工程水文学第五章
第五章 年径流及年输沙量的分析计算
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相关法展延系列: 利用径流资料展延系列—— 利用本站的水位～流量关 系资料展延年径流系列；或利用设计站上下游站或邻近 站实测径流资料，展延设计断面的径流资料。 以月径流量相关展延年、月径流量系列—— 建立设 计站月径流与参证站月径流量的相关方程进行插补，但 精度较差。
一般地，枯期径流间相关关系较好，汛期相对较
5.1.2 工程规模与来水、用水、保证率的关系
丰、枯水年的来水和用水的矛盾决定了所需水库的
库容V 的大小。但是，当年水量相同时，年的径流年
内分配将影响库容的大小。
对于不同的年份，因来水与用水有不同的组合，
则各年所需的库容也不相同。如 p.105 图5 -1 V＝(QR－Q2)×T2
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如 (a)与(b)所示的不同来水过程Q1、Q2，所需库容也 有差别( V/＞V )。此外，来水量相等而径流年内分配过程 不同，所需库容不同。如果有20年的年径流资料和用水资 料，可以求出20个大小不同的库容(V1,V2, ..., Vn)，用多大 的库容来设计水库呢？ 考虑到工程规模大小与其投资的关系，因此必须分析 工程规模、来水、用水、保证率四者之间的关系。
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多年平均年径流量等值线图法：
利用年径流及其统计参数具有地理分布规律进行地理
插值，检查计算成果的合理性，或估算无资料地区的设 计值。 绘制水文特征值等值线图的依据和条件： 分区性因素—— 气候因素
非分区性因素——
下垫面因素
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多年平均年径流深等值线图的绘制和使用：
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设计代表年径流量的年内分配计算： 问题的提出：虽然
Q
来水过程 用水过程
年径流量相同，但会有
工程水文学第五章 的设计年径流及枯水径流
1959~1960 7.25 8.69 16.30 26.10 7.15 7.50 6.81 1.86 2.67 2.73 4.20 2.03 7.77 3 7.26 1.74
1960~1961 8.21 19.50 26.40 24.60 7.35 9.62 3.20 2.07 1.98 1.90 2.35 13.2 10.03 4 8.30 3.70
1969~1970 12.20 11.50 33.90 25.00 12.70 7.30 3.65 4.96 3.18 2.35 3.88 3.57 10.35
1970~1971 16.30 24.80 41.00 30.70 24.20 8.30 6.50 8.75 4.52 7.96 4.10 3.80 15.08
1、 可靠性 测验和整编的正确性。 2、一致性 资料是否来自同一气候、下垫面条件。常用分 项调查法、降雨径流模式法、蒸发差值法修正还原。 3、代表性 样本分布参数与总体参数分布参数接近程度。一般 系列越长，代表性越好。
资料代表性分析方法：
通过分析系列中丰、平、枯水年和连续丰水段、 枯水段的组成及径流变化规律，评价其代表性。
某站历年逐月径流量表（表5-1-1）
年份
3
4
5
月平均流量(m3/s)
6 7 8 9 10 11 12
1
2
(年 均m量3平流/s)（期供月T水供）水[供月m量3水/）(W期s]T供*
所需库容 V[m3/(s*
月）
1958~1959 16.50 22.00 43.00 17.70 4.63 2.46 4.02 4.84 1.98 2.47 1.87 21.6 11.92 3 6.32 2.68
二、影响年径流的因素
工程水文学_年径流分析计算
需求矛盾
丰水期，来水Q1＞用水QR 枯水期，来水Q1＜用水QR 必须对天然来水进行人为调水。
缺水量：V＝（QR－Q2） × T2 Q2为平均流量，T2为枯水期长。
每年V不一样。 完全调节－无弃水。
不完全调节－
年调节－仅蓄积年内洪水的水量。
多年调节－
完全无弃水不可能。1984年刘家峡弃掉电能8亿多千瓦时。中央领导视察 指示将弃水电能送到兰州和干旱县用于电炊，每千瓦时4分，后发现弃水 电能大部分属于洪水，少部分后夜低谷电能。
10
第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
每年缺水量：V＝（QR－Q2）× T2
QR基本上每年变化不大 各年V不同，有v1、v2、v3、……vn
因此提出设计保证率的概念。
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Hydrology for Engineering
第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
的现象极为常见；
有的甚至超过10年以上这种连续丰水段或连续枯水
段的交替出现，会形成从十几年到几十年的较长周期。
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第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
