水文學(xué)第四章

水文學(xué)第四章第一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三2第四章 年徑流分析與計(jì)算第一節(jié)概述：年徑流變化及其影響因素第二節(jié)設(shè)計(jì)年徑流量第三節(jié)徑流的年內(nèi)分配第二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三3第一節(jié) 概述：年徑流變化及其影響因素內(nèi)容提要：年徑流與年徑流量徑流的年際變化和年內(nèi)變化徑流變化的影響因素年徑流分析計(jì)算的目的和內(nèi)容第三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三4一、徑流與年徑流在河槽里運(yùn)動(dòng)的水流叫做河川徑流，簡(jiǎn)稱徑流。徑流量的表示方法：（1）徑流總量W(m3)：（2）時(shí)段平均流量(m3／s)（3）流域徑流深R(mm)（4）流域徑流模數(shù)M（L/s﹒km2）Q第四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三5徑流總量與平均流量的關(guān)系為：式中－計(jì)算時(shí)段。根據(jù)工程設(shè)計(jì)的需要，可分別采用年、季或月，則其相應(yīng)的徑流分別稱為年徑流、季徑流或月徑流。第五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三6年徑流的年度選擇

日歷年度：即每年1-12月為一個(gè)完整的年份。整編刊布的水文資料如《水文年鑒》上刊布的數(shù)據(jù)是按日歷年分界的.水文年度：在水文計(jì)算中，年徑流通常是按照水文年度統(tǒng)計(jì)的。一個(gè)水文年度內(nèi)的徑流應(yīng)該是該水文年度的降水所產(chǎn)生的。一般以水庫(kù)供水期末所在月的月末作為劃分一年的分界點(diǎn)。第六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三7二、徑流的年內(nèi)變化和年際變化

1、徑流的年內(nèi)變化（年內(nèi)分配）豐水期（或洪水期，汛期）枯水期（非汛期）我國(guó)河流徑流年內(nèi)變化特點(diǎn)：洪水發(fā)生在夏秋季，主要由流域內(nèi)的暴雨造成，而枯水期則出現(xiàn)在干旱少雨的冬春季節(jié)，枯水徑流主要靠流域內(nèi)的地下水補(bǔ)給。第七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三82、徑流的年際變化我們把年平均流量較大的那些年份稱為豐水年年平均流量較小的那些年份稱為枯水年年平均流量接近于多年平均值的那些年份稱為平水年，年徑流的年際變化帶有明顯的隨機(jī)性。第八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三9三、影響年徑流的因素1.分析和研究影響年徑流的因素的目的2.氣候因素對(duì)年徑流的影響3.流域下墊面因素對(duì)年徑流的影響4.人類活動(dòng)對(duì)年徑流的影響直接影響間接影響第九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三10四、年徑流分析計(jì)算的目的和內(nèi)容

1、年徑流分析計(jì)算的目的

推求不同保證率的年徑流量及其分配過(guò)程2、年徑流分析計(jì)算的內(nèi)容(1)基本資料信息的搜集和復(fù)查(2)年徑流量的頻率分析計(jì)算(3)提供設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配(4)對(duì)分析成果進(jìn)行合理性檢查第十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三11第二節(jié)設(shè)計(jì)年徑流量一、有較長(zhǎng)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算二、資料不足情況下設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算三、缺乏實(shí)測(cè)徑流資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流量的估算第十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三12內(nèi)容提要：（一）徑流資料的審查（二）年徑流的頻率計(jì)算（三）成果合理性分析一、有較長(zhǎng)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算第十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三13(一)徑流資料的審查可靠性一致性：還原計(jì)算3.代表性:（1）進(jìn)行年徑流的周期性分析（2）與更長(zhǎng)系列參證變量進(jìn)行比較（二）年徑流的頻率計(jì)算（三）成果合理性分析第十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三14關(guān)鍵是展延年徑流系列的長(zhǎng)度。方法的實(shí)質(zhì)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。二、資料不足情況下設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算第十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三151、參證變量的選擇

