补崖给。膨流域电蓄水泪逐渐骄消退苹，径掌流也政随之掌递减蓬。在似枯水坊季节斜后期惜，若拿久晴骡不雨太，流炭域蓄奋水量举消耗私最多零，河抓中出变现一沈年中杏的最趣小径桨流，运有的条河流炎甚至戒干枯危断流务。什么抹是枯日水径妈流及党其概君述？枯水值径流皂的影小响因及素有栽那些番？在枯好水季动节，犹径流聪主要劣由流摸域蓄久水补虹给，旱其次齿，降友水也纸对之专予以逢补给揉。因面此，锻影响受流域慰地表队需水晓量和叮地下苗需水蔑量及撇二者效的可掠得性夕以及船降水弃量的达因素榜均可培影响蜡枯水秆径流眯。此统外，逝人类稀的生炭产和厘生活腹活动密也对至枯水脊径流刷施予载不可盟忽视触的影如响。归纳屋起来驻，枯明水径罩流的劳影响婶因素衣共有捞三类妇：下宾垫面弓因素丢、气菊候因策素和伶人类肌活动匠。为什锋么要柴开展谊枯水峰径流暮的分肠析工做作？枯水尊径流骄是指装河流采主要技依靠孩地下害水为便补给帝水源晴的河他川径雄流。啊一旦舰流域射地下院蓄水励耗尽旗或地村下水革位降那低到鞭不能剩再补过给河凶道时赌，河爆道内叠会出淋现断布流现今象。仿这就黑会引升起严慌重的从干旱代缺水鼠。因胞此，磨枯水费径流塔与工锈农业首供水越和城仍市生险活供稼水等彼关系望甚为毒密切篮。随麦着我架国国钓民经慨济的情发展爽，水构资源沾供需架矛盾惕日益惨突出革，为惜满足貌供水霜、灌素溉、棚航运挨、发耐电、到环保参等的针需要煤，均妹需进关行枯灿水径岸流的大分析帐计算中。例剃如，上对于准没有古调节瞎能力吹的工弱程，魔如修诉建于兔天然孩河道半岸边弦的灌践溉泵已站、咏为城散镇供愤水的认取水瞧泵站庄，需蜓要根系据枯丘水位垦、枯醋水流烫量确漫定取涨水口残的高丧程及茅引水乔流量施；又护如，淡河段稀的枯域水位醒、枯盗水流腿量也逼是研忘究河道垃内生帅态环帅境所卧需最仍小水蛙深和绿需水疗量时不布可缺夜少的陈数据哈。枯水烘径流准的分芝析方甜法有沫那些稿？1、年变或供瞒水期裤的最飞小流两量频验率计灵算；2、用地等值状线法糕或水顺文比新拟法率估算捕；3、绘呆制日巨平均怪流量村历时递曲线炕。低水状延长献的方右法：1、根商据水胡位面叶积、逝水位涂流速肺关系侧曲线集延长捡；2、以悠断流犯水位庆为控番制延森长(此法绵关键蚀在于户正确坏求得灾断流围水位)；①根据币测站膛实测洪纵横恼断面嗽资料俩确定牵。(分浅滩危和石巡寿梁或平坦根河床搬两种)②用分押析法逝确定参。(适用春条件之：断棕面整初齐，栏在延颂长部艺分的兽水位尿变幅瞎内，州河宽忙变化乖不大并，又恢无浅缓滩、苹分流撤等现漠象，储可用动此法扰。)关系垄式有丙：③用图士解法愧确定觉。洪水却设计学习载目标除及要晨点：1、了提解设句计洪扮水的父相关斥概念滥，掌释握设燃计洪逐水的扁推求洋原理昌、方慢法和议步骤干；2、掌抱握小驶流域耀设计雕洪水深的推兵求方亿法；3、初怕步具课备洪稿水资垄料分深析处想理和鹅成果乞合理泪性检怒查的副能力定，具余备推晕求设客计洪土峰流柳量和犁设计粘洪水针过程斗线的垮技能春。第一蹄节杨概菊述关于能洪水凭的几可个基雾本概糕念：洪水龟：大量暴的雨傅水或豆冰雪级融水受在短时特间内汇入托槽道辞形成化的特大父径流称为戏洪水遮，又摧称为汛。暴雨旺洪水返：因夏弊、秋克季暴雨而形龟成的愁洪水旁称为仁暴雨块洪水祝并分遥别称靠为伏汛、秋汛或统湿称为大汛。融雪趣洪水册：春季贼，因积雪保及河营冰的抄融化而形栏成的朴洪水提称为晌融雪杯洪水叶或春丸汛、舅桃汛四，以暮上统株称为小汛。设计钉洪水吊：为防壁洪等浮工程站设计轨而拟参定的歌、符盗合指乐定防迫洪设肌计标汤准的胳、当弱地可烟能出圈现的精洪水东。即羽防洪晓规划迹和防误洪工屑程预蚀计设歇防的步最大余洪水店。设翻计洪颈水的斯内容绑包括设计抽洪峰、不同挠时段教的设煤计洪纳量、设计尤洪水姑过程富线、设计柿洪水蚁的地航区组奏成和分期子设计氏洪水等。薄可根艳据工虽程特爪点和盟设计粒要求黑计算桑其全述部或隆部分梅内容垄。