Hydrology for Engineering
例：广西1916~1998年共82年，年均降水量1530mm。
1916 ~1953 1954 ~1992 1993~1998
2005，全国水电装机11738万千瓦，占总装机22.7%。
四川、云南、广西三省区均超过60％。
2005，南宁水电装机为49.1万千瓦(包括统配西津、百龙滩
43.4万千瓦)。占73.56％
Hydrology for Engineering
工程水文学第五章
水文学及水资源教研室
2009年7月 2009年
工程水文学精Leabharlann 课程建设审查重点是政治动乱年代的资料和大水年份的资料。解放 前，政局动荡，兵荒马乱，人员不安心工作，测验成果的 精度低质量差，文革时也是如此；大水年分由于洪水期测 流相当困难，可能漏测或测错，如发现问题，应进行改正 或删除。 b. 一致性检查：鉴别资料的同质性即产生资料的条件是否 相同（气候因素、下垫面因素、人类活动），发现问题需 要还原计算。也就是要求组成系列的资料具有统一成因。 不同成因的资料不能作为一个统计系列，就年径流来讲， 一致性是建立在气候条件和下垫面条件的稳定性上的。当 气候条件或下垫面条件有显著变化时资料的一致性就遭到 破坏。一般认为气候条件的变化及其缓慢，可以认为是相 对稳定的，但下垫面因素却可以由于人类活动而迅速变化。 在审查资料时应考虑这一点，对于不一致的情况，应进行 还原计算，还原时应注意分析人类活动措施的不同发展期 和不同年型的水量变化。
水文学及水资源教研室
2009年7月 2009年
2007年教改项目 2007年教改项目
工程水文学精品课程建设
第三节 具有实测径流资料时，年径流的分析计算
有资料可分为有长期资料和短期资料两种情况： 一 、有长期（n>30年）实测径流资料时，年径流的分析计算 主要介绍数理统计法推求设计年径流量。 1. 资料审查：水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着工 程设计的精度，因此对于所使用的水文资料必须慎重的进 行审查。审查就是指鉴定实测年径流量系列的可靠性、一 致性和代表性。 a. 可靠性审查：鉴别资料的真伪性，进行去伪存真的分析整理， 要审查测验的方法、测验成果、整编方法和整编结果、人 员素质和设备情况，可利用水量平衡原理检查径流资料的 精度，据水量平衡原理可知上下游站的水量应平衡：干流 水量应等于上游支流水量之和或下游站的径流量等于上游 站径流量加上区间径流量。
《工程水文学》(第4版)第5章水文预报
主 讲：张 峰 手 机：13856993385 邮 箱：zf_hhu@
安徽水电学院水文与水资源专业教研室 二Ο 一五年二月一日
工程水文学 (Engineering Hydrology)
第5章 水文预报
二Ο一五年二月一日
一、概述
1、降雨径流预报
几种具体确定预见期的方法： 1）对于源头流域可把主要降雨结束到 预报断面洪峰出现这个时间差作为洪水预见 期。 2）对于区间流域洪水预报或河段洪水 预报，当区间来水对预报断面洪峰影响不大 时，洪水预见期就等于上下游断面间水流的 传播时间；如果暴雨中心集中在区间流域， 那么预见期就接近于区间洪水主要降雨结束 到下游预报断面洪峰出现这个时差。假如降 雨空间分布比较均匀，上断面和区间都形成 了有影响的洪水，其预见期常取河段传播时 间和区间流域水流平均汇集时间的最小值。
水利部水文局水文情报预报中心
二、短期洪水预报
短期洪水预报包括降雨径流预报、河段洪水预报以及考虑实时修正的实时洪水 预报。
降雨径流预报是指按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料预报出 流域出口断面的洪水过程。
河段洪水预报是指以河槽洪水波运动理论为基础，由河道上游断面的水位、流 量过程预报下游断面的水位和流量过程。
2、河段洪水预报
（2）合成流量法 在有支流河段，若支流来水量大，干支流洪水之间干扰影响不可忽略，可采
用合成流量法。所谓合成流量是指同时到达下游断面的各上游站相应流量之和。 以下式为根据建立预报方案称为合成流量法。
合成流量法的关键是Ʈ值的确定。
n
Qi f( I ) i,t i i 13、时洪水预报1、水文预报
水文预报是指根据已知信息对未来一定时期内的水文情势作出定性或定量预 报。
工程水文学试验指导
第五章 “工程水文学”实验指导 “工程水文学”是水文学的一个分支，是为工程规划设计、施工建设及运行管理提供水文依据的一门科学，主要分为水文分析计算和水文预报两方面。
水文学的基本原理和方法，包括水文资料的收集与统计、设计洪水、流域分析计算、水质及水质评价。
主要内容包括：水循环与径流形成；水文资料的观测、收集与处理；水文统计基本知识；文学知识河川径流，水文学的基本原理和方法，水文资料的收集与统计，设计洪水，流域分析计算，水质及水质评价；设计年径流及径流随机模拟；由流量资料推求设计洪水；流域产流、汇流计算；由暴雨资料推求设计洪水；排涝水文计算；水文预报；水文模型；古洪水与可能最大降水及可能最大洪水；水污染及水质模型；河流泥沙的测验及估算。
第一节流量实验一、实验目的帮助学生加深对流量测验基本理论的理解，掌握河流流量与断面流速的测定方法，掌握流速仪、测深杆等仪器设备的使用方法。
要求：布置适当的垂线，测量流速和过水断面，计算流量。
二、实验原理通过河流某一断面的流量Q可表示为断面平均流速v和过水断面面积A的乘积，即Q＝v·A，因此，流量测验应包括断面测量和流速测验两部分工作。
