1、第四章第四章 年径流的计算年径流的计算第四章第四章 年径流的计算年径流的计算第一节第一节 概概 述述第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流具有实测径流资料时设计年径流的分析计算的分析计算第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流缺乏实测径流资料时设计年径流量的分析计算量的分析计算第四章第四章 年径流的计算年径流的计算第一节第一节 概概 述述第一节第一节 概概 述述教学内容：教学内容：一、年径流及其特征一、年径流及其特征二、影响年径流的因素二、影响年径流的因素三、设计年径流计算的目的和任务三、设计年径流计算的目的和任务教学要求：教学要求：了解年径流的概念、表示方法、特征、影响因素及计算了解年
2、径流的概念、表示方法、特征、影响因素及计算任务。任务。一、年径流及其特征一、年径流及其特征1 1、定义定义: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。域的年径流量。2 2、表示方法：、表示方法：年径流总量年径流总量(万万m m3 3或亿或亿m m3 3)，年平均流量年平均流量(m(m3 3s)s)年径流深年径流深(mm)(mm)年径流模数年径流模数mm3 3/（s skmkm2 2）日历年度日历年度 112112月月年度年度 水文年度水文年度 以水文现象的循环规律来划分以水文现象的循环规律来划分 水利年度水利年度
3、以水库蓄泄周期来划分的以水库蓄泄周期来划分的第一节第一节 概概 述述3 3、年径流的变化特征、年径流的变化特征（1 1）年内变化）年内变化 丰水期丰水期（洪水期洪水期）和）和枯水期枯水期，或或汛期汛期与与非汛期非汛期。（2 2）年际变化）年际变化 丰水年丰水年 中水年（平水年）中水年（平水年）枯水年枯水年（3 3）年径流的多年变化）年径流的多年变化 丰水年组丰水年组和和枯水年组枯水年组交替出现。交替出现。第一节第一节 概概 述述二、影响年径流的因素二、影响年径流的因素 闭合流域的水量平衡方程闭合流域的水量平衡方程 Y=H-E-Y=H-E-W W 多年平均情况下：多年平均情况下：Y Y0 0=H
4、=H0 0-E-E0 0 气候因素下垫面因素及人类活动影响气候因素为主要因素第一节第一节 概概 述述（一）气候因素对年径流的影响（一）气候因素对年径流的影响 年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度，随流域所在地区不同而有差异。年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度，随流域所在地区不同而有差异。湿润地区湿润地区年降水量对年径流量起着决定性作用，年降水量对年径流量起着决定性作用，干旱地区干旱地区年降水和年蒸发都对年年降水和年蒸发都对年径流量起着相当大的作用。径流量起着相当大的作用。（二）下垫面因素对年径流的影响（二）下垫面因素对年径流的影响 流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖泊、沼泽和流
5、域大小等。流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖泊、沼泽和流域大小等。这些因素对年径流的作用，一方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水这些因素对年径流的作用，一方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水和蒸发等气候条件的改变间接地影响年径流。和蒸发等气候条件的改变间接地影响年径流。（三）人类活动对年径流及年内分配的影响（三）人类活动对年径流及年内分配的影响 人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面。人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面。直接影响直接影响如跨流域引如跨流域引水，水，间接影响间接影响如修建水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地该梯田，浅耕改如修建水库、
6、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地该梯田，浅耕改深耕，植树造林等措施，这些主要是通过改造下垫面的性质而影响年径流量。深耕，植树造林等措施，这些主要是通过改造下垫面的性质而影响年径流量。第一节第一节 概概 述述三、设计年径流计算的目的和任务三、设计年径流计算的目的和任务计算目的：计算目的：为满足国民经济各部门的需水要求，提供在设为满足国民经济各部门的需水要求，提供在设计条件下所需要的年径流资料。计条件下所需要的年径流资料。设计年径流的形式可归纳为两大类：设计年径流的形式可归纳为两大类：（1 1）设计的长期年、月径流系列；）设计的长期年、月径流系列；（2 2）代表年的）代表年的年径流量及其年内分配年