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)具備下列條件：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)斷面徑流量有較多的同步觀測(cè)資料。③參證變量的系列較長(zhǎng)，并有較好的代表性。第十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三16（1）利用參證站（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2、年徑流系列的展延方法：利用設(shè)計(jì)站與參證站相同年份流量之間的關(guān)系來(lái)展延，實(shí)際工作中多用年徑流模數(shù)M或年徑流深度R進(jìn)行相關(guān)分析，一般先進(jìn)行圖解分析，點(diǎn)繪相關(guān)圖，目估定出平均關(guān)系曲線。如果點(diǎn)據(jù)相當(dāng)分散，可采用相關(guān)計(jì)算以確定回歸方程。求出設(shè)計(jì)站徑流展延系列后，再進(jìn)行頻率分析。第十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三17甲站與乙站年徑流量相關(guān)圖第十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三18說(shuō)明：如果缺少整年的實(shí)測(cè)資料，或?qū)崪y(cè)年數(shù)很短，在繪制相關(guān)圖時(shí)難以定線，可考慮利用月徑流量或季徑流量之間的關(guān)系來(lái)展延系列。例題【例題4.1】【例題4.2】第十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三19（2）利用年降水資料延長(zhǎng)設(shè)計(jì)斷面的年徑流系列某站年降雨徑流相關(guān)圖第十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三20三、缺乏實(shí)測(cè)徑流資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流量的估算通過(guò)間接的辦法求得年徑流的統(tǒng)計(jì)參數(shù)值（，Cv，Cs），然后通過(guò)年徑流的理論頻率曲線法求得制定頻率的設(shè)計(jì)年徑流量。第二十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三21等值線圖法水文比擬法徑流系數(shù)法經(jīng)驗(yàn)公式法水文查勘法第二十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三221、參數(shù)等值線圖法

把相同數(shù)值的點(diǎn)連接起來(lái)的線叫等值線。在地圖上把觀測(cè)到的水文特征值標(biāo)記出來(lái)，然后把相同數(shù)值的各點(diǎn)連成等值線，即可構(gòu)成該特征值的等值線圖。水文特征值的等值線圖表示水文特征值的地理分布規(guī)律。第二十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三23

由于徑流量的多寡與流域面積的大小有直接關(guān)系，為了消除這項(xiàng)影響，多年平均年徑流量等值線圖一般以徑流深或徑流模數(shù)為度量單位。第二十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三24應(yīng)用等值線圖推求多年平均年徑流深時(shí)，先在圖上勾繪出研究流域的分水線，再找出流域的形心，然后根據(jù)等值線內(nèi)插讀出形心處的多年平均年徑流深值。如果流域面積較大或地形復(fù)雜，等值線分布不均勻，也可用加權(quán)平均法推算。第二十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三25（1）年徑流均值的估算用面積加權(quán)法求流域平均徑流深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。大流域第二十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三26用直線內(nèi)插法求流域平均徑流

在小流域中，流域內(nèi)通過(guò)的等值線很少，甚至沒(méi)有一條等值線通過(guò)，可按通過(guò)流域形心的直線距離比例內(nèi)插法，計(jì)算流域平均徑流深。第二十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三27等值線圖法一般對(duì)大流域查算的結(jié)果精度高一些。對(duì)于小流域，因小流域可能不閉合和河槽下切不深，不能匯集全部地下徑流，所以使用等值線圖有可能導(dǎo)致結(jié)果偏大或偏小。因此，小流域應(yīng)用參數(shù)等值線圖時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，分析論證數(shù)據(jù)的合理性，并結(jié)合具體條件加以適當(dāng)修正。第二十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三28

年徑流深均值確定以后，可通過(guò)下列關(guān)系確定年徑流量：

W＝KRA式中W--年徑流量，m3R--年徑流深，mm；

A--流域面積，km2；

K--單位換算系數(shù)，采用上述各單位時(shí)，K＝1000。第二十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三29（2）年徑流Cv值的估算年徑流深的Cv值，也有等值線圖可供查算，方法與年徑流均值估算方法類似…