流速仪法测流，就是以上式为依据，将过水断面划分为若干部分，用普通测量的方法测算出各部分断面的面积，用流速仪测算出各部分面积上的平均流速，部分面积乘以相应部分面积上的平均流速，称为部分流量。
部分流量的总和即为断面的流量。
三、主要仪器包括流速仪、测深仪、经纬仪。
旋杯式流速仪LS78，仪器的起转速：v0≤0.018 m/s；旋杯的回转直径为128 mm；每两次信号间旋杯的转数：1转；检定公式的均方差m≤±2%。
旋杯式流速仪LS45-2，测速范围：0.015～3.5 m/s。
工作水深：0.05～3 m。
（受信号线长度限制，如果入水深度超过6 m，则要向工厂另购加长线、密封接头、加长测杆等。
）工作温度：－10 ︒C～＋45 ︒C。
工程水文学第五章
工 程 水 文 学
第五章 水 文 预 报
工 程 水 文 学
第一节
概 述
第五章 水 文 预 报
二、水文预报的分类
按预报的项目
• 径流预报：预报的要素主要是水位和流量，水位预报指的 是水位高程及其出现时间；流量预报则是流量的大小、涨 落时间及其过程。径流预报又可分洪水预报和枯水预报
• 冰情预报：冰情预报是利用影响河流冰情的前期气象因子, 预报流凌开始、封冻与开冻日期,冰厚、冰坝及凌汛最高水 位等 • 沙情预报：沙情预报则是根据河流的水沙相关关系,结合流 域下垫面因素,预报年、月和一次洪水的含沙量及其过程
第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
一、河段中的洪水波运动
附加比降
• • •
涨洪时 落洪时 稳定时
i i i0 0
i i i0 0
i i i0 0
工 程 水 文 学
第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
一、河段中的洪水波运动
河段洪水波的传播与变形
A Q 0 t s 1 V V V h i f i* s g t g s
水量平衡方程
槽蓄方程
dw I O dt K2 W 2 iSA Q
W f ( I , O)
工 程 水 文 学
第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
工 程 水 文 学
第五章 水 文 预 报
第五章 水文预报
工 程 水 文 学
第五章 水 文 预 报
重
点
研究水文现象的客观规律，利用现时已经掌握 的水文、气象资料，预报水文要素未来变化过程
工程水文学-第5章习题_年径流及年输沙量附答案
第五章年径流及年输沙量分析与计算本章学习的内容和意义：年径流及年输沙量的分析计算是为水利水电工程的规划设计服务的，年径流分析计算成果与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可求出水库的兴利库容；多年平均输沙量计算成果为水库死水位的选择提供了重要依据。
同时，年径流分析计算成果是进行水资源评价的重要依据，也是制定和实施国民经济计划的重要依据之一。
年径流及年输沙量的分析计算主要包括年径流变化及其影响因素，设计年径流分析计算，设计年径流的年内分配；枯水流量分析计算；多年平均输沙量的估算。
本章习题内容主要涉及：年径流和年输沙量的资料审查；年径流量的频率分析计算；年径流量的相关分析及插补延长；设计年径流量的推求；设计年径流的年内分配；无资料地区设计年径流量及其年内分配的推求；枯水流量分析计算；年、月输沙量和设计年输沙量及其年内分配的分析计算。
一、概念题（一）填空题1、某一年的年径流量与多年平均的年径流量之比称为。
2、描述河川径流变化特性时可用变化和变化来描述。
3、下墊面对年径流的影响，一方面，另一方面。
4、对同一条河流而言，一般年径流流量系列Q i （m3/s）的均值从上游到下游是。
5、对同一条河流而言，一般年径流量系列C v值从上游到下游是。
6、湖泊和沼泽对年径流的影响主要反映在两个方面，一方面由于增加了，使年径流量减少；另一方面由于增加了，使径流的年内和年际变化趋缓。
7、流域的大小对年径流的影响主要通过流域的而影响年径流的变化。
8、根据水文循环周期特征，使年降雨量和其相应的年径流量不被分割而划分的年度称为。
9、为方便兴利调节计算而划分的年度称为。
10、水文资料的“三性”审查是指对资料的、和进行审查。
11、对年径流系列一致性审查是建立在气候条件和下墊面条件稳定性上的，一般认为是相对稳定的，主要由于受到明显的改变使资料一致性受到破坏。
12、当年径流系列一致性遭到破坏时，必须对受到人类活动影响时期的水文资料进行计算，使之状态。
工程水文学第五章习题2
工程水文学第五章习题2【思量题】1.一次洪水中，涨水期历时比落水期历时（）A.长B.短C.一样长D.不能绝对2.设计洪水是指（）A.符合设计标准要求的洪水B.设计断面的最大洪水C.任一频率的洪水D.历史最大洪水3.设计洪水三个要素是（）A.设计洪水标准、设计洪峰流量、设计洪水历时B.洪峰流量、洪水总量和洪水过程线C.设计洪峰流量、1天洪量、三天洪量D.设计洪峰流量、设计洪水总量、设计洪水过程线4.大坝的设计洪水标准比下游防护对象的防洪标准（）。
A.高B.低C.一样D.不能绝对5.挑选水库防洪标准是依据（）。
A.集水面积的大小B.大坝的高度C.国家规范【思量题】1.我国水利水电工程设计中的洪水峰、量频率计算中，洪峰流量选样的常用办法是（）。
A.最大值法B.年最大值法C.超定量法D.超均值法3.确定历史洪水重临期的办法是（）。
