设计年径流量及年内分配的分析计算课件.ppt

1、径径 流流：沿流域地面和地下向河川、水库、湖泊、洼地等流动的水：沿流域地面和地下向河川、水库、湖泊、洼地等流动的水流。流。径径 流流 量量：一定时段内通过河流某一断面的累积水量。：一定时段内通过河流某一断面的累积水量。年径流量年径流量：一个：一个年度年度内，通过河流某一断面的累积水量。内，通过河流某一断面的累积水量。日历年度日历年度：一般用于水文年鉴和水资源公报等；：一般用于水文年鉴和水资源公报等；水文年度水文年度：一般用于流域水文资料整编、水量平衡计算等；：一般用于流域水文资料整编、水量平衡计算等；水利年度水利年度：一般用于水利工程的兴利调节计算和优化调度等。：一般用于水利工程的兴利调节计算

2、和优化调度等。保保 证证 率率：工程运行过程中，达到工程规划设计目标的年数占工程：工程运行过程中，达到工程规划设计目标的年数占工程运用总年数的百分比。运用总年数的百分比。在水利工程的规划设计阶段，工程的规模是由来水和用水两者之间在水利工程的规划设计阶段，工程的规模是由来水和用水两者之间矛盾的大小、以及希望解决矛盾的程度（设计保证率），经过技术经济矛盾的大小、以及希望解决矛盾的程度（设计保证率），经过技术经济比较来确定的。比较来确定的。计算目的：为确定工程规模的大小提供来水资料。计算目的：为确定工程规模的大小提供来水资料。计算任务：推求不同保证率下的年径流量及其年内分配过程；计算任务：推求不同保

3、证率下的年径流量及其年内分配过程；在水利工程的规划设计中，依据设计要求、可利用水文资料样本长度、在水利工程的规划设计中，依据设计要求、可利用水文资料样本长度、以及采用水利计算方法等的不同，要求提供的来水资料也有所不同，例如：以及采用水利计算方法等的不同，要求提供的来水资料也有所不同，例如：对于无调节性能的引水工程对于无调节性能的引水工程提供历年（或代表年）的逐日提供历年（或代表年）的逐日流量过程资料；流量过程资料；对于有调节性能的蓄水工程对于有调节性能的蓄水工程提供历年（或代表年）的逐月提供历年（或代表年）的逐月（或旬）流量过程资料，供水利计算使用。（或旬）流量过程资料，供水利计算使用。设计长

4、期年的年、月径流系列设计长期年的年、月径流系列长期年法（长系列操作法、长期年法（长系列操作法、时历法、综合法）；时历法、综合法）；实际代表年的年、月径流量实际代表年的年、月径流量实际代表年法实际代表年法；设计代表年的年、月径流量设计代表年的年、月径流量 设计代表年法。设计代表年法。当具有长期实测径流资料时，水文分析计算的成果一般可分为以下当具有长期实测径流资料时，水文分析计算的成果一般可分为以下三种类型：三种类型：第一步：基本资料的收集和审核（第一步：基本资料的收集和审核（“三性三性”审查）；审查）；第二步：推求设计年径流量第二步：推求设计年径流量（频率计算）；（频率计算）；第三步：确定年径流

5、在年内的分配过程（年内分配计算）；第三步：确定年径流在年内的分配过程（年内分配计算）；第四步：成果合理性检查。第四步：成果合理性检查。径流资料一般来自径流资料一般来自水文测验水文测验和摘自和摘自整编成果整编成果，可靠性审查主要包括，可靠性审查主要包括以下内容：以下内容：审查测验方法和测验成果。包括检查水审查测验方法和测验成果。包括检查水位和流量资料情况，并分析水位过程线形状，从而了解当位和流量资料情况，并分析水位过程线形状，从而了解当时的观测质量，探讨有无不合理现象等；时的观测质量，探讨有无不合理现象等；审查整编方法和整编成果。包括检查水审查整编方法和整编成果。包括检查水位位流量关系曲线绘制和

6、延长流量关系曲线绘制和延长 的方法，分析历年水位的方法，分析历年水位流量关系的变化情况等；流量关系的变化情况等；用来评估径流资料的精度。根据水量平用来评估径流资料的精度。根据水量平衡原理，下游站的径流量应等于上游站径流量加区间径流衡原理，下游站的径流量应等于上游站径流量加区间径流量，如不相等，分析原因。量，如不相等，分析原因。一致性是指组成水文资料系列的每个观测值具有同一成因，对年径一致性是指组成水文资料系列的每个观测值具有同一成因，对年径流量系列而言，一致性是指所在流域的气候条件和下垫面条件在观测期流量系列而言，一致性是指所在流域的气候条件和下垫面条件在观测期内比较稳定，无显著变化。内比较稳

