設(shè)計(jì)年徑流.ppt

1、工程水文學(xué),第五章 設(shè)計(jì)年徑流,第一節(jié) 設(shè)計(jì)年徑流分析計(jì)算的目的和內(nèi)容 在一定時(shí)段內(nèi)，通過(guò)河流某斷面的累積水量稱為徑流量W（m3）；也可以用時(shí)段平均流量Q（m3/s）或流域徑流深 R（mm）來(lái)表示。徑流量與流量之間的關(guān)系： 年徑流（T=年） 季徑流 （T=季） 月徑流（ T=月）,一、徑流特性 1. 徑流季節(jié)分配 豐水期和枯水期、汛期和非汛期 2. 徑流的地區(qū)分布 豐水帶、少水帶 3. 徑流的周期性 豐水期和枯水期交替出現(xiàn)（一年內(nèi)） 連續(xù)豐水年和連續(xù)枯水年交替出現(xiàn),二、年徑流分析計(jì)算的目的和內(nèi)容 （一）目的： 設(shè)計(jì)年徑流是衡量過(guò)程規(guī)模和確定水資源利用程度的重要指標(biāo)。 設(shè)計(jì)保證率（p）：水資源利

2、用工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，反映了水資源的利用程度，即工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的既定目標(biāo)不被破壞的年數(shù)占運(yùn)用年數(shù)的百分比。例如，灌溉設(shè)計(jì)保證率表示設(shè)計(jì)灌溉用水量全部滿足的年數(shù)占工程運(yùn)用總年數(shù)的百分比。 破壞率（q）：分析枯水期和最小流量時(shí)用 p = 1-q,（a）與（b）的年平均流量Q及需水量過(guò)程QR均相等而徑流年內(nèi)分配過(guò)程不同，所需庫(kù)容也有差別（VV）。如果有20年的年徑流資料和用水資料，就可以求出20個(gè)大小不同的庫(kù)容（V1、V2、V3、.、Vn），用多大的庫(kù)容來(lái)設(shè)計(jì)水庫(kù)呢？庫(kù)容大，保證率高，投資大；庫(kù)容小， 投資少 ，但保證率低。,（二）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. 年徑流頻率分

3、析計(jì)算 3. 提供設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配 4. 枯水流量分析 5. 成果合理性檢驗(yàn),第二節(jié) 有較長(zhǎng)資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算 實(shí)測(cè)年徑流系列不小于20年。 一、資料“三性”審查 可靠性 測(cè)驗(yàn)和整編的正確性 一致性 資料是否來(lái)自同一氣候、下墊面條件和同一測(cè)站。人類活動(dòng)的影響最顯著。 代表性 樣本接近總體的程度，即樣本系列的大小，一般系列越長(zhǎng)，代表性越好。,分析資料的代表性： 1. 進(jìn)行年徑流的周期性分析 分析資料的豐水段（年組）、平水段、枯水段的分布。 2. 與更長(zhǎng)系列參證變量進(jìn)行比,二、年徑流的頻率分析 1. 選擇 日歷年、水利年度 2. 線型與參數(shù)估計(jì) 一般是P型，但經(jīng)過(guò)論證也可采用其他線型

4、 x、Cv用矩法估計(jì)，Cs =23Cv 側(cè)重考慮平、枯水年份年徑流點(diǎn)群的趨勢(shì)。 3. 其他注意事項(xiàng) （1）參數(shù)的定量應(yīng)注意地區(qū)綜合分析成果 （2）歷史枯水年徑流的考證和引用,第三節(jié) 短缺資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流頻率分析計(jì)算 1. 設(shè)計(jì)代表站只有短系列徑流實(shí)測(cè)資料（n20） 設(shè)法展延徑流系列的長(zhǎng)度。 2. 設(shè)計(jì)斷面附近完全沒(méi)有徑流實(shí)測(cè)資料 利用年徑流統(tǒng)計(jì)參數(shù)的地理分布規(guī)律，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)年徑流頻率分析方法 關(guān)鍵：展延年徑流系列。 方法：建立設(shè)計(jì)斷面年徑流與參證變量（有較長(zhǎng)觀測(cè)系列）的相關(guān)關(guān)系，來(lái)適當(dāng)展延設(shè)計(jì)斷面年徑流系列至規(guī)范要求長(zhǎng)度。 常用的參證變量：設(shè)計(jì)斷面的水位

5、、上下游測(cè)站或鄰近河流測(cè)站的徑流量、流域的降雨量等。,參證變量應(yīng)具備的條件： 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；,（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 （二）利用上下游站或鄰近站實(shí)測(cè)徑流資料，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)斷面的徑流資料,（三）利用年降雨資料延長(zhǎng)設(shè)計(jì)斷面的年徑流系列 利用降雨（具有較長(zhǎng)的觀測(cè)系列）與徑流的良好關(guān)系。一般應(yīng)用流域面平均雨量。 （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) C參C2 C1 C設(shè) 2. 系列外延的幅度不宜過(guò)大，一般控制在不超過(guò)實(shí)測(cè)系列