7、径流量及其年内分配。实际代表年实际代表年 代表年代表年 设计代表年设计代表年设计枯水年设计枯水年设计中水年设计中水年设计丰水年设计丰水年第一节第一节 概概 述述第二节第二节 具有实测径流资料时具有实测径流资料时设计年径流的分析计算设计年径流的分析计算第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算教学内容：教学内容：一、年径流资料的审查一、年径流资料的审查二、设计年径流量的计算二、设计年径流量的计算三、设计年径流量年内分配的计算三、设计年径流量年内分配的计算教学要求：教学要求：了解年径流资料审查的内容，掌握具有实测径流资料了解年径流资料审查的内容，掌握
8、具有实测径流资料时设计年径流和设计年径流年内分配的计算方法。时设计年径流和设计年径流年内分配的计算方法。一、年径流资料的审查一、年径流资料的审查（一）资料的可靠性（一）资料的可靠性 审查时可以从径流资料的来源，资料的测验和整编方面，审查时可以从径流资料的来源，资料的测验和整编方面，以及资料的摘录有无问题进行检查，并通过上、下游和干、以及资料的摘录有无问题进行检查，并通过上、下游和干、支流水量平衡检查数据是否合理。支流水量平衡检查数据是否合理。（二）资料的一致性（二）资料的一致性 径流资料的一致性表现在流域气候条件和下垫面条件径流资料的一致性表现在流域气候条件和下垫面条件的稳定性上。如一致性遭到
9、破坏就必须对径流资料进行还原的稳定性上。如一致性遭到破坏就必须对径流资料进行还原计算。计算。（三）资料的代表性（三）资料的代表性 资料的代表性好坏，通常可通过其他长系列的参证资料资料的代表性好坏，通常可通过其他长系列的参证资料来作分析推断。如资料的代表性不够好这时就应当尽量应用来作分析推断。如资料的代表性不够好这时就应当尽量应用相关法插补展延系列，以提高系列的代表性。相关法插补展延系列，以提高系列的代表性。第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算二、设计年径流量的计算二、设计年径流量的计算n 计算时段的确定计算时段的确定 计算设计年径流量时，一
10、般要求计算设计年径流量时，一般要求年年径流量及一些径流量及一些计算时段计算时段的径的径流量达到指定的设计保证率。流量达到指定的设计保证率。根据工程根据工程需要确定需要确定水库：以水库：以灌溉期灌溉期作为径流计算时段作为径流计算时段水电工程：以水电工程：以枯水期枯水期作为径流计算时段作为径流计算时段 计算时段选定后，根据计算时段，将径流资料按水利年度重新进计算时段选定后，根据计算时段，将径流资料按水利年度重新进行整理，构成新的径流计算系列。行整理，构成新的径流计算系列。第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算二、设计年径流量的计算二、设计年径流量
11、的计算n 频率计算（适线法）频率计算（适线法）（一）有较长实测径流资料时（一）有较长实测径流资料时 1 1、计算点绘经验频率点、计算点绘经验频率点 2 2、估算统计参数初值、估算统计参数初值 3 3、适线：、适线：根据根据P-P-曲线与经验点的拟合情况，合理调整统计曲线与经验点的拟合情况，合理调整统计参数，直至曲线与经验点配合最佳为止。参数，直至曲线与经验点配合最佳为止。由最终得到的最佳拟合曲线上即可查得任一设计保由最终得到的最佳拟合曲线上即可查得任一设计保证率对应的设计年径流量。证率对应的设计年径流量。第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
12、（二）具有较短实测年径流资料时（二）具有较短实测年径流资料时 通过设计断面年径流与其参证变量的通过设计断面年径流与其参证变量的相关关系展延相关关系展延年径流年径流系列的长度系列的长度 ，再通过频率计算推求设计年径流量。，再通过频率计算推求设计年径流量。1 1、参证变量的选择、参证变量的选择 参证变量与设计断面径流量在成因上有密切关系。参证变量与设计断面径流量在成因上有密切关系。参证变量与设计断面径流量有较多的同步观测资料。参证变量与设计断面径流量有较多的同步观测资料。参证变量的系列较长，并有较好的代表性。参证变量的系列较长，并有较好的代表性。2 2、年径流系列的展延、年径流系列的展延 利用本站
