年徑流分析與計(jì)算

1、作業(yè)第2題（1）地面徑流終止）地面徑流終止在在27日日1時(shí)；時(shí)；（2）徑流起漲點(diǎn)在）徑流起漲點(diǎn)在第第2時(shí)段。時(shí)段。6月23日7時(shí)000RPRIPPRIPfttttts6月27日1時(shí)6月24日1時(shí)=3天水文統(tǒng)計(jì)回顧水文統(tǒng)計(jì)回顧設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（design criterion） 水文現(xiàn)象具有明顯的地區(qū)性和隨機(jī)性，具體地說(shuō)水文現(xiàn)象具有明顯的地區(qū)性和隨機(jī)性，具體地說(shuō)每年的降水量、每年的降水量、來(lái)水量、洪水來(lái)水量、洪水（水文特征值）水文特征值）等等都等等都不一樣，采用哪一個(gè)作為設(shè)計(jì)值，就必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，不一樣，采用哪一個(gè)作為設(shè)計(jì)值，就必須有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，稱為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，然后用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)值。稱為設(shè)

2、計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，然后用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)值。 我國(guó)不同部門的工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位，工程我國(guó)不同部門的工程在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位，工程規(guī)模及工程失事的后果等等都不同，各工程業(yè)務(wù)規(guī)模及工程失事的后果等等都不同，各工程業(yè)務(wù)部門頒布了該部門工程的設(shè)計(jì)規(guī)范。部門頒布了該部門工程的設(shè)計(jì)規(guī)范。 規(guī)范規(guī)范都是以設(shè)計(jì)頻率（保證率）或重現(xiàn)期作都是以設(shè)計(jì)頻率（保證率）或重現(xiàn)期作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 如：如：25%，75%，95%等等 如：工程向農(nóng)業(yè)供水保證率如：工程向農(nóng)業(yè)供水保證率75%； 如：工程防洪標(biāo)準(zhǔn)千年一遇如：工程防洪標(biāo)準(zhǔn)千年一遇 10/00； 設(shè)計(jì)頻率設(shè)計(jì)頻率相應(yīng)的水文特征值就是設(shè)計(jì)值。相應(yīng)的水文特征值就是設(shè)計(jì)

3、值。年份年份年平均流量年平均流量1-58-195911.91-59-19607.781960-196110.01-61-19629.641962-196314.41963-19644.731964-19657.781965-196610.41966-196710.21967-196810.91968-196912.61969-197010.31970-197115.11971-19727.241972-197311.31973-197417.71974-19758.421975-197616.9( )()F xP Xx水文上：水文上：18年年總體總體大于或等于某個(gè)值發(fā)生的可能性年份年份徑流量徑

4、流量大小排序大小排序1973-19741973-197417.717.71 11975-19761975-197616.916.92 21970-19711970-197115.115.13 31962-19631962-196314.414.44 41968-19691968-196912.612.65 51958-19591958-195911.911.96 61972-19731972-197311.311.37 71967-19681967-196810.910.98 81965-19661965-196610.410.49 91969-19701969-197010.310.3101

5、01966-19671966-196710.210.211111960-19611960-1961101012121961-19621961-19629.649.6413131974-19751974-19758.428.4214141959-19601959-19607.787.7815151964-19651964-19657.787.7816161971-19721971-19727.247.2417171963-19641963-19644.734.731818樣本頻率樣本頻率0.05 0.05 0.11 0.11 0.16 0.16 0.21 0.21 0.26 0.26 0.32

6、0.32 0.37 0.37 0.42 0.42 0.47 0.47 0.53 0.53 0.58 0.58 0.63 0.63 0.68 0.68 0.74 0.74 0.79 0.79 0.84 0.84 0.89 0.89 0.95 0.95 100%1mpn如何做的？如何做的？樣本樣本頻率分布頻率分布總體總體頻率分布頻率分布得到某頻率得到某頻率x x經(jīng)驗(yàn)頻率曲線經(jīng)驗(yàn)頻率曲線理論頻率曲線理論頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)確定在一定時(shí)段內(nèi)，通過(guò)河流某斷面的累積水量稱為在一定時(shí)段內(nèi)，通過(guò)河流某斷面的累積水量稱為徑流徑流量量W（m3）；也可以用時(shí)段）；也可以用時(shí)段平均流量平均流量Q（m3/s）或