7、定，无显著变化。变化比较缓慢，可以认为相对稳定，变化比较缓慢，可以认为相对稳定，但据相关研究但据相关研究，近年来气候对径流的变化已经比较显著。，近年来气候对径流的变化已经比较显著。不同区域的情况差别比较大，尤其不同区域的情况差别比较大，尤其在人口密集地区，下垫面受人类活动的影响非常大，例如流在人口密集地区，下垫面受人类活动的影响非常大，例如流域内的水库、大型灌区、退耕还林、坡耕地的梯田改造等。域内的水库、大型灌区、退耕还林、坡耕地的梯田改造等。如果径流过程受下垫面变化的影响如果径流过程受下垫面变化的影响显著而不具备一致性时，需要对实测径流资料进行还原计算。显著而不具备一致性时，需要对实测径流资

8、料进行还原计算。还原时要注意分析人类活动措施的不同发展时期和丰、平、还原时要注意分析人类活动措施的不同发展时期和丰、平、枯水年还原水量的变化情况。枯水年还原水量的变化情况。抽样误差用来衡量样本对总体代表性的高低，水文计算成果的精度抽样误差用来衡量样本对总体代表性的高低，水文计算成果的精度取决于样本对总体的代表性。资料代表性的审查对衡量频率计算成果的取决于样本对总体的代表性。资料代表性的审查对衡量频率计算成果的精度有重要意义。精度有重要意义。参证变量的选取：设计变量与参证变量的时序变化具有同步性，参证变量的选取：设计变量与参证变量的时序变化具有同步性，并且参证变量的长系列具有较高的代表性；并且参

9、证变量的长系列具有较高的代表性；计算参证变量长、短系列的分布参数，参证变量的短系列所处计算参证变量长、短系列的分布参数，参证变量的短系列所处时段与设计变量实测系列的时段相同；时段与设计变量实测系列的时段相同；如果参证变量长、短系列的分布参数值大致接近，就可认为参如果参证变量长、短系列的分布参数值大致接近，就可认为参证变量的短系列具有代表性，从而认为设计变量系列具有代表证变量的短系列具有代表性，从而认为设计变量系列具有代表性。性。叁证变量法举例叁证变量法举例（此处略）（此处略）调查历史上出现过的旱、涝现象，估算其等级和频率，然后调查历史上出现过的旱、涝现象，估算其等级和频率，然后与频率计算成果中

10、同等级的旱、涝频率进行比较，如果比较与频率计算成果中同等级的旱、涝频率进行比较，如果比较接近，可认为所选取的径流资料具有代表性；接近，可认为所选取的径流资料具有代表性；分析流域气候特性（周期特性），如果实测径流资料恰好包分析流域气候特性（周期特性），如果实测径流资料恰好包括同一个水文周期，可认为所选取的径流资料具有代表性。括同一个水文周期，可认为所选取的径流资料具有代表性。第一步：按水利年度排列为一个新的年、月径流长系列第一步：按水利年度排列为一个新的年、月径流长系列第二步：从新系列中选出代表段，代表段须满足以下三个条件：第二步：从新系列中选出代表段，代表段须满足以下三个条件：代表段中须包括有

11、丰、平、枯水年；代表段中须包括有丰、平、枯水年；代表段中须包括一个或几个完整的调节周期；代表段中须包括一个或几个完整的调节周期；代有段中的年径流量均值、离势系数须与长系列的相近。代有段中的年径流量均值、离势系数须与长系列的相近。第三步：用代表段的年、月径流过程来代表未来工程运行期间的年、第三步：用代表段的年、月径流过程来代表未来工程运行期间的年、月径流量的变化过程。月径流量的变化过程。优点优点：保证率的概念比较明确：保证率的概念比较明确缺点缺点：对水文资料要求较高、计算工作量大。：对水文资料要求较高、计算工作量大。实际代表年法是从实测年、月径流量系列中，选出一个实际的干旱实际代表年法是从实测年