A.按照适线确定B.按暴雨资料确定C.按国家规范确定D.由历史洪水调查考证确定4.某一历史洪水从发生年份以来为最大，则该特大洪水的重临期为（）。
A.N=设计年份-发生年份B.N=发生年份-设计年份+1C.N=设计年份-发生年份+1D.N=设计年份-发生年份-16.对特大洪水举行处理的内容是（）。
A.插补展延洪水资料B.代表性分析C.阅历频率和统计参数的计算D.挑选设计标准7.资料系列的代表性是指（）。
A.是否有特大洪水B.系列是否延续C.能否反映流域特点D.样本的频率分布是否临近总体的概率分布8.三点法配线适用于（）。
A.延续系列和不延续系列B.延续系列C.不延续系列D.视系列的长短而定9.对设计站历年水位流量关系曲线对照分析的目的是（）。
A.检查洪水的全都性B.检查洪水的牢靠性C.检查洪水的代表性D.检查洪水的大小10.对设计流域自然地理、水利化措施历年变化状况调查讨论的目的是（）。
A.检查系列的全都性B.检查系列的牢靠性C.检查系列的代表性D.检查系列的长短11.对设计流域历史特大洪水调查考证的目的是（）。
《工程水文学》(第4版)第5章 水文预报
（1）水文预报是防汛抗旱、有效利用水资源以及水利水电工程设计、施工、 调度、管理等的重要依据；
（2）做好水利工程施工期的水文预报，对保障水利工程安全施工意义重大； （3）为合理调配水资源，枯季径流预报有一定的作用；为确保施工安全，枯 季径流预报肩负重大责任。
水利部水文局水文情报预报中心
四、枯水预报
流域降雨量较少，通过河流断面的流量过程低落而比较稳定的时期，称为枯 水季节（简称枯季）或枯水期，其间所呈现出的河流水文情势称为枯水。
枯水期的河流流量主要由汛期末滞留在流域中的蓄水量的消退而形成，其次 来源于枯季降雨。流流域蓄水量包括地面、地下蓄水量两部分。
1、枯季径流的消退规律
（1）对于由地下水补给的河流，其出流量消退规律为
量法。 （1）前后期径流量（流量）相关法
WW（ g（ gt01 ） ） WW（ g（ gtt1） 2） et11 /k g eet1kgt2/kg
适用于以地下水补给为主的枯季径流预报，计算公式：
四、枯水预报
（2）河网蓄水量法 河网蓄水量法的基本关系式：
Q(tt)tf(Wrt)
五、水文预报精度评定
（1）龙口上、下游水位和流速极限预报 龙口过水断面的水流要素一般都按水力学中的宽顶堰计算，并分为自由出流
和淹没出流两种情况。相关计算公式可参阅水力学有关书籍。 （2）初蓄期的水库水位与出流量预报 围堰合龙后，工程进入初蓄期，边施工边蓄水，坝前蓄水陡增，水位上升。
此时导流方式常采用坝体梳齿缺口泄水、坝体泄流洞泄水、隧洞泄水等，且或有 闸门控制，或无闸门控制，其泄流量都按水力学公式计算。
2、河段洪水预报
（2）合成流量法 在有支流河段，若支流来水量大，干支流洪水之间干扰影响不可忽略，可采
工程水文学题库
第五章年径流及年输沙量分析与计算本章学习的内容和意义：年径流及年输沙量的分析计算是为水利水电工程的规划设计服务的，年径流分析计算成果与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可求出水库的兴利库容；多年平均输沙量计算成果为水库死水位的选择提供了重要依据。
同时，年径流分析计算成果是进行水资源评价的重要依据，也是制定和实施国民经济计划的重要依据之一。
年径流及年输沙量的分析计算主要包括年径流变化及其影响因素，设计年径流分析计算，设计年径流的年内分配；枯水流量分析计算；多年平均输沙量的估算。
本章习题内容主要涉及：年径流和年输沙量的资料审查；年径流量的频率分析计算；年径流量的相关分析及插补延长；设计年径流量的推求；设计年径流的年内分配；无资料地区设计年径流量及其年内分配的推求；枯水流量分析计算；年、月输沙量和设计年输沙量及其年内分配的分析计算。
一、概念题（一）填空题1、某一年的年径流量与多年平均的年径流量之比称为。
2、描述河川径流变化特性时可用变化和变化来描述。
3、下墊面对年径流的影响，一方面，另一方面。
4、对同一条河流而言，一般年径流流量系列Q i （m3/s）的均值从上游到下游是。
5、对同一条河流而言，一般年径流量系列C v值从上游到下游是。
6、湖泊和沼泽对年径流的影响主要反映在两个方面，一方面由于增加了，使年径流量减少；另一方面由于增加了，使径流的年内和年际变化趋缓。
7、流域的大小对年径流的影响主要通过流域的而影响年径流的变化。
8、根据水文循环周期特征，使年降雨量和其相应的年径流量不被分割而划分的年度称为。
9、为方便兴利调节计算而划分的年度称为。
10、水文资料的“三性”审查是指对资料的、和进行审查。
11、对年径流系列一致性审查是建立在气候条件和下墊面条件稳定性上的，一般认为是相对稳定的，主要由于受到明显的改变使资料一致性受到破坏。
12、当年径流系列一致性遭到破坏时，必须对受到人类活动影响时期的水文资料进行计算，使之状态。
CH5-工程水文学河道工程设计水位及流量推求
与设计洪水 有关的概念
1．洪水过程特征要素
洪峰流量 洪水过程总量
洪水历时
设计洪峰流量 Qm（m3/s）:为设计洪水过程线的最大流 量。 设计洪水总量 W（m3）:为设计洪水的径流总量，从起涨 点A上涨，到达峰顶B后流量逐渐减小，到达C点退水结
束，流量过程线ABC下的面积就是洪水总量 W。
设计洪水过程线:洪水从A到B点的时距t1为涨水历时，从 B 到 C 点 的 时 距 t2 为 退 水 历 时 ， 一 般 情 况 下 ， t2>t1 。 T=t1+t2，称为洪水历时。
