年径流和多年平均输沙量的计算ppt课件

1、第四章 年径流和多年平均输沙量的计算,第一节 概述,一、年径流及其特征,在一个年度内，通过江河某一断面的水量称为该断面以上流域的年径流量，简称年径流。,在我国水文年鉴中，年径流量是按照日历年度统计的；在水文水利计算中，年径流量是按水文年度或水利年度统计的。,1,日历年度是指从某一年的1月1日到该年的12月31日。,水文年度是一种与水文计算相适应的一种专用年度。 以水文现象的循环规律来划分。,水利年度是以水库蓄泄周期来划分的。,年径流量具有以下特征：,（1）年径流在年内变化分为汛期和非汛期。,（2）年径流量在年际间变化很大，有丰水年、平水年 和枯水年之分。通常丰水年径流量可达平水年的23 倍，枯

2、水年径流量仅为平水年的1/101/5。,（3）年径流量在多年变化过程中有丰水年组和枯水年 组交替出现的现象。,2,影响年径流的因素包括气候因素和下垫面因素等。,气候因素中年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度随地理位置的不同而有差异。,湿润地区，降水量较多，降水量起决定性作用。,在干旱地区，降水量少，大部分用于蒸发。年降水量 与年径流量关系不密切。,以冰雪补给为主的河流，其径流量取决于年一年的降 雪量和当年的气温变化情况。,二、影响年径流的因素,3,流域的下垫面因素主要包括地形、土壤、地质、植被、湖泊、沼泽和流域面积等。,地形主要通过气候因素间接影响年径流。地形对降水的影响，主要表现出山地对水

3、汽的抬升和阻滞作用，使迎风坡的水量增大。 地形对蒸发的影响主要表现为，气温随高程的增加而降低，因而使蒸散发量减少。,土壤和地质条件主要通过蒸发和下渗影响年径流。,4,植被的影响，主要表现在森林地区对地面径流的分配上，高植被率增加了地形径流的比例，使年径流变化趋于均匀。,湖泊一方面通过对蒸发的影响而间接影响年径流量的大小，另一方面通过对流域蓄水量的调节而影响年径流量的变化。 湖泊增加流域的水面面积，有足够的水分蒸发，因此增加了蒸发量，使得年径流量减少；较大的湖泊具有调蓄径流量的能力，可减少年径流年内及年际变化的幅度。,5,流域可看作一个径流调节系统，输入为降水，输出为径流。一般随着流域面积的增大

4、，径流量的变化相应的缩小。,除了气候因素和下垫面因素以外，人类活动造成的影响越来越大。人类活动对年径流的影响可以分为直接影响和间接影响两个方面。,直接影响：跨流域调水（南水北调、引黄济青引滦济津等），直接打破流域界限，实现水资源在更大范围内的供需平衡。 间接影响：通过城市建设，修建水利工程等改变下垫面条件影响径流过程。,6,三、设计年径流的目的和任务 设计年径流计算目的：对通过河流某指定断面相应于设计标准的年径流量及各时段径流分配进行计算。对于年调节水利工程，设计标准常用频率P表示。 任务：分析研究年径流量的多年及年内分配的规律，提供设计所需要的历年（或代表年）逐月（旬、日）流量成果或相应的参

5、数，作为水利计算的依据。 根据资料情况年径流计算可分为：有长期实测资料、短期实测资料、缺乏实测资料。,7,第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算,一、年径流资料的审查,年径流资料应从可靠性、一致性、代表性三方面进行审查。,在水利工程规划设计阶段，为了确定工程规模，要求水文计算提供未来工程运行期间的径流情况。,用当地过去的长期径流变化过程来代表未来的径流变化情况。,8,（二） 资料的一致性,（三） 资料系列的代表性,审查年径流资料系列是否是在同一成因条件下所得。,审查年径流资料系列的统计参数能否很好的反映总体的统计特性。,（一）资料的可靠性,水位资料：主要审查基准面、水尺零点高程的变化情