设计压洪峰钞、洪相量和胡洪水丽过程充线的尸计算根据扫工程榆的性陈质和间水文凑资料月条件派采用票不同哈的计图算方额法。婆在一未般情惯况下研，采如取多匙种途低径计梳算，俘综合打分析恼论证肚和合银理选透用成剥果。爱常用刷的计拜算方怀法有盛：①直接慢法即根枪据流扣量资窑料推肾求设驶计洪冷水。当工夕程所懒在地旁或其狼附近顽有较渐长的排洪水劝流量债观测自资料育，而柿且有利若干次次历史锤洪水资料厉时，牢逐年筛选取矛当年上最大灯洪峰踢流量派和不况同时摄段（贱如1天、3天和7天等钟）的尸最大愉洪量激，分羊别组买成最阔大洪番峰流锡量和格不同团时段棵最大稿洪量状系列巧，然咏后进旋行频钢率分搂析，很以确捡定相壮应于滔设计鹊标准煮的设个计洪令峰和站时段液设计须洪量何。最叼后，伙选择柜典型偏洪水竹过程真线，症按求饥出的脉设计肾洪峰跃和各利时段肚设计洒洪量浊，对划典型里洪水荷过程北线进以行同频希率或同倍检比放大弱，作厘为设酬计洪穗水过两程线反。②间接骡法即根晴据雨疼量资翠料推册求设毫计洪互水。当工鞋程所个在地务及其指附近煎洪水距流量巩资料倒系列轿过短秃，不戏足以笔直接筹用洪默水流呼量资屑料进揭行频竹率分储析，验但流从域内妙具有异较长俘系列察雨量旋资料魔时，买可先该求得设计让暴雨,然后盏通过舟产流询和汇秃流计告算,推求溜设计应洪峰少、洪泽量和对洪水夕过程芒线。该法屠假定呼，一京定重李现期伍的暴眉雨产胡生相滚同重折现期岂的洪织水。③地区勉综合分法如果虎工程腔所在转地的服洪水级流量口和雨咱量资视料均计短缺社，可拉在自盈然地灶理条驻件相杯似的恼地区堤，对战有资缴料流洲域的赔洪水挤流量县、雨估量和吸历史蚂洪水夺资料知进行排分析真和综捷合，词绘制萄成各英种重吉现期引的洪佛峰流饭量、汁雨量辱、产皇流参挤数和南汇流惕参数孩等值阻线图往，或通将这挽些参偷数与蹈流域厨自然险地理搭特征(流域遣面积悠和河闷道比漆降等)建立犯经验秒关系度，然汇后借眨助这核些图导表和倍经验尿关系乳推算硬设计座地点宿的设鸡计洪双水。设计桶洪水淹的地见区组蛙成计算汁方法设计坡洪水旨的地语区组敢成的毫计算厚方法卡有：①典型呢年法匹。即桂从实骑测资底料中吃选出多若干使次在弊地区虫组成碍上具滋有一蹈定代倡表性应的（郑如洪慨水主抵要来姻自上绸游,或主端要来沾自区拿间,或在扒全流听域均钥匀分覆布）繁、对景防洪南不利乘的大意洪水闹作为虹典型请洪水棚，以夏设计码断面发某一过时段方设计岭洪量粮为控刻制，礼按同鉴一倍血比对勤各断荡面及县区间居同一弊时段藏的典最型洪究水进句行放爆大，忍求得咐各断美面及危区间也相应轨的洪樱量或已洪水超过程皆线。②同频花率地水区组工成法办。指健根据薪防洪涝要求什，选何定某阀一时梨段一娱个分球区的丙洪量伟与设该计断否面的熄洪量工为同昏频率遭，其架余各旅分区五的相丑应洪品量和穿某一垂次洪慈水的酱地区永组成防作为检典型奏，进纱行分瓣配，屿并以复同频鸽率洪及量和既分配籍的时扭段洪办量作弄为控浙制，衣放大悲典型肉过程联线作吸为设蹈计洪扛水和魄各地跟区的谈相应饰洪水赞过程工线。概述指当偷河流却设计透断面矿发生轮设计槽频率绣的洪眠水时张，其喷上游尸各控煎制断粘面和滨区间尽相应渡的洪吴峰、旺洪量财和洪威水过足程线群，它珍表示油下游伟断面吐的设袋计洪急水和触上游献各个碰控制区断面蒙设计畏洪水蝴之间谣的关河系。在制喘定流我域开找发方压案、袜分析脆单一忘水库回的防逗洪作昆用和团研究心梯级奸水库丘或水盖库群财的联和合调念洪作念用时粪，需鸟分析拢设计舰洪水绞的地日区组喇成。为了烧分析处和比碗较设罗计洪宁水不气同地吴区组兔成的宗防洪蜜效果纽奉，常雀需拟殖定若材干种杯地区奔组成捐方案州，经低调洪碌演算银和综绵合分粘析，珠从中胁选取勉能满监足工确程设讽计要巨求的肝，作容为设煌计的顶依据版。分期批设计脏洪水指年势内不魔同季预节或免时期侄，如泥丰水陕期、然平水何期、寸枯水叉期、追或其题他指船定时食期的颜设计悦洪水绪。在水望库调须度运源用、唇施工防期防披洪设描计或