第七章-设计年径流分析及径流随机模拟报告

P W入
E
受气象因素影响 受下垫面因素影响
R：年径流深； W出 P：年降水量； E：年蒸发量；
R
Q：时段始末流域蓄水量变化量； W：时段内与外流域的交换水量。
Hale Waihona Puke Baidu
气候因素的影响：年降水量、年蒸发量等 下垫面因素的影响：地形、地貌、土壤、植被、湖泊、
流域大小及形态等
人类活动的影响 ：跨流域调水、修建水库、土地利用、
第七章 设计年径流分析及随机模拟
annual design runoff analysis & stochastic modeling
7.1 概述
一、年径流的变化特性
1. 定义：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。 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
1878 1886 1894 1902 1910 1918 1926 1934 1942 1950 1958 1966 1974 1982 1990 1998
年份
长江宜昌站年平均流量过程
3. 影响年径流的因素
分析影响年径流的因素，可以从流域水量平衡方程 着手，以年为时段的水量平衡方程为： R=P-E+Q+W
7.2 具有长期实测资料时设计年径流计算
一、水文资料审查（“三性审查”）
1. 资料可靠性审查 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）水位资料的审查 了解水位基准面的情况，水尺零点高程有无变化，检查施 测断面有无变动。
水 准 基 面
测站基面（冻结基面） 不同的高程系统：黄海、废黄河、吴淞、珠江基面…
3、年径流变化的特性 （1）年际之间变化剧烈
年径流量年际之间的变化以随机性为主，年与年之间差别 较大。一般：
K丰 K枯
Q丰
Q Q枯丰 Q
2-3 0.1 - 0.2
（2）具有以年为周期的汛期和枯季交替变化规律
国内主要河流，一般都由水量丰的汛期和水量少的枯 水期这两种水量组成，与一年之中的气候相对应，但各年 汛期的起止时间、历时、水量大小又都具有随机性，并不 是各年都一致。
20
01
长江宜昌站2001-2002年月平均流量过程
（3）连续的丰、枯水年组交替出现
在多年变化中有丰水年组和枯水年组交替出现的现象， 即又表现出长持续性变化的特点。
20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0
年平均流量（m 3 /s）
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。
N
n n
参证站
设计站
二、设计年、月径流量系列选取 设计年径流是指相应于设计频率的年径流量，设计年径流 在年内各月(或旬)的分配称设计年径流的年内分配。 将年径流量看作为简单独立随机变量，则实测年径流量系 列为年径流量总体的一个随机样本，而未来工程运行期间的年 径流量系列也是总体的一部分。因此，可以由以往 n 年实测年 径流系列求得的分布函数（频率曲线）推断总体分布，并作为 未来工程运行期间年径流量的分布函数。 实测径流系列经过审查和分析后，再按照水利年构成一个 新的年、月径流系列，并从中选出代表段的年月径流系列。
绝对基面
1956年后，56黄海基面；
1985年后，85黄海基面（又称85国家高程基准）。
(2) 水位流量关系的审查 水位流量关系的延长方法；历年水位流量关系的变化。 (3) 水量平衡审查 根据水量平衡原理，上游、区间和下游的水量应平衡。 例：贵州乌江渡水量平衡计算发现：
区间W区 乌江渡
W乌 W区 W江
生产用水、生活用水、生态用水等。
二、工程规模与来水用水及保证率关系
水利工程的规模是由来水与用水矛盾的大小和希望 解决矛盾的程度（即设计保证率）决定的。 三、水文设计主要任务
本章的主要任务是分析研究年径流的年际变化和年 内分配规律，为工程设计提供“来水”依据。 主要步骤包括： （1）选定保证率； （2）进行时段径流量的频率计算； （3）选择典型，进行径流量的年内分配。 按不同工程要求，又分为月分配、旬分配等。
了为止。但水文年鉴中是按日历年统计的。
2、水量表示法 (1）平均流量
W Q T
Q
W
T：一年的总时间（单位：s） W：一年内的总径流量（单位：m3）
t
T
（2）年径流深：某断面一年内的径流总量平铺到断面以 上集水面积上所达到的 深度(mm)。 R=W/(1000.A)
A：断面以上集水面积(单位：km2)
代 表 段 包 括
丰水年、平水年、枯水年、一个或几个完整的调节周期
代表段的年径流均值、离散系数
三、实际代表年的年、月径流量 实际年法是从实测年、月径流量系列中，选出一个或几个 实际年作为设计代表年，用其年径流分配过程直接与相应的用 水过程相配合进行调节计算，求出调节库容，确定工程规模。
35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
20 年1 01 月 20 年 01 3月 20 年5 01 月 20 年7 01 月 20 年 01 9 年 月 20 11 02 月 20 年1 02 月 20 年 02 3月 20 年5 02 月 20 年7 02 月 20 年 02 9 年 月 11 月
检查资料是否一致？ No 进行资料一致性修正 Yes Ok
不一致原因: 上游修建水库蓄水、泄水，改变了原天然径
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；降雨径流相关法修正。。。
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
江界河
原因：经核查发现，江界河浮标系数 Kf 采用的是0.85， 而应采用0.9-1.0。
2.一致性审查
为什么要进行资料的一致性审查？
目前国内外：水文计算采用纯随机模型！！
要求样本： 独立（Independent） 同分布（Identical Distribution）
即样本独立随机抽自同一总体。 一致性审查的目的：为了使计算样本服从同一总体。