第五章 设计年径流量(修改)

设计保证率（ ）：水资源利用工程的设计标准， ）：水资源利用工程的设计标准 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， 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。 定目标不被破坏的年数占运用年数的百分比。例 如，灌溉设计保证率表示设计灌溉用水量全部满 足的年数占工程运用总年数的百分比。 足的年数占工程运用总年数的百分比。 破坏率（ ）： ）：分析枯水期和最小流量时 破坏率（q）：分析枯水期和最小流量时 用 p = 1-q
（2）植被 一般会是年径流量减少，是径流年内分配较 育草育林前均匀。 （3）土壤和地质 土壤及透水岩层具有地下水库的调蓄作用，从 而影响径流的年内分配。 （4）湖泊和沼泽 增加了流域的水面面积，经常 有足够的水分蒸发，增加了增发量，从而使年径 流量减少 （5） 流域大小 一般随着流域面积的增大，径流量的变化相应减 小
分析资料的代表性： 分析资料的代表性： 1. 进行年径流的周期性分析 分析资料的丰水段（年组）、平水段、 ）、平水段 分析资料的丰水段（年组）、平水段、枯水 段的分布。 段的分布。 2. 与更长系列参证变量进行比
二、年径流的频率分析 1. 选择 日历年、 日历年、水利年度 2. 线型与参数估计 一般是PⅢ 一般是 Ⅲ型，但经过论证也可采用其他线 型 x、Cv用矩法估计，Cs =2～3Cv 用矩法估计， 、 用矩法估计 ～ 侧重考虑平、枯水年份年径流点群的趋势。 侧重考虑平、枯水年份年径流点群的趋势。 3. 其他注意事项 （1）参数的定量应注意地区综合分析成果 ） （2）历史枯水年径流的考证和引用 ）
一、有较短年径流系列时设计年径流频率分析方法 关键：展延年径流系列。 关键：展延年径流系列。 方法：建立设计断面年径流与参证变量（ 方法：建立设计断面年径流与参证变量（有较长观 测系列）的相关关系， 测系列）的相关关系，来适当展延设计断面年径 流系列至规范要求长度。 流系列至规范要求长度。 常用的参证变量：设计断面的水位、 常用的参证变量：设计断面的水位、上下游测站或 邻近河流测站的径流量、流域的降雨量等。 邻近河流测站的径流量、流域的降雨量等。
二、缺乏实测径流资料时设计年径流的估算 方法： 方法：间接方法估算设计径流量 前提：设计流域所在区域内， 水文特征值（ 前提：设计流域所在区域内，有水文特征值（例 如年径流深均值、 、 等 如年径流深均值、Cv、Cs等）的综合分析成 等值线图）， ），或在水文相似区内有径流系 果（等值线图），或在水文相似区内有径流系 列较长的参证站可资利用。 列较长的参证站可资利用。
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（一）参数等值线图法 1. 年径流均值的估算 利用年径流深等值线图。 利用年径流深等值线图。
R = ∑ Ri Ai / ∑ Ai
i =1 i =1
n
n
OA R = 700+ (800− 700 ) AB
W = KRA
2. 年径流Cv值的估算 年径流Cv值的估算 Cv Cv值等值线 按比例内插流域重心的Cv 值等值线， Cv值 查Cv值等值线，按比例内插流域重心的Cv值。 3.年径流Cs值的估算 3.年径流Cs值的估算 年径流Cs Cs=2～ Cs=2～3Cv PⅢ型曲线表 型曲线表， 年径流均值 + Cv + Cs + PⅢ型曲线表， 绘制年径流频率曲线， 绘制年径流频率曲线，确定设计频率的年径流 值。
二、影响年径流量的因素 为了深刻认识年径流及其变化规律， 为了深刻认识年径流及其变化规律，需要从物理成 因方面去分析和研究影响年径流的影响因素，尤其是 因方面去分析和研究影响年径流的影响因素， 在径流资料短缺时，显得更为重要。 在径流资料短缺时，显得更为重要。但具有短期实测 径流资料时， 径流资料时，常常需要建立年径流量与有关因素之间 的相关关系来插补、展延年径流系列， 的相关关系来插补、展延年径流系列，但缺乏径流资 料时， 料时，常用水文比拟法或等值线图来推求估算年径流 量，上述情况都要分析影响年径流的因素。同时通过 上述情况都要分析影响年径流的因素。 进行年径流量影响因素的研究， 进行年径流量影响因素的研究，也可对计算成果进行 分析论证。 分析论证。
的年平均流量Q及需水量过程Q （a）与（b）的年平均流量Q及需水量过程QR 均相等而径流年内分配过程不同， 均相等而径流年内分配过程不同，所需库容也有 差别（ >V）。如果有20年的年径流资料和用水 >V）。如果有20 差别（V’>V）。如果有20年的年径流资料和用水 资料，就可以求出20个大小不同的库容（ 20个大小不同的库容 资料，就可以求出20个大小不同的库容（V1、V2、 ...、 ），用多大的库容来设计水库呢 用多大的库容来设计水库呢？ V3、...、Vn），用多大的库容来设计水库呢？库 容大，保证率高，投资大；库容小， 容大，保证率高，投资大；库容小， 投资少 ， 但保证率低。 但保证率低。
W = Q∆T
W = RF
W = M F∆T
