[讲义]大学课本《工程水文学》设计年径流量章节精讲讲义(110页 附例题)

转化关系
Q W /T M Q/ F
R W /F
年度：在水文计算中多指水文年，而不是 日历年。所谓水文年是从每年雨季或融雪 河水上涨的汛期开始，到次年枯水期终了 为止。但水文年鉴中是按日历年统计的。
一、年径流变化特性
（1）地理分布不均 （2）年内变化 洪水期（汛期）
枯水期 （3）年际变化 丰水年 Q丰 (2~3)Q0
• 径流模数——单位面积上在单位时间内流 动的平均水量。
径流系数与径流模数
• 径流系数——任意时段内的径流深度R(或径流总量w)与同时 段内的降水深度x(或降水总量)的比值，称为径流系数。径流 系数α说明在降水量中有多少变成了径流，它综合反映了流 域内自然地理要素对降水——径流关系的影响。
• 径流模数——单位流域面积上单位时间所产生的径流量。单 位立方米/秒*平方千米。在所有计算径流的常用量中，径流 模数消除了流域面积大小的影响，最能说明与自然地理条件 相联系的径流特征。通常用径流模数对不同流域的径流进行 比较。
年平均流量 Q（m3/s）
年径流总量 W（104m3）
年径流深 R（mm）
年径流模数 M(m3/s.km2)
概念理解
• 年平均流量——是指河流断面按已有水文 系列计算的多年流量平均值。
• 年径流量——一年内（水文年）流经河道 上指定断面的全部水量，称为年径流量。
• 径流深度——把径流总量均匀地铺在流域 面积上所得的水层厚度。
RN 210mm, CVN 0.3, CSN 2 CVN Rn 218mm, CVn 0.3, CSn 2 CVn
二者十分接近，说明参证站年径流量短系列在长 系列中有代表性，又因A和B年径流量具有同步性，从 而推断设计站A的20年径流量系列具有代表性。
设计年 径 流
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主要内容
➢ 概述 ➢ 影响年径流量的因素 ➢ 具有长系列资料时设计年径流及年内分配 ➢ 具有短系列资料时设计年径流及年内分配 ➢ 缺乏实测径流资料的设计年径流水流量分析计算
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第一节 概述
• 年径流量：在一个年度内，通过河流出口断面 的水量，叫做该断面以上流域的年径流量。
设计保证率:反映对水利资源利用的保证程 度，即工程规划设计的既定目标不被破坏 的年数占运用年数的百分比。
四、设计年径流计算的内容
基本资料的收集和审核 年径流量频率计算 确定年径流在年内的分配过程 成果合理性检查
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第二节 长系列下设计年径流计算
一、水文资料的三性审查 可靠性审查 一致性审查 代表性审查
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2、一致性审查（续）
不一致原因
上游修建水库蓄水、泄水，改变原天然径流过程； 大洪水情况下分洪或发生决口、溃堤。。。
分析方法
水量平衡原理修正； 参证序列-设计序列相关法修正。。。
3、资料的代表性审查
实测的年径流系列可看成总体的一 个随机样本，因此资料（样本）的代表 性是指样本的统计特征能否反映总体的 统计特征。样本对总体的代表性的好坏 反映在样本的统计参数与总体统计参数 的接近程度，样本代表性愈高，则设计 结果精度愈好。
参证变量系列较长，本身具较高的代 表性。
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【例】设计站A：20年(1970 - 1989)径流系列，参证
站B：40年(1950 - 1989) 径流系列，验证设计站A的代 表性。(例9-1，P176)
验证：经分析，A和B年径流量的时序变化具较好的
同步性，站B可选为参证站。 分别算出参证站长短系列的统计参数：
某河某年流量过程线图
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二、工程规模与来水、用水、保证率间的关系
年内分配均匀，需要调节库容小 来水量大、用水量小，库容小 年内分配不均匀，用水量，库容大 库容与用水量、不均匀程度成正比
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三、水文计算的任务
（1）根据来水及用水，确定水利水 电工程规模大小；
（2）推求不同保证率的年径流量及 其分配过程。
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1、可靠性审查
主要审查由于人为或天然原因造成的资 料错误或时空不合理现象。审查的具体 内容一般包括：
① 水位审查 ② 水位~流量关系审查 ③ 水量平衡审查
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2、一致性审查
一致性审查的目的：为了使计算样本服从同 一总体。
即样本独立随机抽自同一总体。
人类活动的影响：蓄水、供水、水土保持、引水工 程等，改变了天然径流过程。需考虑径流的还原 计算，使得全部系列建立在同一基础上。
xN CVN CSN
xn CVn CSn
与设计站n年系列同期
比较以上长短二系列的统计参数，若二者比较接 近，一般要求相对误差不超过5-10%，从而推断参证 站n年径流系列代表性较高，从而推断设计站的n年径 流系列也具较好的代表性。
应用上述的方法的前提条件： 设计站的变量和参证站的变量的时序
变化具较好的同步性(如二个径流系列的丰 枯随时序变化基本上一致)；
N
n
参证站
设计站
n
依据数理统计原理，当样本容量愈 大，则抽样误差愈小，说明长系列样本 代表性高的可能性要大，故实测样本水 文代表性可以通过与有成因联系的更长 期的其它系列（视为近似代表总体）的 分布参数作比较来衡量。
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鉴定设计站n 年实测年径流系列代表性的思路：
选择有成因联系（同一气候区和下垫面条件相似） 邻近流域具N年(N>n)的测站(参证站)长系列来检验其n 年短系列的代表性，从而推断设计站同期n年系列的代 表性，分别计算参证站长短两系列的统计参数：
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3、代表性审查
代表性是指样本与总体接近的程度。
无限总体
有限样本x1, x2, …, xn
存在 “抽样误差”
其它条件相同时，样本容量越小，抽样误差愈大。
提高样本代表性的主要途径是增加样本容量。方法：
①插补延长； ②历史洪水调查； ③古洪水探测。。。
由于样本总体未知，故样本代表性的分析不能由自身 来评判。可以根据参证站样本的代表性来间接分析。
平水年 Q平 Q0 枯水年 Q枯 (0.1~0.2)Q0 丰水年组 枯水年组
250 200 150 100 50
0
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年平均流量过程线图
1971 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008