如此洪水为1870年以来为最大，则N=1992-1870+1＝123 （年）。这么大的洪水平均123年就发生一次，可能性不大。
Qm＝110000m3/s
1870
N
n
1992
又经调查，在四川忠县长江北岸2km处的选溪山洞中 调查到宋绍兴23年（南宋赵构年号）即1153年一次大洪 水。 该洪水小于1870年洪水，通过调查还可以肯定自 1153年以来1870年洪水为最大，则1870年洪水的重现 期为 N＝1992-1153+1＝840（年）。
由此可见加入特大洪水有助于提高样本的代表性和设计洪水的可靠 性。但应注意的是，年代越久，由于河流演变等原因，推算的洪峰流量 可能存在较大误差，必须尽可能的从多方面考察、论证。
4.2 考虑特大洪水时经验频率的估算
加入特大洪水后，资料系列的特征： （1）连序系列和不连序系列： 如何处理不 连续系列？
①从发生年代至今为最大 N=设计年份 - 调查期发生年份 + 1 ②从调查考证的最远年份至今为最大 N=设计年份 - 文献考证期最远年份 + 1
[例]1992年长江重庆～宜昌河段洪水调查 同治九年（1870年）川江发生特大洪水，沿江调查到石刻 91处，推算得宜昌洪峰流量Qm＝110000m3/s。
第五章 设计年径流量 工程水文学
Y0——多年平均径流系数
X0
——地下径流占总径流量的比重；
Cv—y —流域年径流量离差系数；
Cv—x —流域年降雨量离差系数。
向文英 2005.12.8
§5-5水库调节与径流的关系
§5水库调节与径流的关系
一、水库的功能 水库的主要功能有三点：防洪、发电、航运。 二、水库调节 日调节 ：24小时内的径流调节，称为日调节； 周调节：一周之内的径流调节称周调节； 年调节：一年之内的径流调节称年调节； 多年调节：多年之内的径流调节称多年调节。大型水库才能进行 多年调节。 三、水库库容组成 1、死库容：设计最低水位（死水位）以下的库容称死库容。 2、有效库容：设计蓄水位与死水位之间的库容称有效库容。
向文英 2005.12.8
校核洪水位 设计洪水位
设计蓄水位 防洪限制水位 死水位
校核库容
防洪库容
有效库容
总库容
死库容
向文英 2005.12.8
图5-4 非溢流坝的水库库容与水位
3、防洪库容：设计洪水位与防洪限制水位之间的库容，称防洪库
容。
（m月3/s） 平 均 流 量
天然来水过程线 蓄水
弃水
有效库 容
向文英 2005.12.8
三、经验公式推求年径流量的离差系数
当流域面积小于1000km2时，称为小流域，《水文手册》、《水文
图集》中无法查取年径流量离差系数，当无参证站资料移用，此
时可使用经验公式法推求年径流量的离差系数。
1.08(1 ) Cvy (0 0.1)0.8 Cvx
0
向文英 2005.12.8
图5-6 水库的调洪作用
保证率
P mi
备注
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工程水文学 第5章 设计年径流及年内分配的计算
第五章设计年径流及年内分配的计算第一节概述 (1)第二节影响年径流的因素 (4)第三节具有长期实测资料时设计年径流量 (6)第四节具有短期实测径流资料时 (10)第五节缺乏实测径流资料时设计年径流量 (14)第六节流量历时曲线 (18)第七节设计枯水流量分析计算 (19)课前学习指导课程要求（ 1 ）熟悉年径流的定义和我国年月径流时空变化特性；（ 2 ）了解工程规模与来、用水、保证率的关系；（ 3 ）熟悉影响年径流年内分配的因素；（ 4 ）掌握不同资料情况下设计年径流及其年内分配的分析与计算方法；（ 5 ）了解流量历时曲线与设计枯水流量计算方法；（ 6 ）了解年径流随机模拟的一般原理与方法课时安排共需6个课内学时，8个课外学时课前思考年径流是依据什么年度进行统计 ?水文资料审查应包括哪几个方面，各自的含义是什么？如何利用同频率与同倍比方法缩放年月径流过程？各自的优缺点？插补延长年月径流系列时应注意什么？应用水文比拟法的关键？年月径流资料短缺的含义是什么？学习重点掌握不同年月径流资料条件下，如何推求设计年径流及其年内分配；难点如何对年月径流建立水文随机模型并进行随机生成？第一节概述一、年径流的变化特性在一个年度内，通过河流出口断面的水量，叫做该断面上以上流域的年径流量，它常用年平均流量、年径流深、年径流总量或年径流模数表示。
一般不用日历年，而是用水利年作为一个年度。
图 5-1 （a）黄河陕县站（b）松花江哈尔滨站年径流过程线年径流变化的一些特性：1）年径流具有大致以年为周期的汛期与枯水期交替变化的规律，但各年汛、枯水期的历时有长有短，发生时间有早有迟，水量也有大有小，基本上年年不同，从不重复，具有偶然性质。
2）年径流在年际间变化很大，有些河流丰水年径流量可达平水年的2-3倍，枯水年径流量只有平水年的0.1-0.2倍。
为了便于相互比较，可采用丰水年模比系数K丰和枯水年模比系数 K 枯表示。
式中：为多年平均流量。
工程水文学第五章 设计年径流及枯水径流
三、实际代表年（多用于小型灌溉工程）
从实测年、径流系列月径流量系列中，选出一 实际干旱年作为代表年，用其径流分配过程与该年 的用水过程进行调节计算，求出调节库容，确定工 程规模。
缺点：用该方法求出的调节库容，不一定符合规 定的设计保证率。
四、设计代表年径流量及年内分配计算
1：步骤
⑴按工程要求确定计算时段，对各种时段径流量 进行频率计算，求指定频率的各种时段的设计流量值。
年份
3
4
5
月平均流量(m3/s)
6 7 8 9 10 11 12
1
2
