設(shè)計年徑流.ppt

1、工程水文學(xué),第五章 設(shè)計年徑流,第一節(jié) 設(shè)計年徑流分析計算的目的和內(nèi)容 在一定時段內(nèi)，通過河流某斷面的累積水量稱為徑流量W（m3）；也可以用時段平均流量Q（m3/s）或流域徑流深 R（mm）來表示。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、年徑流分析計算的目的和內(nèi)容 （一）目的： 設(shè)計年徑流是衡量過程規(guī)模和確定水資源利用程度的重要指標(biāo)。 設(shè)計保證率（p）：水資源利

2、用工程的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，反映了水資源的利用程度，即工程規(guī)劃設(shè)計的既定目標(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)計保證率表示設(shè)計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用 p = 1-q,（a）與（b）的年平均流量Q及需水量過程QR均相等而徑流年內(nèi)分配過程不同，所需庫容也有差別（VV）。如果有20年的年徑流資料和用水資料，就可以求出20個大小不同的庫容（V1、V2、V3、.、Vn），用多大的庫容來設(shè)計水庫呢？庫容大，保證率高，投資大；庫容小， 投資少 ，但保證率低。,（二）年徑流分析計算的內(nèi)容： 1. 基本資料信息的搜集和復(fù)查 2. 年徑流頻率分

3、析計算 3. 提供設(shè)計年徑流的時程分配 4. 枯水流量分析 5. 成果合理性檢驗,第二節(jié) 有較長資料時設(shè)計年徑流頻率分析計算 實測年徑流系列不小于20年。 一、資料“三性”審查 可靠性 測驗和整編的正確性 一致性 資料是否來自同一氣候、下墊面條件和同一測站。人類活動的影響最顯著。 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，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 一般是P型，但經(jīng)過論證也可采用其他線型

4、 x、Cv用矩法估計，Cs =23Cv 側(cè)重考慮平、枯水年份年徑流點(diǎn)群的趨勢。 3. 其他注意事項 （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) 短缺資料時設(shè)計年徑流頻率分析計算 1. 設(shè)計代表站只有短系列徑流實測資料（n20） 設(shè)法展延徑流系列的長度。 2. 設(shè)計斷面附近完全沒有徑流實測資料 利用年徑流統(tǒng)計參數(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設(shè)計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)計斷面年徑流與參證變量（有較長觀測系列）的相關(guān)關(guān)系，來適當(dāng)展延設(shè)計斷面年徑流系列至規(guī)范要求長度。 常用的參證變量：設(shè)計斷面的水位

5、、上下游測站或鄰近河流測站的徑流量、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)計斷面徑流量在成因上有密切關(guān)系； 2. 參證變量與設(shè)計斷面徑流量有較多的同步觀測資料； 3. 參證變量的系列較長，并有較好的代表性；,（一）利用本站的水位資料延長年徑流系列 水位流量關(guān)系 （二）利用上下游站或鄰近站實測徑流資料，延長設(shè)計斷面的徑流資料,（三）利用年降雨資料延長設(shè)計斷面的年徑流系列 利用降雨（具有較長的觀測系列）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 1. 盡量避免遠(yuǎn)距離測驗資料的輾轉(zhuǎn)相關(guān) C參C2 C1 C設(shè) 2. 系列外延的幅度不宜過大，一般控制在不超過實測系列

6、的50%。,http:/www.gz- ,二、缺乏實測徑流資料時設(shè)計年徑流的估算 方法：間接方法估算設(shè)計徑流量 前提：設(shè)計流域所在區(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)計頻率的年徑流值。,（二）經(jīng)驗公式法 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)驗公式 （三）水文比擬法 用于無資料流域移置（經(jīng)過修正）水文相似區(qū)內(nèi)相似流域的實測水文特征 要點(diǎn)：將參證站的徑流特征值，經(jīng)過適當(dāng)修正后移用于設(shè)計斷面。 進(jìn)行修正的參變量：流域面積和多年平均降雨量,三、流量歷時曲線的繪制 流量歷時曲線是累積徑流發(fā)生時間的曲線，表示等于或超過某一流量的時間百分?jǐn)?shù),http:/www.gz- ,第四節(jié) 設(shè)計年徑流的時程分配 河川徑流的時程分配，一般是按其各月的徑流分配比來表示。,一、代表年法 按比例縮放代表年徑流過程 （一）代表年的選擇 （1）流量相近原則：選擇與設(shè)計年徑流量大小相近的年。 （2）對工程不利的原則：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）年徑流時程分配計算 K=Wp/W實 K=Qp/Q實 用系數(shù)K遍乘代表年各月的實測徑流過程，即得設(shè)計年徑流的按月時程分配。 二、虛擬年法 三、全系列法 四、水文比擬法,設(shè)計年徑流： 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)性能的大型水庫工程。 年際連續(xù)枯水段：設(shè)計斷面連續(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年中長度為n（n=2、3、4年、.，根據(jù)工程設(shè)計需要而定）的連續(xù)枯水段一一選出，組成一個新系列。 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在量級上比較突出，為連續(xù)特枯段時，就需對其出現(xiàn)的重現(xiàn)期進(jìn)行考證。 方法： 1.歷史資料考證法 2.樹木年輪法 3.隨機(jī)模擬法,http:/www.gz- ,第七節(jié) 設(shè)計枯水流量分析計算 枯水流量亦稱最小流量。 按設(shè)計時段的長短，枯水流量又可分為瞬時、日、旬、月、.最小流量。 枯水流量的選樣是取一年中的最小值，在時序上是變動的。,一、有實測水文資料時的枯水流量計算 按年最小選樣原則，選取一年中最小的時段徑流量，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。因此在系列排隊時按由小到大排列。 當(dāng)枯水徑流系列（n項）中有k項為非零時（n-k項為零），首先對k 項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、有實測水文資料時的枯水流量計算 按年最小選樣原則，選取一年中最小的時段徑流量，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。因此在系列排隊時按由小到大排列。 當(dāng)枯水徑流系列（n項）中有k項為非零時（n-k項為零），首先對k 項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