7、）或流流域徑流深域徑流深 R（mm）來(lái)表示。徑流量與流量之間的關(guān)）來(lái)表示。徑流量與流量之間的關(guān)系：系： 年徑流（年徑流（T=年）年） 季徑流季徑流 （T=季）季） 月徑流（月徑流（ T=月）月）TQW年徑流年徑流包括年包括年徑流量及年內(nèi)徑流量及年內(nèi)分配分配水資源利用工程水資源利用工程目的目的 設(shè)計(jì)保證率：設(shè)計(jì)保證率：水資源利用工程包括水庫(kù)蓄水工程、供水工水資源利用工程包括水庫(kù)蓄水工程、供水工程、水力發(fā)電工程和航運(yùn)工程等，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，用保證率程、水力發(fā)電工程和航運(yùn)工程等，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，用保證率表示，反映對(duì)水利資源利用的保證程度，即工程規(guī)劃設(shè)計(jì)表示，反映對(duì)水利資源利用的保證程度，即工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的既定

8、目標(biāo)不被破壞的年數(shù)占運(yùn)用年數(shù)的百分比。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，例如，灌溉設(shè)計(jì)保證率灌溉設(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。程運(yùn)用總年數(shù)的百分比。 破壞率：破壞率：水資源利用程度，在分析枯水徑流和時(shí)段最小流水資源利用程度，在分析枯水徑流和時(shí)段最小流量時(shí)，還可用破壞率，即破壞年數(shù)占運(yùn)用年數(shù)的百分比來(lái)量時(shí)，還可用破壞率，即破壞年數(shù)占運(yùn)用年數(shù)的百分比來(lái)表示，在概念上更為直觀。表示，在概念上更為直觀。 保證率和破壞率的換算：保證率和破壞率的換算：設(shè)保證概率為設(shè)保證概率為p p，破壞概率為，破壞概率為q q，則

9、則p p1-q1-q。河川徑流調(diào)節(jié)的必要性河川徑流調(diào)節(jié)的必要性a. 時(shí)間維上河川徑流特性時(shí)間維上河川徑流特性 周期性周期性 隨機(jī)性隨機(jī)性b. 空間上的特性空間上的特性 地區(qū)分布不均勻地區(qū)分布不均勻 為了解決這種空間時(shí)間對(duì)人們用水的影響，就為了解決這種空間時(shí)間對(duì)人們用水的影響，就需要通過(guò)一些措施（修水庫(kù)）控制徑流，為人類需要通過(guò)一些措施（修水庫(kù)）控制徑流，為人類服務(wù)，也就是河川徑流調(diào)節(jié)。服務(wù)，也就是河川徑流調(diào)節(jié)。用水用水來(lái)水來(lái)水Q徑流日調(diào)節(jié)示意圖01224蓄水Q134562日徑流周調(diào)節(jié)示意圖棄水徑流年調(diào)節(jié)示意圖徑流年調(diào)節(jié)示意圖月月Q小時(shí)小時(shí)哪一個(gè)供水哪一個(gè)供水保證率高？保證率高？規(guī)模呢？規(guī)模呢？

10、 （a a）與（）與（b b）的年平均流量）的年平均流量Q Q及需水量過(guò)程及需水量過(guò)程Q QR R均相等均相等而徑流年內(nèi)分配過(guò)程不同，所需庫(kù)容也有差別（而徑流年內(nèi)分配過(guò)程不同，所需庫(kù)容也有差別（V VVV）。）。如果有如果有2020年的年徑流資料和用水資料，就可以求出年的年徑流資料和用水資料，就可以求出2020個(gè)個(gè)大小不同的庫(kù)容（大小不同的庫(kù)容（V V1 1、V V2 2、V V3 3、.、V Vn n），），用多大的庫(kù)用多大的庫(kù)容來(lái)設(shè)計(jì)水庫(kù)呢？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，庫(kù)容大，保證率高，投資大；庫(kù)容小， 投資少投資少 ，但保證率低。，但保證率低。RPESE在干旱地區(qū)，