13、的水位资料延长年径流系列利用本站的水位资料延长年径流系列 。如图如图利用上下游站或邻近河流测站实测径流资料。利用上下游站或邻近河流测站实测径流资料。如图如图利用年降水资料延长设计断面的年径流系列。利用年降水资料延长设计断面的年径流系列。如图如图第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算三、设计年径流量年内分配的计算三、设计年径流量年内分配的计算计算方法：典型缩放法计算方法：典型缩放法1 1典型年的选择典型年的选择 典型年从实测径流资料中选择，并要求符合下述两条典型年从实测径流资料中选择，并要求符合下述两条原则。原则。（1)1)按按水量相近水量相近
14、的原则来选择，即选取年径流量与设计值的原则来选择，即选取年径流量与设计值接近的年份。接近的年份。（2)2)按按对工程不利对工程不利的原则来选择。的原则来选择。同倍比法同倍比法同频率法同频率法典型年典型年设计年设计年第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算2 2同倍比法同倍比法 先求设计年径流量先求设计年径流量W WP P与典型年的年径流量与典型年的年径流量W WD D之比值之比值K Ky y,即即 缩放倍比：缩放倍比：K Ky y=W=Wp p/W WD D 以以K Ky y乘典型年的逐月平均流量，即得设计年径流量过程。乘典型年的逐月平均流量，
15、即得设计年径流量过程。3 3、同频率法（多倍比法）、同频率法（多倍比法）将代表年各月（旬）的径流量将代表年各月（旬）的径流量分段按不同的倍比缩分段按不同的倍比缩放放，使设计年径流年内分配的年及其它各个时段的径流，使设计年径流年内分配的年及其它各个时段的径流量都能符合设计频率。量都能符合设计频率。（4-2）第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算 例如若要求设计最小例如若要求设计最小1 1个月、最小个月、最小3 3个月、最小个月、最小5 5个月个月以及全年的径流量（以及全年的径流量（W W1p1p、W W3p3p、W W5p5p和和W W12p1
16、2p)都符合设计频率，都符合设计频率，则各时段的缩放倍比为则各时段的缩放倍比为 最小最小1 1个月的倍比个月的倍比 最小最小3 3个月其余两个月的倍比个月其余两个月的倍比 最小最小5 5个月其余两个月的倍比个月其余两个月的倍比 全年其余全年其余7 7个月的倍比个月的倍比DDPPWWWWK353535DPWWK111DDPPWWWWK131313DDPPWWWWK512512512第二节第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算具有实测径流资料时设计年径流的分析计算【例例4-14-1】某河某断面有某河某断面有1961196119801980年共年共2020年的逐月径流资料，现拟在该断面年的逐
17、月径流资料，现拟在该断面处兴建水力发电站，需要求出频率为处兴建水力发电站，需要求出频率为90%90%的设计枯水年流量年内分配，频率为的设计枯水年流量年内分配，频率为10%10%的设计丰水年流量年内分配。的设计丰水年流量年内分配。表表4-1 4-1 某河某断面历年逐月平均流量（单位：某河某断面历年逐月平均流量（单位：m m3 3/s/s）枯枯丰丰同倍比法计算结果同倍比法计算结果90%90%设计枯水年：设计枯水年：K K90%90%=Q=Qp p/Q/QD D=106/104=1.02=106/104=1.0210%10%设计丰水年：设计丰水年：K K10%10%=Q=Qp p/Q/QD D=21
18、0/200=1.05=210/200=1.05同频率法计算结果同频率法计算结果90%90%设计枯水年：设计枯水年：K1=27/28=0.96K3-1=(97-27)/(113-28)=0.82K12-3=(10612-97)/(10412-113)=1.0310%10%设计丰水年：设计丰水年：K1=608/620=0.98K3-1=(1282-608)/(1407-620)=0.86K12-3=(21012-1282)/(20012-1407)=1.24第三节缺乏实测径流资料时设计第三节缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算年径流的分析计算第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺
19、乏实测径流资料时设计年径流的分析计算教学内容：教学内容：一、设计年径流量的推求一、设计年径流量的推求二、设计年径流年内分配的计算二、设计年径流年内分配的计算教学要求：教学要求：掌握缺乏实测径流资料时推求设计年径流量的等值线图掌握缺乏实测径流资料时推求设计年径流量的等值线图法和水文比拟法及设计年径流年内分配的计算方法。法和水文比拟法及设计年径流年内分配的计算方法。一、设计年径流量的推求一、设计年径流量的推求QKQPPCV,CS,P（一）等值线图法（一）等值线图法第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算1.1.多年平均径流深的估算多年平均径流深的估
