第六章年徑流分析與計(jì)算21-22

第六章年徑流分析與計(jì)算1、設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算的目的和內(nèi)容2、影響年徑流的因素3、具有較長(zhǎng)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算4、短缺資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算5、設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配6、年際連續(xù)枯水段徑流分析7、設(shè)計(jì)枯水流量分析計(jì)算PrinciplesofHydrologyandHydrologicalSurvey第一節(jié)設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算的目的和內(nèi)容一、幾個(gè)概念年徑流量：在某一個(gè)年度內(nèi)，通過(guò)河流某一斷面的水量（在水文水利計(jì)算中，它是按水文年度或水利年度統(tǒng)計(jì)的）。水文年度起訖日期是根據(jù)水文循環(huán)規(guī)律來(lái)劃分。水利年度則以水庫(kù)開(kāi)始蓄水的時(shí)間為起點(diǎn)。二、徑流特性年徑流量是大致以年為周期的汛期與枯水期水量所組成（季節(jié)分配）年徑流量的年際變化隨地區(qū)而異，我國(guó)北方河流變化較大，南方河流變化較小。（地區(qū)分布）年徑流量系列中，有枯水年組和豐水年組交替變化現(xiàn)象。（周期性）第二節(jié)影響年徑流的因素一、研究年徑流影響因素的意義1、可從物理成因方面去深入探討徑流變化規(guī)律2、在徑流資料短缺時(shí)，可利用與徑流有關(guān)因素之間的關(guān)系來(lái)推估徑流特征值。二、多年平均徑流量的影響因素氣候、流域自然地理（地形、植被、土壤、地質(zhì)等）三、年徑流量的影響因素氣候、年降水量（決定性因素）、蒸發(fā)四、徑流年內(nèi)分配的影響因素各項(xiàng)氣候因素、天然和人工調(diào)節(jié)、氣候、流域土壤和水文地質(zhì)條件五、枯水期徑流量的影響因素枯水期徑流量主要來(lái)源于流域蓄水量、枯水期降水湖泊、沼澤、水庫(kù)、流域的水文地質(zhì)與土壤條件等第三節(jié)具有較長(zhǎng)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算所謂較長(zhǎng)年徑流系列是指設(shè)計(jì)代表站斷面或參證流域斷面有實(shí)測(cè)徑流系列，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于20年。一、水文資料的審查1、資料的可靠性審查水位資料、水位流量關(guān)系曲線、水量平衡審查2、資料一致性審查是否為同一成因3、資料代表性的審查樣本分布參數(shù)與總體參數(shù)的接近程度由于總體分布參數(shù)未知，故常用更長(zhǎng)系列的分布參數(shù)來(lái)衡量，因此需要選擇參證變量，而參證變量必須具備：（1）設(shè)計(jì)變量與參證變量的時(shí)序變化具有同步性（2）參證變量的長(zhǎng)系列本身具有較高的代表性

二、設(shè)計(jì)長(zhǎng)期年年、月徑流量系列的選擇1、代表段的選?。ㄔO(shè)計(jì)年、月徑流系列）包括豐、平、枯水年，有一個(gè)或幾個(gè)調(diào)節(jié)周期分布參數(shù)與長(zhǎng)系列接近2、計(jì)算設(shè)計(jì)保證率下的庫(kù)容根據(jù)歷年逐月徑流過(guò)程和用水過(guò)程，可計(jì)算逐年所需的庫(kù)容值將庫(kù)容值由小到大排列，繪制頻率曲線在頻率曲線上查對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)保證率下的庫(kù)容————長(zhǎng)系列操作法、時(shí)歷法或綜合法、長(zhǎng)期年法（此法概念明確，但對(duì)水文資料要求較高，必須提供設(shè)計(jì)年、月徑流量系列，同時(shí)計(jì)算工作量太大，故工程一般采用實(shí)際代表年法或設(shè)計(jì)代表年法）第四節(jié)短缺資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算短缺徑流資料的情況可分為兩種：一種是設(shè)計(jì)代表站只有短系列徑流實(shí)測(cè)資料（n<20)