(年 均m量3平流/s)（期供月T水供）水[供月m量3水/）(W期s]T供*
所需库容 V[m3/(s*
月）
1958~1959 16.50 22.00 43.00 17.70 4.63 2.46 4.02 4.84 1.98 2.47 1.87 21.6 11.92 3 6.32 2.68
⑵在实测径流资料中，按一定原则选取各种代表 年。灌溉工程只选枯水年，水电工程选丰、平、枯代 表年。
⑶求设计时段径流量与代表年相应时段流量比值， 对代表年径流过程按此值进行缩放。
2、设计时段径流量
⑴计算时段的确定 灌溉工程：一般取灌溉期。 水电工程：采用枯水期或年。 ⑵频率计算 按计算时段统计资料。 如：
1975~1976 22.40 37.10 58.00 23.90 10.60 12.40 6.26 8.51 7.30 7.54 3.12 5.56 16.89 0 0.00 0.00
某站月径流量表表11年份月平均流量1011121958195916502200430017704632464024841982471872160119219591960725869163026107157506811862672734202037771960196182119502640246073596232020719819023513201003196119621470177019803040520487910346342292248162964196219631290157041605070194010407482975302671791801439196319643204987151620555228213127218154645387473196419659911250129034606905552003271621170993067871965196639026601520136061213404271050821903835848106419661967952290013502540254035826722319327614153010231967196813001790332043001050358167157182142121236109419681969945156015503780427065535225418426842590012621969197012201150339025001270730365496318235388357103519701971163024804100307024208306508754527964103801508197119725086102430228034034549227917613022387672419721973328117037101640102019205754414535598478891129197319741540385041605740317056865645525916317652117721974197532854811801710144014303843694675166261110842197519762240371058002390106012406268517307543125561689三实际代表年多用于小型灌溉工程从实测年径流系列月径流量系列中选出一实际干旱年作为代表年用其径流分配过程与该年的用水过程进行调节计算求出
工程水文学_第五章
（2）进行作业预报 将现时发生的水文气象信息， 经过预报方案算出即将发生的水文预 报要素大小和出现时间，及时将信息发布出去，这个过程称为作业预报。 若现时水文气象信息是通过自动化采集、自动传送到预报中心的计算机 内，由计算机直接按存储的水文预报模型程序计算出预报结果。这样的 作业预报称为联机作业实时水文预报。
第二节 短期洪水预报
1、基本原理 相应水位：河段上下站同次 洪水过程线上同位相的水位。 相应流量：处于同一位相点 上下站的流量。
如图5-5所示的上游a点洪峰水 位和下游a‘点洪峰水位，该洪峰在 此河段的传播时间为。 图5-5 上下游站相应水位过程 线示意图
第二节 短期洪水预报
如无区间入流： Q下，t Q上，t QL L 河段上下游两站的距离； Q上，t t时刻的上游站流量；
f Z上，t
如：已知某日 5 时上 游站洪峰水位为 132.24m ，查得下游 站 洪 峰 水 位 为 68.30m ，洪水波的 传播时间为 21h ，即 预报下游站次日 2 时 将出现洪峰水位 68.3m。
图5-6 相应洪峰水位及传播时间关系曲线图
二、合成流量法
合成流量法按照上游干、支流各 站的传播时间，把各站同时刻到达下 游站的流量叠加起来得合成流量，然 后建立合成流量与下游站相应流量的 关系曲线。
三、流量演算法
流量演算法是在圣维南方程组简化的基础上，利用河槽的水量平衡 方程替代连续性方程，用河段的蓄泄关系替代动力方程， 然后联立求解， 将河段的入流过程演算为出流过程的方法。 1、基本原理 河段流量演算是由以下两个基本公式 组成：
Q
河槽时段水量平衡方程（图5-10）
上， 1
工程水文学第五章-6-1
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§ 5.6.1 围堰水情预报
• Z上、Z下分别为上、下游断面水位； • V上、Vc分别为上游及束窄断面平均流速； • A上、Ac分别为上游及束窄处断面面积； • Q为坝址断面预报流量，α为动能修正系数，取1.0～ 1.1； • g为重力加速度。
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§ 5.6.1 围堰水情预报