20、算 用等值线图推求缺乏资料的设计流域的多年平均用等值线图推求缺乏资料的设计流域的多年平均径流深时，先在图上描出设计流域的径流深时，先在图上描出设计流域的分水线分水线，然后定，然后定出流域的形心。出流域的形心。分区性因素分区性因素 如：降水、蒸发如：降水、蒸发非分区性因素如：流域面积非分区性因素如：流域面积年径流影响因素年径流影响因素具有地理分布规律第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算(1)(1)在小流域中，流域内通过的等值线很少，甚至没有一在小流域中，流域内通过的等值线很少，甚至没有一条等值线通过，可按通过流域形心的直线距离比例内条等值线通
21、过，可按通过流域形心的直线距离比例内插法，计算流域平均径流深。插法，计算流域平均径流深。如图如图)700800(31700R第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算(2)(2)如果设计流域面积较大，流域内通过多条年径流深等值如果设计流域面积较大，流域内通过多条年径流深等值 线，可以用面积加权法推求流域的平均径流深。线，可以用面积加权法推求流域的平均径流深。如图如图AAAAAAAAAARAARAARAARRnnii432122112500450245040024003502350300第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径
22、流资料时设计年径流的分析计算第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算2.2.年径流年径流C Cv v值的估算值的估算 年径流深的年径流深的C Cv v值，也有等值线图可供查算，方法与年径流均值，也有等值线图可供查算，方法与年径流均值估算方法类似。值估算方法类似。3.3.年径流年径流C Cs s值的估算值的估算 年径流的年径流的C Cs s值，可用水文手册上分区给出的值，可用水文手册上分区给出的C CS S与与C Cv v的比值，的比值，或是用或是用C Cs s2C2Cv v。在确定了年径流的均值、在确定了年径流的均值、C Cv v，C Cs s后，便可借助于查用后，便可借助于查用P-P-
23、型型频率曲线表，确定设计频率的年径流值。频率曲线表，确定设计频率的年径流值。RKRPP第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算（二）水文比拟法（二）水文比拟法 水文比拟法：将参证流域的某一水文特征量移用到设计流域上来的一种水文比拟法：将参证流域的某一水文特征量移用到设计流域上来的一种方法。方法。1.1.多年平均年径流量的计算多年平均年径流量的计算（1 1）直接移用）直接移用 当设计站与参证处于同一河流上下游，并且参证流域面积与设计流域面当设计站与参证处于同一河流上下游，并且参证流域面积与设计流域面积相差不大，或者两站不在一条河流上，但气候与下垫
24、面条件相似时，可积相差不大，或者两站不在一条河流上，但气候与下垫面条件相似时，可直接移用参证站的多年平均年径流深到设计站，即直接移用参证站的多年平均年径流深到设计站，即 R R设设=R=R参参（2 2）修正后移用）修正后移用 当两个流域面积相差较大，或气候与下垫面条件又有一定差异时，要将当两个流域面积相差较大，或气候与下垫面条件又有一定差异时，要将参证流域的多年平均流量修正后再移用过来，即参证流域的多年平均流量修正后再移用过来，即（48）第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算 Q Q设设K KR RQ Q参参式中式中 K KR R考虑不同因素
25、影响时的修正系数。考虑不同因素影响时的修正系数。如果只考虑面积不同的影响，则如果只考虑面积不同的影响，则式中式中 F F设、设、F F参参设计流域与参证流域的面积。设计流域与参证流域的面积。如果考虑设计流域与参证流域上的多年平均降雨量的不同，但径流系数如果考虑设计流域与参证流域上的多年平均降雨量的不同，但径流系数接近时，其修正系数为接近时，其修正系数为式中设、参式中设、参设计流域及参证流域的多年平均年降雨量。设计流域及参证流域的多年平均年降雨量。参设FFKR参设HHKR（）（）（）（）（）（）第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算2.2.年径