11、由于水面蒸發(fā)量和陸面蒸發(fā)量相差很在干旱地區(qū)，由于水面蒸發(fā)量和陸面蒸發(fā)量相差很大，所以湖泊對(duì)減少年徑流量的作用較顯著。在濕大，所以湖泊對(duì)減少年徑流量的作用較顯著。在濕潤(rùn)地區(qū)，湖泊對(duì)年徑流量的影響較小。潤(rùn)地區(qū)，湖泊對(duì)年徑流量的影響較小。 較大的湖泊增大了流域的調(diào)節(jié)作用，對(duì)年徑流變化較大的湖泊增大了流域的調(diào)節(jié)作用，對(duì)年徑流變化發(fā)生作用，減小了徑流年際變化的幅度。發(fā)生作用，減小了徑流年際變化的幅度。 原因：其一、流域面增大時(shí)，地下蓄水量相應(yīng)加大；其二、原因：其一、流域面增大時(shí)，地下蓄水量相應(yīng)加大；其二、隨著流域面積增加，流域內(nèi)部各地徑流的不同期性愈加顯隨著流域面積增加，流域內(nèi)部各地徑流的不同期性愈加顯

12、著，調(diào)節(jié)作用更為明顯。著，調(diào)節(jié)作用更為明顯。一般隨著流一般隨著流域面積增大，域面積增大，徑流量的變徑流量的變化相應(yīng)較小。化相應(yīng)較小。月月Q 水量平衡方程：水量平衡方程： W天然天然=W出出+W進(jìn)進(jìn)+W蓄蓄+ W凈凈+ WE 式中式中: W天然天然 為還原后計(jì)算時(shí)段的天然徑流量為還原后計(jì)算時(shí)段的天然徑流量; W出出 為平衡區(qū)所有出口斷面出水量之和為平衡區(qū)所有出口斷面出水量之和; W進(jìn)進(jìn) 為平衡區(qū)所有進(jìn)口斷面進(jìn)水量之和為平衡區(qū)所有進(jìn)口斷面進(jìn)水量之和; W蓄蓄 為平衡區(qū)內(nèi)各攔河閘計(jì)算時(shí)段始末蓄水變量之為平衡區(qū)內(nèi)各攔河閘計(jì)算時(shí)段始末蓄水變量之和和; W凈凈 為平衡區(qū)計(jì)算時(shí)段內(nèi)各用水項(xiàng)目的凈耗水量為平衡

13、區(qū)計(jì)算時(shí)段內(nèi)各用水項(xiàng)目的凈耗水量; WE 為平衡區(qū)水面蒸發(fā)量。為平衡區(qū)水面蒸發(fā)量。1998 年德州市各平衡區(qū)月、年徑流量還原計(jì)算結(jié)果 9201t9201t運(yùn)行期年、月徑流量過(guò)程年、月徑流量過(guò)程月月1V來(lái)水來(lái)水Q用水用水q如：年調(diào)節(jié)，則對(duì)每年水利調(diào)節(jié)計(jì)算水利調(diào)節(jié)計(jì)算v1970，v1971，v1972，v1973，VP4根據(jù)保證率從曲線上查出相應(yīng)的庫(kù)容根據(jù)保證率從曲線上查出相應(yīng)的庫(kù)容50%V設(shè)設(shè)繪點(diǎn)距，繪出經(jīng)驗(yàn)頻率曲線繪點(diǎn)距，繪出經(jīng)驗(yàn)頻率曲線V從小到大順序排序，計(jì)算頻率從小到大順序排序，計(jì)算頻率2 1NmP，vVPvF3W1W2W1=W2QKQ年,p年年,代QKQ供,p供供,代t(月月)Q（m3）