12、、月径流量系列中，选出一个实际的干旱年作为代表年，用其年径流的分配过程直接与该年的用水过程相配合而年作为代表年，用其年径流的分配过程直接与该年的用水过程相配合而进行调节计算，从而求出调节库容，确定工程规模。进行调节计算，从而求出调节库容，确定工程规模。选出的年份称为选出的年份称为实际代表年实际代表年，该年的年、月径流量就是，该年的年、月径流量就是实际代表年实际代表年年、月径流量年、月径流量。优点优点：操作简单，直观明晰：操作简单，直观明晰缺点缺点：不一定符合设计保证率：不一定符合设计保证率 第一步：计算时段的确定第一步：计算时段的确定第二步：频率计算及其成果的合理性分析第二步：频率计算及其成果

13、的合理性分析统计出历年各个计算时段的径流量，并按大小次序排成一统计出历年各个计算时段的径流量，并按大小次序排成一列，构成计算序列列，构成计算序列利用适线法，求得各个计算时段径流量的频率分布曲线，利用适线法，求得各个计算时段径流量的频率分布曲线，并分析频率曲线的均值、离势系数、偏态系数是否合理。并分析频率曲线的均值、离势系数、偏态系数是否合理。第三步：设计时段径流量的计算第三步：设计时段径流量的计算根据频率曲线，运用第七章中的公式（根据频率曲线，运用第七章中的公式（7-28），结合附表），结合附表1，即可推求出指定频率的设计年径流量，或指定频率的设计时段径即可推求出指定频率的设计年径流量，或指定

14、频率的设计时段径流量；流量；)1(pvpcQQ(7-28)从实测的历年径流过程线中选择代表年的径流过程线应依据从实测的历年径流过程线中选择代表年的径流过程线应依据以下原则：以下原则：选取年径流量接近于设计年径流量的代表年径流过程线；选取年径流量接近于设计年径流量的代表年径流过程线；实测年径流量接近设计年径流量的径流过程线不只一条时，实测年径流量接近设计年径流量的径流过程线不只一条时，应选取其中较为不利的，以使工程设计偏于安全。应选取其中较为不利的，以使工程设计偏于安全。第四步：代表年的选取第四步：代表年的选取第五步：径流年内分配计算第五步：径流年内分配计算将设计时段径流量按代表年的月径流过程进

15、行分配，有同倍将设计时段径流量按代表年的月径流过程进行分配，有同倍比法和同频率法。比法和同频率法。：用设计年水量与代表年的年水量比值用设计年水量与代表年的年水量比值K年或设或设计供水期水量与代表年供水期水量的比值计供水期水量与代表年供水期水量的比值K供对整个代表对整个代表年的月径流过程线进缩放年的月径流过程线进缩放代年设年年,QQK 代供设供供,QQK(1)：基本思想是使所求的设计年内分配的各个时段径流量都能符：基本思想是使所求的设计年内分配的各个时段径流量都能符合设计频率，各时段径流量的缩放可采用不同的倍比。其步骤如下：合设计频率，各时段径流量的缩放可采用不同的倍比。其步骤如下：根据设计要求

16、选择几个计算时段（如最小根据设计要求选择几个计算时段（如最小3个月、最小个月、最小5个月、个月、年等三个时段）；年等三个时段）；作各个时段的水量频率曲线，并求得设计频率的各个计算时段作各个时段的水量频率曲线，并求得设计频率的各个计算时段的径流量（最小的径流量（最小3个月的设计流量个月的设计流量Q3,设、最小、最小5个月设计径流量个月设计径流量Q5,设、设计年径流量、设计年径流量Q年,设）；）；按选代表年的原则选取代表年，在代表年的逐月径流过程中，按选代表年的原则选取代表年，在代表年的逐月径流过程中，统计出各个计算时段的径流量（最小统计出各个计算时段的径流量（最小3个月的径流量个月的径流量Q3,

17、代、最小、最小5个月的径流量个月的径流量Q5,代、年径流量、年径流量Q年,设）代年代代,5,3QQQ(2)优点优点：对水文资料长度要求不高，保证率的概念明确，可提供不：对水文资料长度要求不高，保证率的概念明确，可提供不同设计保证率下的来水资料；同设计保证率下的来水资料；缺点缺点：在计算时段和代表年的确定上存在困难；在计算时段和代表年的确定上存在困难；的年内分配会改变实际代表年的年内分配过程，须对年的年内分配会改变实际代表年的年内分配过程，须对年内分配计算结果做成因分析。内分配计算结果做成因分析。某水库的某水库的18年间的年、月径流量资料如下表所示，用水流量年间的年、月径流量资料如下表所示，用水