• 采用试算法计算ΔZ，在计算时，要求具备有下游断面的水 位～流量关系Q～f(Z下)，上游及束窄断面的水位～面积曲 线A上＝f1(Z上)，Ac=f2(Z下)。具体计算方法步骤如下：
曲线已不适用了。具体计算方法步骤如下：
6
§ 5.6.1 围堰水情预报
① ② 采用水力学方法计算各级稳定Qi相应的水面线； 利用入库站至坝址一段的许多断面图及水面线，算出相应 于Qi的水面线以下的槽蓄量Si’；
③ 假定修筑围堰后，原马斯京根参数x值不变（修围堰后x值
最好以实测资料分析而得），用x计算出示储流量 Q’=xI+(1-x)Q，点绘S’～Q’关系，推求出K’值。
只有预先掌握了截流期河道流量的大小，采取相应
措施，施工截流才能顺利的进行 。因此，截流期水 情预报是施工截流中不可缺少的工作。
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§5.6.2 截流期水情预报
• 前后期径流相关法
• 前后期径流相关法是根据流域前期径流量来预报 未来的后期径流量的。该法的预见期一般较长， 如10天、1个月等，可以直接预报出时段枯水径流 量。图5-6-5为滏ห้องสมุดไป่ตู้河东武仕站11月平均流量与10
④ 有了x和K’值，即可求得修筑围堰后的演算公式，并以此
预报坝址流量Q。 ⑤ 求得修筑围堰后的演算公式，由于围堰上、下游两端距离 很短，推算的流量可作为围堰上、下游的流量。
工程水文第五章
相应于保证率的年径流量为设计年径流量。
工程规模与来水、用水、保证率的关系 上述n个库容值V1,V2,…,Vn从小到大进行排列得到V1 *, V2* ,V3 *,,,,Vn 以数学期望公式计算各项库容对应的经验频率p1,p2,…,pn；将经验点据 点绘在概率格纸上，并选配理论频率曲线；以设计保证率p推求满足设 计要求的设计库容vp。
①当Q来、q用一定时，p↗，则vp↗； ②当p、q用一定时，Q来↗，则vp↘； ③当Q来、p一定时，q用↗，则vp↗
设计年径流分析计算的目的：推求不同保证率的年径流量和 分配过程。
（二）年径流分析计算的内容
（1）基本资料信息的搜集和复查 基本资料和信息：设计流域和参证流域的自然地理概况、 流域河道特征，人类活动、水文气象资料等
长系列实测年月径流资料按水利年度进行划分后，即为 “设计年月径流系列”
有长系列径流资料的频率计算方法同于上章所介绍的方法
具体步骤： 1、将实测资料由大到小排序，计算各项的经验频率
mi Pi 100 % n 1 2、选定水文频率分布线型 我国大多数河流的年径流频率分析采用皮尔逊三型分布。
3、假定一组参数
样本对总体代表性的高低，可通过2者统计参数的比较来判断。
方法： 1、进行年径流的周期性分析 n年径流资料一般都在其均值上下波动，并有丰、枯水年交替出 现的规律，若n年天然径流系列中，丰水年组多于枯水年组，则 计算的均值可能偏大。一般而言，系列中丰、平、枯水年组各有 一个，可认为系列具有较好的代表性。 2、与更长系列参证变量进行比较 参证流域：同一气候区内下垫面条件相似的邻近流域。 参证变量：与设计断面径流关系密切的水文气象要素。 如：年、月径流量；年、月降雨量等 可取水文相似区内其他测站（参证站）观测期更长，并被论证 有较好代表性 的年径流系列或年降水系列。 选择参证站的条件：
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传播时间与河段长度，波速有关。
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短期洪水预报-实时洪水预报
• 实时洪水预报的基本任务是根据采集的实时 雨量、蒸发、水位等观测资料信息，对未来 将发生的洪水作出洪水总量、洪峰发生时间、 洪水发生过程等情势的预测。
• 误差来源：模型（结构、参数）误差、观测 数据、水文参数的不确定性。
• 误差修正：自回归模型、滤波处理、组合预 测等等。
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短期洪水预报-河段洪水预报
• 河段洪水预报是根据河段洪水波的运行和变形规律， 利用河段上断面的实测水位（流量），预报河段下 断面未来水位（流量）的方法。
• 洪水波：流域上大量降水产生的净雨，沿坡地迅速 汇集，注入河槽，由于降雨量时空分布不均匀，河 网干支流和分布形状的不同，以及水流汇集速度的 快慢，河流接纳的水量沿程不同，使河道沿程水面 发生高低起伏的波动。
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短期洪水预报-河段洪水预报
• 在有支流汇入的河段，按照上游干、支流各站的传 播时间，把各站同时刻到达下游站的流量叠加起来 得合成流量，然后建立合成流量与下游站相应流量 的关系曲线，进行预报的方法称为合成流量法。
该法预报下游站的流量为：
n
Ql,t [(1 i )Ii,ti Qi ] i 1
v0
Q A上
Q vc A上
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• 枯水预报： – 枯水期河中的流量主要由汛末滞留在流域中的水 量消退形成。 – 主要方法： • 退水曲线法：根据前一时刻的退水流量来预报 后一时刻的退水流量。 • 前后期径流相关法：根据流域前期径流量来预 报后期径流量。