14、相同的倍比相同的倍比K代表年徑流分配代表年徑流分配設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配設(shè)計(jì)年徑流年內(nèi)分配1, pQ3, pQ3 ,Q代1,Q代1 ,11 ,pQKQ代3 ,1 ,313 ,1 ,ppQQKQQ代代7 ,3 ,737 ,3 ,ppQQKQQ代代311197.3811.0/18niiQQmsn211()1.70250.32117niivKCn0.010.2125102030 40 50 60 708090959999.903691215182124頻率(%)年徑流量（億m3）667,0.32,2vsvRmm CCCsC(%)P1190%PT90%0.19 90%90%(1) 667 1 ( 0.19

15、) 0.32626.4vRRCmm 110%PT90%1.3310%10%(1) 667 1 1.33 0.32950.9vRRCmm ,pyyp年 ,設(shè)年 ,設(shè)年 參年 ,參,yyyy年 , 設(shè)月 , 設(shè)月 參年 , 參hFfyyfyyfyyynnn)()(5 . 0)(5 . 01232121450460470450460內(nèi)插等值線法示意圖等值線法示意圖y1y2y3y4y5y6等值線法示意圖等值線法示意圖適用條件：適用條件： 在設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)，缺乏長(zhǎng)期實(shí)測(cè)徑流資料，但存在包含設(shè)計(jì)區(qū)域的較大面積的多年平均年徑流及年徑流變差系數(shù)等值線圖。中等流域，小流域由于非分區(qū)因素的影響嚴(yán)格來(lái)講不能用此方法。f

16、20.5*(y2+y3)*f2W KRA 式中式中 W - 年徑流量，年徑流量，m3 R - 年徑流深，年徑流深，mm； A - 流域面積，流域面積，km2； K - 單位換算系數(shù)，采用上述各單位時(shí)，單位換算系數(shù)，采用上述各單位時(shí)，K1000。90%0.7KPPQQ K390%150.710.5/Qms390%90%10.5 12 126/(WQTms月） 第六節(jié)第六節(jié) 設(shè)計(jì)枯水流量分析計(jì)算設(shè)計(jì)枯水流量分析計(jì)算 枯水流量亦稱枯水流量亦稱最小流量最小流量。是河川徑流的一。是河川徑流的一種特殊形態(tài)?？菟髁客萍s著城市的發(fā)展種特殊形態(tài)?？菟髁客萍s著城市的發(fā)展規(guī)模、灌溉面積、通航的容量和時(shí)間

17、，同時(shí)，規(guī)模、灌溉面積、通航的容量和時(shí)間，同時(shí)，也是決定水電站保證出力的重要因素。也是決定水電站保證出力的重要因素。按設(shè)計(jì)時(shí)段的長(zhǎng)短，枯水流量又可分為瞬時(shí)、按設(shè)計(jì)時(shí)段的長(zhǎng)短，枯水流量又可分為瞬時(shí)、日、日、旬、月旬、月、.最小流量。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。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，選取一年中按年最小選樣原則，選取一年中最小的最小的時(shí)段徑流量時(shí)段徑流量，組成樣本系列。，組成樣本系列。 枯水流量常采用枯水流量常采用不足概率不足概率q q，即以小于和，

18、即以小于和等于該徑流的概率來(lái)表示，它和年最大選樣的等于該徑流的概率來(lái)表示，它和年最大選樣的概率概率p p有有q q=1-=1-p p的關(guān)系。因此在系列排隊(duì)時(shí)按由的關(guān)系。因此在系列排隊(duì)時(shí)按由小到大小到大排列。排列。 當(dāng)枯水徑流系列（當(dāng)枯水徑流系列（n n項(xiàng)）中有項(xiàng)）中有k k項(xiàng)為非零時(shí)項(xiàng)為非零時(shí)（n n- -k k項(xiàng)為零）項(xiàng)為零），首先對(duì)，首先對(duì)k k 項(xiàng)非零系列求頻率項(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)系曲線，再轉(zhuǎn)換為全系列的頻率曲線。轉(zhuǎn)換關(guān)系為：為： P P設(shè)設(shè)= =（k/nk/n）P P非非一、有實(shí)測(cè)水文資料時(shí)的枯水流量計(jì)算一、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，選取一年中按年最小選樣原則，選取一年中最小的最小的時(shí)段徑流量時(shí)段徑流量，組成樣本系列。，