6、的50%。,http:/www.gz- ,二、缺乏實(shí)測(cè)徑流資料時(shí)設(shè)計(jì)年徑流的估算 方法：間接方法估算設(shè)計(jì)徑流量 前提：設(shè)計(jì)流域所在區(qū)域內(nèi)，有水文特征值（例如年徑流深均值、Cv、Cs等）的綜合分析成果（等值線圖），或在水文相似區(qū)內(nèi)有徑流系列較長(zhǎng)的參證站可資利用。,（一）參數(shù)等值線圖法 1. 年徑流均值的估算 利用年徑流深等值線圖。,2. 年徑流Cv值的估算 查Cv值等值線，按比例內(nèi)插流域重心的Cv值。 3.年徑流Cs值的估算 Cs=23Cv 年徑流均值 + Cv + Cs + P型曲線表，繪制年徑流頻率曲線，確定設(shè)計(jì)頻率的年徑流值。,（二）經(jīng)驗(yàn)公式法 建立年徑流與其影響因素之間的關(guān)系。例如，多年

7、徑流均值的經(jīng)驗(yàn)公式 （三）水文比擬法 用于無(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 要點(diǎn)：將參證站的徑流特征值，經(jīng)過(guò)適當(dāng)修正后移用于設(shè)計(jì)斷面。 進(jìn)行修正的參變量：流域面積和多年平均降雨量,三、流量歷時(shí)曲線的繪制 流量歷時(shí)曲線是累積徑流發(fā)生時(shí)間的曲線，表示等于或超過(guò)某一流量的時(shí)間百分?jǐn)?shù),http:/www.gz- ,第四節(jié) 設(shè)計(jì)年徑流的時(shí)程分配 河川徑流的時(shí)程分配，一般是按其各月的徑流分配比來(lái)表示。,一、代表年法 按比例縮放代表年徑流過(guò)程 （一）代表年的選擇 （1）流量相近原則：選擇與設(shè)計(jì)年徑流量大小相近的年。 （2）對(duì)工程不利的原則：比如供水期徑流較小的年份。 （3）根據(jù)豐

8、平枯（如p=20%、50%、80%或p=25%、50%、75%）不同年份，以及不同的任務(wù)選擇代表年。,（二）年徑流時(shí)程分配計(jì)算 K=Wp/W實(shí) K=Qp/Q實(shí) 用系數(shù)K遍乘代表年各月的實(shí)測(cè)徑流過(guò)程，即得設(shè)計(jì)年徑流的按月時(shí)程分配。 二、虛擬年法 三、全系列法 四、水文比擬法,設(shè)計(jì)年徑流： Q90%=106m3/s， Q50%=152m3/s， Q10%=210m3/s 代表年： 19611962、19671968、19721973 （枯水年90%）（豐水年10%）（平水年50%）,縮放系數(shù)K： 90%的枯水年：K=106/104=1.02 50%的平水年：K=152/150=1.01 10%的豐

9、水年：K=210/200=1.05,http:/www.gz- ,第五節(jié) 年際連續(xù)枯水段徑流分析,服務(wù)對(duì)象：大型蓄水工程，特別是具有多年調(diào)節(jié)性能的大型水庫(kù)工程。 年際連續(xù)枯水段：設(shè)計(jì)斷面連續(xù)多年發(fā)生年徑流偏枯的現(xiàn)象。 （1）某一連續(xù)枯水段的重現(xiàn)期？ （2）頻率曲線？,一、連續(xù)枯水段的定義與選樣 1.連續(xù)枯水段的定義 以年徑流系列的均值進(jìn)行界定，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)枯水段選擇 將全部年徑流系列N年中長(zhǎng)度為n（n=2、3、4年、.，根據(jù)工程設(shè)計(jì)需要而定）的連續(xù)枯水段一一選出，組成一個(gè)新系列。 徑流變量：,二、連續(xù)枯水段的重現(xiàn)期考證 當(dāng)

10、選出的連續(xù)枯水段系列的最小項(xiàng)在量級(jí)上比較突出，為連續(xù)特枯段時(shí)，就需對(duì)其出現(xiàn)的重現(xiàn)期進(jìn)行考證。 方法： 1.歷史資料考證法 2.樹(shù)木年輪法 3.隨機(jī)模擬法,http:/www.gz- ,第七節(jié) 設(shè)計(jì)枯水流量分析計(jì)算 枯水流量亦稱最小流量。 按設(shè)計(jì)時(shí)段的長(zhǎng)短，枯水流量又可分為瞬時(shí)、日、旬、月、.最小流量。 枯水流量的選樣是取一年中的最小值，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 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。 枯水流量常采用不足概率q，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的關(guān)系。因此在系列排隊(duì)時(shí)按由小到大排列。 當(dāng)枯水徑流系列（n項(xiàng)）中有k項(xiàng)為非零時(shí)（n-k項(xiàng)為零），首先對(duì)k 項(xiàng)非零系列求頻率曲線，再轉(zhuǎn)換為全系列的頻率曲線。轉(zhuǎn)換關(guān)系為： P設(shè)=（k/n）P非,一、有實(shí)測(cè)水文資料時(shí)的枯水流量計(jì)算 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。 枯水流量常采用不足概率q，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的關(guān)系。因此在系列排隊(duì)時(shí)按由小到大排列。 當(dāng)枯水徑流系列（n項(xiàng)）中有k項(xiàng)為非零時(shí)（n-k項(xiàng)為零），首先對(duì)k 項(xiàng)非零系列求頻率曲線，再轉(zhuǎn)換為全系列的頻率曲線。轉(zhuǎn)換關(guān)系