26、流变差系数年径流变差系数C CV V的估算的估算 移用参证流域的年径流移用参证流域的年径流C CV V值时要求满足下列条件：值时要求满足下列条件：两站所控制的流两站所控制的流域特征大致相似；域特征大致相似；两流域属于同一气候区。如果考虑影响径流的因素两流域属于同一气候区。如果考虑影响径流的因素有差异时，可采用修正系数有差异时，可采用修正系数K,K,则设计流域年径流深变差系数为则设计流域年径流深变差系数为 C CVYVY设设=KC=KCVYVY参参式中式中 C CVHVH设设、C CVHVH参参设计流域及参证流域年降雨量的变差系数。设计流域及参证流域年降雨量的变差系数。C CVYVY设设、C C
27、VYVY参参设计流域及参证流域年径流深的变差系数。设计流域及参证流域年径流深的变差系数。参设VHVHCCK（412）（413）第三节第三节 缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算3.3.年径流量偏态系数年径流量偏态系数C CS S的估算的估算 在实际工作中，常采用在实际工作中，常采用C CS S=2C=2CV V。二、设计年径流年内分配的计算二、设计年径流年内分配的计算 查各省（区）水文手册、水文图集或水资源分析成果中查各省（区）水文手册、水文图集或水资源分析成果中各分区的各种年型的典型分配过程。各分区的各种年型的典型分配过程。第三节第三节 缺乏实测径流资
28、料时设计年径流的分析计算缺乏实测径流资料时设计年径流的分析计算课堂练习课堂练习一、选择题一、选择题、径流是由降水形成的，故年径流与年降水量的关系（）。、径流是由降水形成的，故年径流与年降水量的关系（）。a a、一定密切；、一定密切；b b、一定不密切；、一定不密切；c c、在湿润地区密切；、在湿润地区密切；d d、在干旱地区密切。、在干旱地区密切。、人类活动对流域多年平均降水量的影响一般（）。、人类活动对流域多年平均降水量的影响一般（）。a a、很显著；、很显著；b b、显著；、显著；c c、不显著；、不显著；d d、根本没影响。、根本没影响。、一般情况下，对于大流域由于下述原因，从而使径流的
29、年际、一般情况下，对于大流域由于下述原因，从而使径流的年际、年内变化减小（）。年内变化减小（）。a a、调蓄能力弱，各区降水相互补偿作用大；、调蓄能力弱，各区降水相互补偿作用大；b b、调蓄能力强，各区降水相互补偿作用小；、调蓄能力强，各区降水相互补偿作用小；c c、调蓄能力弱，各区降水相互补偿作用小；、调蓄能力弱，各区降水相互补偿作用小；d d、调蓄能力强，各区降水相互补偿作用大。、调蓄能力强，各区降水相互补偿作用大。c cc cd d4 4、某流域根据实测年径流系列资料，经频率分析计算（配、某流域根据实测年径流系列资料，经频率分析计算（配线）确定的频率曲线线）确定的频率曲线如图所示如图所示
30、，则推求出的二十年一遇的设，则推求出的二十年一遇的设计枯水年的年径流量为计枯水年的年径流量为()()。a a、Q1Q1 b b、Q2Q2 c c、Q3Q3 d d、Q4 Q4 5 5、在设计年径流的分析计算中，把短系列资料展延成长系、在设计年径流的分析计算中，把短系列资料展延成长系列资料的目的是列资料的目的是()()。a a、增加系列的可靠性；、增加系列的可靠性；b b、增加系列的一致性；、增加系列的一致性；c c、增加系列的代表性；、增加系列的代表性；d d、考虑安全。、考虑安全。6 6、某流域多年平均径流深等值线图、某流域多年平均径流深等值线图如图所示如图所示，该流域的多，该流域的多年平均
31、年径流深年平均年径流深y y0 0为为()()。a a、y y0 0=y=y0303；b b、y y0 0=y=y0202；c c、y y0 0=y=y0101；d d、y y0 01/31/3（y y0101+y y0202+y+y0303）d dc cb b课堂练习课堂练习二、问答题二、问答题、某流域下游有一个较大的湖泊与河流连通，后经人工围垦湖、某流域下游有一个较大的湖泊与河流连通，后经人工围垦湖面缩小很多。试定性地分析围垦措施对正常年径流量、径流年际面缩小很多。试定性地分析围垦措施对正常年径流量、径流年际变化和年内变化有何影响？变化和年内变化有何影响？答：由于水面蒸发减小，使年径流增加；由于调蓄能力减小，答：由于水面蒸发减小，使年径流增加；由于调蓄能力减小，使年际、年内变化加剧使年际、年内变化加剧。、推求设计年径流量的年内分配时，应遵循什么原则选择典型、推求设计年径流量的年内分配时，应遵循什么原则选择典型年？年？答：答：（1)1)按水量相近的原则来选择，即选取年径流量与设计值按水量相近的原则来选择，即选取年径流量与设计值接近的年份。接近的年份。（2)2)按对工程不利的原则来选择。按对工程不利的原则来选择。课堂练习课堂练习谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生