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的传播，下游站的相应流量为Ql,t ，两者的关系为：
Ql,t Qu,t Q
式中：Q 为上下游相应流量的差值。 河段有区间入流 qt：两者的关系为
Ql,t Qu,t Q qt
传播时间 L L c V
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短期洪水预报-河段洪水预报
利用上下游洪峰水位及相应的转播时间的相关图进
行预报：
上 游
• 洪水预见期就是洪水能提前预测的时间。
2
• 按预报的项目，水文预报可分为 径流预报：预报要素主要是水位和流量，水位预报指的 是预报水位及其出现时间；流量预报则是预报流量大小、 涨落时间及其过程。径流预报又可分为洪水预报和枯水 预报。 冰情预报：利用影响河流冰情的前期气象因子，预报冰 凌开始、封冻与开冻日期，冰厚、冰坝及凌汛最高水位。 沙情预报： 根据河流的水沙关系，结合流域下垫面因 素，预报年、月和一次洪水的含沙量及其过程。
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施工洪水预报
• 明渠导流期的水位预报。修筑围堰后，在导 流明渠上游形成壅水，水位增高情况如何。
• 截留期的水位、流速预报。围堰合拢过程中 拢口水位、流速预报和坝体泄水时的水位、 流量预报。
17
18
v0
Q A上
Z
Z上
Z下
cvc2 2g
0v02 2g
Z
Z上
Z下
cvc2
2g
0v02
2g
洪水预见期是反映流域 对水流调蓄作用的特征 量，表达水质点的平均 滞时。
预见期可据历史洪水资 料分析确定。
6
短期洪水预报-降雨径流预报
• 降雨径流预报是利用流域降雨量，经过产流 和汇流计算，预报出流域出口断面的径流过 程。计算步骤包括： 蒸散发计算：确定蒸发量 前期土壤含水量 产流计算：确定径流量大小 水源划分：确定产流面积比 汇流计算：确定流域出上
站 洪 21.4m 峰 07/16/7:00
游 站 洪 峰
水
水
位
位
(m)
18.4m
(m)
07/16/15:00
f2 ( Z上，t )
8hr
下游站洪峰水位(m)
传播时间(hr)
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短期洪水预报-河段洪水预报
上游站洪峰
出现日期t
水位 （m）
下游站洪峰
传播时间
出现日期t
水位 （hr） （m）
1974.6.13 02:00 112.4 1974.6.14 08:00 54.08 30
1974.6.22 14:00 116.74 1974.6.23 17:00 57.3
27
1974.7.31 10:00 123.78 1974.8.1 17:00 62.76 31
1974.8.12 15:00 137.21 1974.8.13 08:00 71.43
i 是各干、支流的区间来水系数； i 是各干、支流
河段的流量传播时间；Qi是各传播流量的变形量； n 是各干、支流河段数
14
n
上 游
Q1+Q2+Q3
Q下，t f ( Q ) 上i ,t i i 1
三
站
合
成
洪
峰
流
量
Q
下游断面洪峰流量
Q1、Q2、Q3：均为上游各站
的实测流量； Q：下游站预报的流量；
• 附加比降是指洪水波水面比降与同水位稳定流比降 之差。
8
9
短期洪水预报-河段洪水预报
• 相应水位是河段上、下游同位相的水位。 • 相应水位预报，就是用某时刻上游站的水位
预报一定时间后下游站的水位。
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短期洪水预报-河段洪水预报
• 相应水位法的基本方程： 河段无区间入流：设河段上游站流量为 Qu,t，经时间
• 2000年6月30日，我国开始实施《水文情报预报规 范》（SL250-2000）
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二、短期洪水预报
• 降雨径流预报 • 河段洪水预报 • 实时洪水预报
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短期洪水预报-降雨径流预报
• 降雨径流预报：根据流域上一场降雨过程推算出流 域出口断面未来出现的洪水过程。
• 预见期：对于源头流域，可把主要降雨结束到预报 断面洪峰出现，这个时间差称为预见期。
第五章 水文预报
• 概述 • 短期洪水预报 • 施工洪水预报 • 枯水预报 • 水文预报精度评定
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一、概述
• 水文预报主要是根据已知信息,对未来一定时 期内的水文情势作出定性或定量预报。已知 信息广义上是指对预报水文情势有影响的一 切信息，常用的是水文与气象要素信息。
• 目前通常预报的水文要素有流量、水位、冰 情、旱情等。
水质预报：预测河流中污染物迁移转化的时空变化过程。
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• 按预见期长短，水文预报可分为 短期水文预报：主要由水文要素作出的预报，预见 期小于或等于流域汇流时间 中长期水文预报：预见期大于流域汇流时间 施工水文预报：在施工期间要进行的特殊预报项目
• 水文预报是防汛抗旱、有效利用水资源以及水工程 设计、施工、调度、管理等的重要依据。