(工作重點(diǎn)是設(shè)法展延徑流系列的長(zhǎng)度

)一種是設(shè)計(jì)斷面附近完全沒(méi)有徑流實(shí)測(cè)資料(主要工作是間接地進(jìn)行年徑流估算

)一、有較短年徑流系列時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算

本法的關(guān)鍵是展延年徑流系列的長(zhǎng)度。方法的實(shí)質(zhì)就是尋求與設(shè)計(jì)斷面徑流有密切關(guān)系并有較長(zhǎng)觀測(cè)系列的參證變量，通過(guò)設(shè)計(jì)斷面年徑流與其參證變量的相關(guān)關(guān)系，將設(shè)計(jì)斷面年徑流系列適當(dāng)加以延長(zhǎng)至規(guī)范要求的長(zhǎng)度。最常采用的參證變量有：設(shè)計(jì)斷面的水位、上下游測(cè)站或鄰近河流測(cè)站的徑流量、流域的降水量。

參證變量應(yīng)具備下列工作：（1）參證變量與設(shè)計(jì)斷面徑流量在成因上有密切關(guān)系。（2）參證變量與設(shè)計(jì)斷面徑流有較多的同步觀測(cè)資料。（3）參證變量的系列較長(zhǎng)，并有較好的代表性。（一）利用本站的水位資料延長(zhǎng)年徑流系列

水位~流量關(guān)系曲線

（二）利用上下游站或鄰近河流測(cè)站實(shí)測(cè)徑流資料，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)斷面的徑流系列

（三）利用年降水資料延長(zhǎng)設(shè)計(jì)斷面的年徑流系列

（四）注意事項(xiàng)1、盡量避免遠(yuǎn)距離測(cè)驗(yàn)資料的輾轉(zhuǎn)相關(guān)。2、系列外延的幅度不宜過(guò)大。二、缺乏實(shí)測(cè)徑流資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流量的估算

無(wú)法外延其系列，只能利用一些間接的方法，對(duì)其設(shè)計(jì)徑流量。采用這種方法的前提是設(shè)計(jì)流量所在的區(qū)域內(nèi)，有水文特征值的綜合分析成果，或在水文相似區(qū)內(nèi)有徑流系列較長(zhǎng)的參證站可利用。（一）參數(shù)等值線圖法

根據(jù)年徑流深均值等值線圖，可以查得設(shè)計(jì)流域年徑流深的均值，然后乘以流域面積，即得設(shè)計(jì)流域的年徑流量。如果設(shè)計(jì)流域內(nèi)通過(guò)多條年徑流深等值線，可以用面積加權(quán)法推求流域的平均徑流深，其計(jì)算公式為：

Ri——分塊面積的平均徑流深mm,Ai——分塊面積,km2

R——流域平均徑流深，mm

（二）經(jīng)驗(yàn)公式法年徑流的地區(qū)綜合，也常以經(jīng)驗(yàn)公式表示。這類公式主要是與年徑流影響因素建立關(guān)系。例如，多年徑流均值的經(jīng)驗(yàn)公式有如下類型：或

（三）水文比擬法水文比擬法是無(wú)資料流域移置（經(jīng)過(guò)修正）水文相似區(qū)內(nèi)相似流域的實(shí)測(cè)水文特征值的常用方法，特別適用于年徑流的分析估算。本法的要點(diǎn)是將參證站的徑流特征值，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男拚笠朴糜谠O(shè)計(jì)斷面。當(dāng)設(shè)計(jì)流域無(wú)徑流資料時(shí)，亦可采用降水參變量。年徑流移置的形式如下：K1、K2分別為流域面積和年降水量的修正系數(shù)

分別為設(shè)計(jì)流域和參證流域的多年平均流量，m3/s

如果參證站已有年徑流分析成果，也可以用下列公式，將參證站的設(shè)計(jì)年徑流直接移用于設(shè)計(jì)流域。

第五節(jié)設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配年徑流的時(shí)程分配與工程規(guī)律和水資源利用程度關(guān)系很大。如何確定一個(gè)合理的設(shè)計(jì)年徑流分配過(guò)程，常用下列幾種方法：一、代表年法采用按比例縮放代表年徑流過(guò)程的方法，來(lái)確定設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配。代表年法比較直觀和簡(jiǎn)便，采用較廣。1、代表年的選擇（1）根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，查年徑流頻率曲線，確定設(shè)計(jì)年徑流量