6、况。,流量资料：主要审查水位流量关系曲线是否合理。,9,二、 设计的长期年、月径流量系列,三、 设计代表年的年、月径流量计算,（一） 设计年径流量及设计时段径流量的计算,1）确定计算时段,在确定设计代表年的径流时，一般要求年径流量及一些计算时段的径流量符合指定的设计保证率。 此时根据过程需要确定计算时段，如以灌溉为主的水库，可取灌溉期为径流计算时段，以城市供水为主的水库，可取主要供水期为计算时段。,10,2）频率计算,若计算时段为年，则按水利年度统计年、月径流量，构成新的年径流量系列。 若计算时段为枯水期4个月，则统计历年最枯的4个月总水量，组成枯水系列。 最后用频率计算方法计算出年径流量（时

7、段径流量），即为设计年径流量（设计时段径流量）。,3）成果的合理性检查,与上下游、干支流或临近河流的年径流统计参数进 行比较分析。 与流域平均年降水量统计参数进行比较。,11,例：某水库坝址处已得18年的年径流资料，试求设计年平均流量。工程要求设计标准：丰水年P=10%、平水年P=50%、枯水年P=90%.,12,解 1.设计年径流量计算 （1）统计年平均流量；（2）频率计算确定年平均流量。 计算年径流均值、变差系数：,取 ，利用皮尔逊III型分布离均系数表，绘制理论频率曲线。,13,将经验频率点据与理论频率曲线绘于同一张概率格纸上如图。,理论频率曲线与经验频率点配合较好，不用再配线，此皮尔逊

8、III型曲线可作为该站年径流量的分布曲线。,14,15,3）设计年径流的年内分配计算,径流年内分配计算采用缩放典型年过程的方法，具体分为同频率法和同倍比法。,（1）典型年的选择, 水量相近原则： 选择与设计年、时段径流量大小相近的年。 对工程不利的原则： 对灌溉工程，选取灌溉需水季节径流较枯年份。 对水电工程，选取枯水期较长，径流又较枯的年份。,16,（3）同频率法,（2）同倍比法,按上述原则选定典型年以后，计算设计年径流量 与典型年的年径流量 之比值K。,同频率法也称多倍比法，即将代表年各月的径流量按不同的倍比缩放。,见例4-1,17,第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算,在缺乏实

9、测径流资料时一般用等值线图法和水文比拟法来估算设计年径流。,（一）等值线图法,1、绘制水文特征值等值线图的条件 当影响因素主要是分区性因素时，可作出它的等值线图。对于同时受到两类因素影响的特征值，应设法消除非分区性因素的影响。 水文特征值（如年径流量、时段径流量、年降水量、时段降水量等）的统计参数（均值、Cv)在地区上有渐变规律，可以绘制等值线图。,18,2、多年平均年径流深等值线图的绘制和使用 绘制：一般将流域多年平均径流深点绘在流域面积的形心处。在山区，则点绘在流域的平均高程处。然后绘制等值线图。,使用：1）当流域面积较小，等值线分布较均匀时，由通过流域形心的等值线值确定。2）当流域面积较

10、大，或等值线分布不均匀时，用加权平均法推求。加权平均法计算式,19,小流域不能全部截获地下水，它的多年平均径流量比同一地区中等流域的数值小。因此，小流域使用等值线图时，应适当修正。,3、年径流量变差系数等值线图 年径流深的Cv值，也有等值线图可供查算，方法与年径流均值估算方法类似。,4、年径流Cs值的估算 年径流的Cs值，一般采用Cv的倍比。按照规范规定，一般可采用Cs（2-3）Cv。,20,（二）水文比拟法,水文比拟法是将参证流域的水文资料移置流域上来的一种方法。 这种移置是以设计流域影响径流的各项因素，与参证流域影响径流的各项因素相似为前提。,气候条件 下垫面条件相似 流域面积相差不大,2