18、流量q=3m3/s，求该水库求该水库：供水保证率分别为供水保证率分别为P=10%、P=50%、P=90%的设计年径流量；的设计年径流量；最小最小3个月、最小个月、最小5个月的设计时段径流量；个月的设计时段径流量；用同频率法计算该水库的兴利调节库容。用同频率法计算该水库的兴利调节库容。设计代表年法的优缺点：设计代表年法的优缺点：年份月平均流量(m3/s)年平均流量Q(m3/s)供水期T(月)供水期流量Wm3/（s月）所需库容3456789101112121958195916.522.043.017.04.632.464.024.841.982.471.8721.611.936.322.68195

19、919607.258.6916.326.17.157.506.811.862.672.734.202.037.7837.261.74196019618.2119.526.424.67.359.623.202.071.981.902.3513.210.048.303.701961196214.717.719.830.45.204.879.103.463.422.922.481.629.6437.021.981962196312.915.741.650.719.410.47.482.975.302.671.791.8014.436.262.74196319643.204.987.1516.25.5

20、52.282.131.272.181.546.453.874.7359.405.60196419659.9112.512.934.66.905.552.003.271.621.170.993.067.8759.055.95196519663.9026.615.213.66.1213.44.2710.58.219.038.358.4810.4000196619679.5229.013.525.425.43.582.672.231.932.761.415.3010.2511.04.001967196813.017.833.243.010.53.581.671.571.821.421.212.361

21、0.9610.17.90196819699.4515.615.537.842.76.553.522.541.842.684.259.0012.637.061.941969197012.211.533.925.012.77.303.654.963.182.353.883.5710.312.350.651970197116.324.841.030.724.28.306.508.754.527.964.103.8015.1000197119725.086.1024.322.83.403.454.922.791.761.302.238.767.2448.083.92197219733.2811.737

22、.116.410.219.25.754.414.535.598.478.8911.30001973197415.438.541.657.431.75.866.564.552.591.631.765.2117.735.983.02197419753.285.4811.817.114.414.33.843.694.675.166.2611.18.420001975197622.437.158.023.910.612.46.268.517.307.543.125.5616.9000解：解：年径流量系列年径流量系列最小最小3个月径流量系列个月径流量系列最小最小5个月径流量系列个月径流量系列1.98 1

23、.98 2.47 2.47 1.87 1.87 6.32 6.32 1.86 1.86 2.67 2.67 2.73 2.73 7.26 7.26 2.07 2.07 1.98 1.98 1.90 1.90 5.95 5.95 2.92 2.92 2.48 2.48 1.62 1.62 7.02 7.02 2.67 2.67 1.79 1.79 1.80 1.80 6.26 6.26 1.27 1.27 2.18 2.18 1.54 1.54 4.99 4.99 1.62 1.62 1.17 1.17 0.99 0.99 3.783.78 8.21 8.21 9.03 9.03 8.35 8.

24、35 25.59 25.59 1.93 1.93 2.76 2.76 1.41 1.41 6.10 6.10 1.82 1.82 1.42 1.42 1.21 1.21 4.45 4.45 2.54 2.54 1.84 1.84 2.68 2.68 7.06 7.06 3.18 3.18 2.35 2.35 3.88 3.88 9.41 9.41 7.96 7.96 4.10 4.10 3.80 3.80 15.86 15.86 1.76 1.76 1.30 1.30 2.23 2.23 5.29 5.29 4.41 4.41 4.53 4.53 5.59 5.59 14.53 14.53 2

25、.59 2.59 1.63 1.63 1.76 1.76 5.98 5.98 3.84 3.84 3.69 3.69 4.67 4.67 12.20 12.20 7.54 7.54 3.12 3.12 5.56 5.56 16.22 16.22 4.02 4.02 4.84 4.84 1.98 1.98 2.47 2.47 1.87 1.87 15.18 15.18 1.86 1.86 2.67 2.67 2.73 2.73 4.20 4.20 2.03 2.03 13.49 13.49 3.20 3.20 2.07 2.07 1.98 1.98 1.90 1.90 2.35 2.35 11.

