年径流分析与计算

中国1km×1km数字降水图
5-1 概述
➢ （3）径流的地区变化
多水带：年径流深为 800～200mm以上，主要 分布于东北东部山地、淮 河至秦岭以南的长江中下 游地区，云南、广西大部
以及西藏东部。
200
200
400
200
400
800
800
(mm) <200 200-400 400-800 800-1000 >1000
5-1-2 影响年径流的因素
2、下垫面因素对年径流量的影响
（3）土壤和地质
土壤的结构和透水岩层的厚度，直接影响地下水储量的大 小和调节能力的大小，因此影响年径流的年内分配过程。
（4）湖泊和沼泽
湖泊（包括水库在内）一方面通过蒸发的影响而间接影响 年径流量的大小，另一方面通过对流域蓄水量的调节而影 响年径流量年际的变化。
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
➢（2） 工程规模与来水、用水、保证率的关系
在枯水年份 ，降雨量小， 河流中水量也较枯，并 且由于气温高，蒸发大， 耗水很多，作物要求的 灌溉水量却很大，来水 与用水的矛盾就很突出。 为了满足这种枯水年份 的灌溉要求，水库的库 容就要大得多。
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
中国1km×1km数字降水图
➢ （3）径流的地区变化
5-1 概述
根据年径流深等值线图，全国划分5个带：
丰水带：年径流深在 800mm以上，主要分布 于东南沿海以及西藏东
部和云南西南部。
200
200 200
400 800
400 800
(mm) <200 200-400 400-800 800-1000 >1000
➢（2） 工程规模与来水、用水、保证率的关系
在同样的干旱年份，即 使年来水总量、用水流 量相同，但由于径流年 内各月分配不同，对库 容大小也有影响。
三、年径流分析计算的目的和内容、任务
（一）目的：
设计年径流是衡量过程规模和确定水资源 利用程度的重要指标。
设计保证率（p）：水资源利用工程的设 计标准，反映了水资源的利用程度，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。例如，一项水资源利用工程，有 90%的年份可以满足其规划设计确定的目标， 则其保证率为90%，依次类推。
(3)提供设计年径流的时程分配。在设计年径流量确定以后， 参照本流域或参证流域代表年的径流分配过程，确定年径 流在年内的分配过程。
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
1．设计年径流计算的内容
(4)根据需要进行年际连续枯水段的分析、径流随机模拟和 枯水流量分析计算。
(5)对分析成果进行合理性检查。包括检查分析计算的主要 环节，与以往已有设计成果和地区性综合成果进行对比等 手段，对设计成果的合理性作出论证。
§5-1 概述
一、年径流与设计年径流 1．年径流：在一年内通过河流某一断面的径流过程，流过 的总水量，称该断面流域的年径流量 2．设计保证率：用水得到满足的保证程度，常以保证供水年 数占总年数的百分数表示，例如=95%，指平均100年间有 95年用水得到保证 3. 设计年径流：作为工程设计依据的长期的河流来水过程， 包括多年平均的年径流量、设计年径流量（符合设计保证 率的年径流量）及其年内分配
800
中国1km×1km数字降水图
5-1-2 影响年径流的因素
二、 影响年径流的因素
在水文计算中，研究影响年径流量的因素具有重要的意义。 通过对影响因素分析研究，可以从物理成因方面去深入探 讨径流的变化规律。另一方面，在径流资料短缺时，可以 利用径流与有关因素之间的关系来推算径流特征值。也可 对计算成果作分析论证。
湖泊或沼泽增加流域的水面面积，一般增加了蒸发量，从 而使年径流量减少。另外，较大的湖泊增大了流域的调节 作用，起着减小径流年际变化的作用。
在干旱地区，由于水面蒸发量和陆地蒸发量相差很大，湖 泊对减少年径流量的作用较显著。在湿润地区，相差较小， 湖泊对年径流量的影响较小。
5-1-2 影响年径流的因素
2、下垫面因素对年径流量的影响
（5）流域大小