或（2）在實(shí)測(cè)年徑流資料（或）中，選出年徑流量接近或2、年徑流時(shí)程分配計(jì)算并求出設(shè)計(jì)年徑流或與實(shí)測(cè)年徑流的比例系數(shù)

K。二、虛擬年法年徑流的時(shí)程分配可采用一種多年平均情況，即年和各月的徑流均采用多年平均值，并列出豐、平、枯水三種代表年的年徑流及按月時(shí)程分配。這種年徑流的時(shí)程分配型式，不是來(lái)自代表年份，而是代表多年的統(tǒng)計(jì)特征，是一種虛擬的年份，故稱虛擬年法。三、全系列法將全部年、月徑流資料，按工程運(yùn)行進(jìn)行全面的操作運(yùn)算，以檢驗(yàn)有多少年份設(shè)計(jì)任務(wù)不遭到破壞，從而較準(zhǔn)確地評(píng)定出工程的保證率或破壞率。四、水文比擬法對(duì)缺乏實(shí)測(cè)徑流資料的設(shè)計(jì)流域，其設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配，主要采用水文比擬法推求，即將水文相似區(qū)內(nèi)參證站各種代表年的徑流分配過(guò)程，經(jīng)修正后移用于設(shè)計(jì)流域。

第六節(jié)年際連續(xù)枯水段徑流分析在大型蓄水工程，不僅要考慮年徑流設(shè)計(jì)值，而且要考慮年際連續(xù)枯水段出現(xiàn)的情況。在水資料利用工程中需要考慮的問(wèn)題主要有：（1）對(duì)已出現(xiàn)的某一連續(xù)枯水段的重現(xiàn)期如何確定（2）連續(xù)枯水段的頻率曲線如何分析計(jì)算

（一）連續(xù)枯水段的定義與選樣1、連續(xù)枯水段定義：凡低于年徑流均值的年份，均作為枯水年份。連續(xù)發(fā)生幾個(gè)枯水年份，稱枯水段。

2、連續(xù)枯水段選樣將全部年徑流系列N年中長(zhǎng)度為n（n=2、3、4、…）的連續(xù)枯水段一一選出，組成一個(gè)新系列

二、連續(xù)枯水段的重現(xiàn)期考證1、歷史資料考證法2、樹(shù)木年輪法3、隨機(jī)模擬法三、連續(xù)枯水段的頻率分析當(dāng)連續(xù)枯水段徑流系列組成以后，亦可依年徑流頻率分析方法進(jìn)行，但系列的排序，習(xí)慣上按由小到大。經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)的繪點(diǎn)位置，仍按數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算，即：

第七節(jié)設(shè)計(jì)枯水流量分析計(jì)算

枯水流量也稱最小流量，是河川徑流的一種特殊形態(tài)。時(shí)段枯水流量與時(shí)段徑流在分析方法上沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，主要在選樣方法上有所不同。時(shí)段徑流在時(shí)序上往往是固定的，而枯水流量則在一年中選其一年中最小值，在時(shí)序上是變動(dòng)的。一、有實(shí)測(cè)水文資料時(shí)的枯水流量計(jì)算當(dāng)設(shè)計(jì)代表站有長(zhǎng)系列實(shí)測(cè)徑流資料時(shí)，可按年最小選樣原則，選取一年中最小的時(shí)段徑流量，組成樣本系列?？菟髁砍２捎貌蛔愀怕蕅，即以小于和等于該徑流的概率來(lái)表示，它和年最大選樣的概率P有q=1-P。因此在系列排隊(duì)時(shí)按由小到大排列。也采用P—Ⅲ型頻率曲線適線。如出現(xiàn)時(shí)段徑流量為零的現(xiàn)象，則須參閱含零項(xiàng)的頻率分析方法。下面介紹一種簡(jiǎn)易方法：

當(dāng)設(shè)系列的全部項(xiàng)數(shù)為n，其中非零項(xiàng)數(shù)為k，零值項(xiàng)數(shù)為n-k。