26、50 11.50 3.46 3.46 3.42 3.42 2.92 2.92 2.48 2.48 1.62 1.62 13.90 13.90 2.97 2.97 5.30 5.30 2.67 2.67 1.79 1.79 1.80 1.80 14.53 14.53 2.28 2.28 2.13 2.13 1.27 1.27 2.18 2.18 1.54 1.54 9.40 9.40 2.00 2.00 3.27 3.27 1.62 1.62 1.17 1.17 0.99 0.99 9.059.05 4.27 4.27 10.5 10.5 8.21 8.21 9.03 9.03 8.35 8.3

27、5 40.36 40.36 2.67 2.67 2.23 2.23 1.93 1.93 2.76 2.76 1.41 1.41 11.00 11.00 1.67 1.67 1.57 1.57 1.82 1.82 1.42 1.42 1.21 1.21 7.69 7.69 3.52 3.52 2.54 2.54 1.84 1.84 2.68 2.68 4.25 4.25 14.83 14.83 4.96 4.96 3.18 3.18 2.35 2.35 3.88 3.88 3.57 3.57 17.94 17.94 8.75 8.75 4.52 4.52 7.96 7.96 4.10 4.10

28、3.80 3.80 29.13 29.13 4.92 4.92 2.79 2.79 1.76 1.76 1.30 1.30 2.23 2.23 13.0013.00 5.75 5.75 4.41 4.41 4.53 4.53 5.59 5.59 8.47 8.47 28.75 28.75 4.55 4.55 2.59 2.59 1.63 1.63 1.76 1.76 5.21 5.21 15.74 15.74 3.84 3.84 3.69 3.69 4.67 4.67 5.16 5.16 6.26 6.26 23.62 23.62 8.51 8.51 7.30 7.30 7.54 7.54 3

29、.12 3.12 5.56 5.56 32.03 32.03 195819581959195911.911.919591959196019607.787.78196019601961196110.010.019611961196219629.649.64196219621963196314.414.419631963196419644.734.7319641964196519657.877.87196519651966196610.410.4196619661967196710.210.2196719671968196810.910.9196819681969196912.612.619691

30、9691970197010.310.3197019701971197115.115.119711971197219727.247.24197219721973197311.311.3197319731974197417.717.719741974197519758.428.42197519751976197616.916.9图图 1图图 2图图 3 参数参数计算时段计算时段均值均值CVCS/CVP=10%P=50%P=90%12个月个月131（10.97）0.322.0188(15.7)128(10.7)81.8(6.82)最小最小5个月个月18.00.472.029。3316。698.46最

31、小最小3个月个月9.130.502.015。258。374.0006.178.300.4,代3设33QQK844.078.305.900.445.8,代35设3设535QQQQK代 这里选这里选19641965年作为枯水代表年；年作为枯水代表年；858.005.95.9445.88.81,2,52,代51设设1512QQQQK代(5)(3)(4)月月 年型年型 3 34 45 56 67 78 89 91010111112121 12 2全年全年总量总量平均平均1964196419651965年）年）Q月月9.91 9.91 12.50 12.50 12.90 12.90 34.60 34.6

32、0 6.90 6.90 5.55 5.55 2.00 2.00 3.27 3.27 1.62 1.62 1.17 1.17 0.99 0.99 3.06 3.06 94.50 94.50 7.87 7.87 缩放比缩放比K0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.84 0.84 0.84 0.84 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 1.06 0.86 0.86 设计枯水年设计枯水年Q月月8.50 8.50 10.7 10.7 11.111.129.729.75.92 5.92 4.76 4.76

33、1.69 1.69 2.76 2.76 1.72 1.72 1.24 1.24 1.05 1.05 2.63 2.63 81.80 81.80 6.82 6.82 表表8-4 某站同频率法某站同频率法P=90%设计枯水年年内分配计算表设计枯水年年内分配计算表 （流量单位：（流量单位：m3/s）根据表根据表8-4可知，设计供水期为可知，设计供水期为9、10、11、12、1、2等等6个月份，个月份，则则19641965年型的设计库容值为年型的设计库容值为用代表年内各个时段的月径流量乘以各自的缩放倍比用代表年内各个时段的月径流量乘以各自的缩放倍比K即得设计代即得设计代表年的年内分配计算结果，见表表年的年内分配计算结果，见表8-4。月供供设 s/m93.607.11633TWTqVQ 为月平均供水流量，为月平均供水流量，m3/S;T供供为供水期（月平均流量小于为供水期（月平均流量小于 3 m3/S 的月份）；的月份）；WT供供为供水期的设计月平均流量（表为供水期的设计月平均流量（表8-4中阴影部分），中阴影部分），m3/S;式中：式中：