第二十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三30（3）年徑流Cs值的估算年徑流的Cs值，一般采用Cv的倍比。按照規(guī)范規(guī)定，一般可采用Cs＝2～3Cv。在確定了年徑流的均值、Cv，Cs后，便可借助于查用P-Ⅲ型頻率曲線表，繪制出年徑流的頻率曲線，確定設(shè)計(jì)頻率的年徑流值。第三十頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三312、水文比擬法與研究流域有相似自然地理特征的流域稱為相似流域（即參證流域）。水文比擬法就是以流域間的相似性為基礎(chǔ)，將相似流域的水文資料移用至研究流域的一種簡(jiǎn)便方法。第三十一頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三321）直接移用徑流深或徑流模數(shù)2）用降雨量修正徑流深3）移用參證流域的年降雨徑流相關(guān)圖4）移用參證流域的次降雨徑流相關(guān)圖5）年徑流的Cv值可以直接采用，一般無(wú)須進(jìn)行修正，并取用Cs＝2～3Cv。第三十二頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三333、徑流系數(shù)法即利用年降雨量的多年平均值乘以徑流系數(shù)推求多年平均徑流量。可由下式計(jì)算之：W＝1000×α×P×F

式中W——多年平均徑流總量，m3

α——該地區(qū)年徑流系數(shù)；

P——研究地區(qū)多年平均降雨量（mm）；

F——研究流域的集水面積（km2）。本方法計(jì)算成果的準(zhǔn)確程度取決于徑流系數(shù)，如所選徑流系數(shù)精度較高可獲比較正確的結(jié)果。第三十三頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三344、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。

5.水文查勘法

為滿足工程設(shè)計(jì)或規(guī)劃的需要，為慎重起見(jiàn)一般不只用一種方法計(jì)算，往往運(yùn)用幾種方法推算的成果相互驗(yàn)證，以保計(jì)算成果的精度。第三十四頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三35第三節(jié)徑流的年內(nèi)分配一、概述（一）徑流的年內(nèi)分配及其表示1．徑流的年內(nèi)分配2．徑流的年內(nèi)分配的表示方法1）流量過(guò)程線2）流量（水位）歷時(shí)曲線（二）設(shè)計(jì)年徑流時(shí)程分配與工程規(guī)模的關(guān)系

第三十五頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三36二、有長(zhǎng)期實(shí)測(cè)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流量年內(nèi)分配的確定（一）設(shè)計(jì)代表年法（二）全系列法（三）實(shí)際代表年法（四）虛擬年法第三十六頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三37（一）設(shè)計(jì)代表年法

設(shè)計(jì)代表年法的實(shí)質(zhì)是在長(zhǎng)系列徑流資料中選擇一個(gè)典型的年內(nèi)分配過(guò)程，并按此典型計(jì)算設(shè)計(jì)年徑流量的年內(nèi)分配。第三十七頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三38

1、代表年（典型年）的選擇

從實(shí)測(cè)徑流資料中選擇某一年（稱為典型年）的年內(nèi)分配作為典型,其選擇原則有二：（1）選取年徑流量與設(shè)計(jì)值相接近的實(shí)際年份作為典型年（2）選取對(duì)工程較為不利的年份作為典型年第三十八頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三392、設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配的計(jì)算

將設(shè)計(jì)年徑流量按典型年的月徑流過(guò)程進(jìn)行分配。常用的是同倍比法。

K=Q年設(shè)/Q年典

或

K=W年設(shè)/W年典

K稱為縮放倍比。

然后以K分別乘典型年各月的徑流量，就得到設(shè)計(jì)年徑流的年內(nèi)分配?！纠?.3】第三十九頁(yè)，共四十頁(yè)，編輯于2023年，星期三40三、缺乏長(zhǎng)期實(shí)測(cè)資料時(shí)設(shè)