水文學(xué)第四章

水文學(xué)第四章第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(chēng)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4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(chēng)為年徑流、季徑流或月徑流。第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月82、徑流的年際變化我們把年平均流量較大的那些年份稱(chēng)為豐水年年平均流量較小的那些年份稱(chēng)為枯水年年平均流量接近于多年平均值的那些年份稱(chēng)為平水年，年徑流的年際變化帶有明顯的隨機(jī)性。第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(lèi)活動(dòng)對(duì)年徑流的影響直接影響間接影響第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17甲站與乙站年徑流量相關(guān)圖第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(lèi)似…

第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月312、水文比擬法與研究流域有相似自然地理特征的流域稱(chēng)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31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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?？捎上率接?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33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(lèi)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34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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36頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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37頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(chēng)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38頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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(chēng)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39頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月40三、缺乏長(zhǎng)期實(shí)測(cè)資料時(shí)設(shè)計(jì)