流域面积大，流域的地面与地下蓄水能力强；同时，流域 内各局部地区径流的不同期性，也随着流域面积的加大愈 加明显。因此，大流域的径流在年内、年际变化比小流域 要平缓些。
小流域的河槽切割较浅，往往不能全部汇集本流域所产生 的地下径流（属于流域不闭合的情况），其年径流深或年 径流模数一般比同一气候区内较大流域的小。
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
3．设计年径流计算的任务与方法
4．年径流的变化特点 （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
平水年
Q平 Q0
枯水年
Q枯 (0.1~0.2)Q0
4、年径流量及其特性
5-1 概述
日历年：阳历1月1日～12月31日。目前水文年鉴上刊印的年径 流资料就是按日历年整编的，设计年径流计算一般也是按日历 年进行的。
水利工程的规模如何确定呢？现以确定灌溉水库的 （2）工程规模与来水、用水、保证率的关系
在丰水年份，由于降雨 量多，河流中水量丰富， 且作物要求的灌溉水量 较少，来水与用水的矛 盾不突出，解决这种丰 水年份的灌溉要求，所 需的工程规模（如水库 的库容）较小。
第五章 设计年径流分析与计算
5-1 概述 5-2 具有长期实测径流资料时设计年径流量及其年内分配 的分析计算 5-3 具有短期实测径流资料时设计年径流量及其年内分配 的分析计算 5-4 缺乏实测径流资料时设计年径流量及其年内分配的分 析计算 5-5 流量历时曲线 5-6 设计枯水流量的分析计算
目标：不同实测水文资料时的设计年径流计算 重点：有实测资料时设计年径流的分析计算
在干旱地区，降水量少，年径流系数很低，年降水量与年 径流量的关系不很密切，降水和蒸发都对年径流量起着相 当大的作用。
以冰雪补给为主的河流，年径流量主要取决于前一年的降雪量和 当年的气温。
5-1-2 影响年径流的因素
2、下垫面因素对年径流量的影响
下垫面因素主要包括：地形、植被、土壤、地质、湖泊、 沼泽、流域大小等。
破坏率（q）：分析枯水期和最小流量时 用
p = 1-q
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
在规划设计阶段，水利工程的规模是由来水、用水矛盾的大小 和希望解决矛盾的程度（即设计保证率）来决定的，也就是说， 在规划设计阶段要分析工程规模、来水、用水、保证率四者之 间的关系，经过技术经济比较来确定工程规模。
5-1-2 影响年径流的因素
3、人类活动因素对年径流量的影响
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
三、设计年径流分析计算的任务
1．目的 根据来水及用水，确定水利水电工程规模大小
➢ （1）水利工程的兴利作用
河川径流在年内和年际的变化是很大的，往往不能满足人们对 水量的需求。 为了解决水量供需之间的矛盾，就必须修建水利工程（如水 库），对天然的河川径流进行人工调节。 如水库工程在丰水期蓄水，在枯水期供水，这就是水利工程的 兴利作用。
年径流在多年变 化中有丰水年组 和枯水年组。
年径流过程线[（a）黄河陕县站、（b）松花江哈尔滨站]
➢ （3）径流的地区变化
5-1 概述
分布总趋势： 自东南向西北递减， 近海多于内陆，山地 大于平原。
200
200
400
200
400
800
800
(mm) <200 200-400 400-800 800-1000 >1000
工程的规模要依据来水与用水的平衡分析，由水利计算来确定
来水问题（包括水量及其时间变化）由水文计算来确定 用水计算将在有关专业课中介绍 保证率主要由用水部门根据规范，结合实际情况综合确定。
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
1．设计年径流计算的内容
(1)基本资料信息的搜集和复查。
包括设计流域和参证流域的自然地理概况、流域河道特征、 有明显人类活动影响的工程措施、水文气象资料，以及前 人分析的有关成果。
（1）地形
地形主要通过对气候因素——降水、蒸发、气温的影响， 间接对年径流量发生作用。
5-1-2 影响年径流的因素
2、下垫面因素对年径流量的影响
（1）地形
地形对于降水的影响主要表现在山地对水汽的抬升和阻滞 作用，使迎风坡降水量增大。增大的程度主要由水汽含量 和抬升速度来决定。