11、1,1、直接移置径流深 直接把参证流域的实测年、月径流深移置到设计流域上来。 直接移置的条件： （1）两个流域的年雨量要基本相等； （2）两个流域的自然地理情况相近； （3）两流域面积相差不大。,2、考虑面积修正 当设计流域与参证流域的自然地理情况相近，但面积情况有较大差别时，就不能直接移置。可用面积比修正。,22,例：拟在某河流B断面处筑坝，该断面以上控制流域面积190km，已知该河流B断面上游10km处A断面可作为参政站。A断面处控制面积176km，多年平均流量为4.4m/s，Cv =0.40，Cs=0.80，枯水代表年的年内分配比如下表。试用水文比拟法推求B断面处P=90%的设计年径流量

12、及其年内分配。,90%枯水代表年年内分配比,23,解：（1）参政站多年平均径流深： 参政站 Cv=0.40， 参政站 Cs=0.80,24,（2）用水文比拟法求得 设计站多年平均径流深： 设计站多年平均径流量： 查表可得Cv=0.40，Cs=2Cv=0.80，当P=90%， =0.53,25,根据枯水代表年的年内分配比求B断面处P=90%的设计年径流量年内分配，计算结果见下表。,P=90%的设计年径流量年内分配,26,第四节 枯水径流分析计算,一、概述,当河流的绝大部分水源由地下水补给时，称为枯水径流。 枯水经历的时间称为枯水期，当月平均水量占全年水量的比例小于5时，则属于枯水期。 枯水一般发

13、生在地面径流结束，河网中蓄积的水量全部排出以后。 由于我国冬季降雨远比其它季节少，因而我国的河川径流在冬季主要依靠地下水补给，流量较小。我国大多数河流，枯水径流在一年内出现两次：一次是在10月至次年3、4月的冬季枯水，另一次是夏季的历时短暂的枯水。 枯水径流的大小及枯水经径流的历时，对灌溉、航运、发电、供水等有很大影响。,27,二、枯水径流的频率计算,在有比较充分的资料情况下，同年径流计算一样，用适线法进行计算，但在选择时，要注意一些比较特殊的问题。,（一）枯水流量频率计算,1、资料的选取与审查。 2、当Cs2Cv时，对频率曲线的处理。 3、当Cs0时，对频率曲线的处理。,28,（二）枯水水位

14、频率计算,当水位资料的一致性较差时，应先用流量资料推求设计流量，再通过水位流量关系曲线转换成设计水位。 在进行频率计算时还应注意： （1）水位资料所选取的基准面是否一致。 （2）对于不同基准面，其统计参数也不同。需要对统计参数进行转换。,29,（3）将同一条河流的不同测站统一到同一基准面上。,三、缺乏实测径流资料时设计枯水径流的估算,（一）设计枯水流量的推求,（二）设计枯水位的推求,在缺乏实测资料时，设计枯水位常移用上下游参证站的设计枯水位，但必修加以修正。,1、比降法,30,2、水位相关法,建立设计站和参证站之间水位的相关关系，用参证站水位推求设计站水位。,3、瞬时水位法,四、日平均流量（或水位）历时曲线,是指大于和等于某一数值的流量（或水位）与其在研究时段中出现的累积天数（历时）所点绘而成的曲线。,31,绘制方法： （1）将一年内之日平均流量按从大到小次序排列，并对水位变化幅度分为若干相等组距。 （2）将每一组距流量出现的日数依次累加为累积天数。 （3）以流量为纵坐标，以累积天数为横坐标点绘的曲线，则得日平均流量历时曲线。 流量历时曲线的作用： 可从图上看出一年内超过某一流量出现的总天数，这对航运、灌溉、防汛都有重要的意义。,32,第五节 河流多年平均输沙量的计算,一、影响河流输沙量的因素,（一）流域自然地理特征的影响 （二）流域降雨特性的影响 （