地形对蒸发有影响。一般气温随高程的增加而降低，因而 使蒸发量减小。
水文年：是以水文现象的循环周期作为一年，即从每年的汛期 开始到第二年的枯水期结束为一年。
水利年：是以水库的蓄泄循环周期作为一年，即从水库的蓄水 开始到第二年水库供水结束为一年。
➢ （1）径流量的年内变化
5-1 概述
流量（m3/s） 流量（m3/s）
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
200
400
400
800
800
中国1km×1km数字降水图
➢ （3）径流的地区变化
5-1 概述
少水带：年径流深为 50～10mm，主要分
布于松嫩平原中部，辽 河上游，内蒙古高原南 缘，黄土高原大部，青 藏高原北部、西部的部
分低山丘陵区。
200
200
400
200
400
800
800
(mm) <200 200-400 400-800 800-1000 >1000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间（月）
600 500 400 300 200 100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间（月）
我国绝大部分河流年径流量年内分配主要取决于年降水量的季 节变化。
➢ （2）径流的年际变化
5-1 概述
年径流在年际间 存在丰水年和枯 水年；
5-1-2 影响年径流的因素
3、人类活动因素对年径流量的影响
人类活动对年径流的影响，包括直接和间接影响。
直接影响如跨流域引水，直接减少（或增加）本流域的年 径流量。
间接影响如修水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地 改梯田，植树造林，种植牧草等措施，主要通过改变下垫 面性质而影响年径流量。
一般来说，这些措施都将使蒸发增加，从而使年径流量减 少。
地形对蒸发和降水的作用，一般将使年径流量随高程的增 加而加大，但增加到一定程度后，将不再增加。
5-1-2 影响年径流的因素
2、下垫面因素对年径流量的影响
（2）植被
植被可以截留一部分雨水，然后蒸发，成为径流形成过程 的损失量； 植被的根系吸收大量的水分，使植物的散发量增大； 植被的增加可以减少地面径流，增大入渗量，增大了地下 径流量，并使径流形成过程变缓。
中国1km×1km数字降水图
5-1 概述
➢ （3）径流的地区变化
过渡带：年径流深为 200～50mm，主要分布于 松嫩平原一部分，三江平
200
原，辽河下游平原，华北 平原，山西、陕西大部， 青藏高原中部，祁连山区，
200
新疆西部地区。
(mm) <200 200-400 400-800 800-1000 >1000
R=P-E-△S
年降水量、蒸发量属于气象因素， 流域的年蓄水量变化△S属于下垫面及人类活动因素。
5-1-2 影响年径流的因素
1、气象因素对年径流量的影响
作为气象因素的年降水量和年蒸发量，对年径流量的影响 程度随流域所处的地理位置的不同而不同。
在湿润地区，降水量较多，年径流系数较高，年降水量与 年径流量之间具有较密切的关系，说明年降水量对年径流 量起着决定性作用，而流域蒸发的作用就相对较小。
中国1km×1km数字降水图
➢ （3）径流的地区变化
5-1 概述
干涸带：年径流小于
10mm，主要分布于内
蒙古高原阿拉善高原，
200
河西走廊，柴达木盆地、
准噶尔盆地，塔里木盆
地、吐鲁番盆地等。
200
(mm) <200 200-400 400-800 800-1000 >1000
200
400
400
800
对搜集到的水文资料，应有重点地进行复查，着重从观测 精度、设计代表站的水位流量关系以及上下游的水量平衡 等方面，对资料的可靠性作出评定。发现问题应找出原因， 必要时应会同资料整编单位，作进一步审查和必要的修正。
5-1-3 设计年径流分析与计算的任务
1．设计年径流计算的内容
(2)年径流量的频率分析计算。对年径流系列较长且较完整 的资料，可直接据以进行频率分析，确定所需的设计年径 流量。对短缺资料的流域，应尽量设法延长其径流系列， 或用间接方法，经过合理的论证和修正、移用参证流域的 设计成果。