• 我国水文年鉴中刊印的年径流量年降雨量等水 文要素，是按日历年度统计的， 文要素，是按日历年度统计的，而在水文水利 计算中， 计算中，年径流量通常是按水文年度或水利年 度统计的。 度统计的。水文年度以水文现象的循环规律来 划分， 划分，即冲每一年汛期开始到下一年汛期开始 前止；北方河流考虑到融雪情况，以春汛作为 前止；北方河流考虑到融雪情况， W 水文年度的起点。 水文年度的起点。 = Q∆T 水利年度是以水库蓄泄周期来划分。 水利年度是以水库蓄泄周期来划分。水文 年和水利年的起止日期各地不一， 年和水利年的起止日期各地不一，各地均有具 体规定。 体规定。
通过对年径流观测资料的分析， 一、通过对年径流观测资料的分析，可以看出年径流特 性 1. 年径流具有大致以年为周期的汛期和枯季交替变化的 规律 丰水期和枯水期、 丰水期和枯水期、汛期和非汛期 2. 年径流在年际变化大，有些河流丰水年径流量可达平 年径流在年际变化大， 水年的2~3倍，而枯水年径流量只有平水年的 水年的 倍 1/5~1/10. 3. 径流的周期性 在多年变化中有连续丰水年和连续枯水年交替出 现的现象
参证变量应具备的条件： 参证变量应具备的条件： 1. 参证变量与设计断面径流量在成因上有密切 关系； 关系； 2. 参证变量与设计断面径流量有较多的同步观 测资料； 测资料； 参证变量的系列较长，并有较好的代表性； 3. 参证变量的系列较长，并有较好的代表性；
（一）利用本站的水位资料延长年径流系列 水位——流量关系 水位 流量关系 利用上下游站或邻近站实测径流资料， （二）利用上下游站或邻近站实测径流资料，延 长设计断面的径流资料
（三）利用年降雨资料延长设计断面的年径流系列 利用降雨（具有较长的观测系列） 利用降雨（具有较长的观测系列）与径流 的良好关系。一般应用流域面平均雨量。 的良好关系。一般应用流域面平均雨量。 （四）注意事项 1. 尽量避免远距离测验资料的辗转相关 C参→C2 → C1 → C设 2. 系列外延的幅度不宜过大，一般控制在不超过 系列外延的幅度不宜过大， 实测系列的50%。 实测系列的 。
（三）人类活动对年径流及年内分配的影响 直接影响：跨流域调水 间接影响： 通过增加流域储水量和 流域蒸发量来减少流域的年径流量。如， 修水库、塘坝、旱地改水田、坡地改梯田、 植树造林等，都将士流域蒸发量增大，而 减少年径流量。这些人类活动在改变年径 流的同时也改变了径流的年内分配。
三 工程规模与来水、用水、保证率的关系 年径流的自然变化情势往往与用水部 门的需水有矛盾。为了按时按量地满足用 水部门的需水要求，必须兴建水利工程， 对天然径流加以人工调节。 各项水利工程的规模如何确定呢？以灌溉水 库的库容V为例说明。
（一）气候因素对年径流量的影响 湿润地区 P E R 干旱地区P E R 干旱地区 以冰雪补给的河流， 以冰雪补给的河流，其年径流量与前一年 的降雪量和当年的气温都有影响。 的降雪量和当年的气温都有影响。 （二）下垫面因素对年径流的影响 一方面通过流域蓄水能力的改变影响 年径流， 年径流，另一方面通过对气候因素的影响 间接对年径流发生作用。 间接对年径流发生作用。 降雨、气温） （1） 地形 （降雨、气温） ） 径流
（二）经验公式法 建立年径流与其影响因素之间的关系。 建立年径流与其影响因素之间的关系。例 如，多年径流均值的经验公式
Q = b1 An1
Q = b2 An 2 p
m
（三）水文比拟法 用于无资料流域移置（经过修正） 用于无资料流域移置（经过修正）水文相 似区内相似流域的实测水文特征 要点：将参证站的径流特征值， 要点：将参证站的径流特征值，经过适当修正后 移用于设计断面。 移用于设计断面。 进行修正的参变量： 进行修正的参变量：流域面积和多年平均降雨量
• 第二节 有较长资料时设计年径流频率分析计算 实测年径流系列不小于20年 实测年径流系列不小于 年。 资料“三性” 一、资料“三性”审查 可靠性 测验和整编的正确性 一致性 资料是否来自同一气候、 资料是否来自同一气候、下垫面条件和同一 测站。人类活动的影响最显著。 测站。人类活动的影响最显著。 代表性 样本接近总体的程度，即样本系列的大小， 样本接近总体的程度，即样本系列的大小， 一般系列越长，代表性越好。 一般系列越长，代表性越好。
工程水文学
云南农业大学水利水电学院
第五章 设计年径流
• 第一节 概述
在一个年度里，通过河流出口断面的水量， 在一个年度里，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。 叫做该断面以上流域的年径流量。可以用年径流 平均流量Q（ ）、年 总量W（ 总量 （m3）年平均流量 （m3/s）、年径流深 ）、 R（mm）或年径流模数来表示。年径流量的多年 （ ）或年径流模数来表示。 平均值称为多年平均年径流量。 平均值称为多年平均年径流量。
三、年径流分析计算的目的和内容 目的： （一）目的： 分析研究年径流的年际变化和年内分配规 提供工程设计的主要依据——来水资料。 来水资料。 律，提供工程设计的主要依据 来水资料 （二）年径流分析计算的任务： 年径流分析计算的任务： 1. 具有长期实测径流资料：用数理统计进行频率分析， 具有长期实测径流资料：用数理统计进行频率分析， 求出丰平枯三种代表年的设计值及其年内分配 2. 设计断面具有短期径流资料：可选有长系列径流资料 设计断面具有短期径流资料： 的参照站插补展延，并分析其设计值和年内分配。 的参照站插补展延，并分析其设计值和年内分配。 3. 设计断面无资料：用水文比拟法或等值线法 设计断面无资料：
（二）年径流时程分配计算
K=Wp/W实
Q = K1 K 2 Q
三、流量历时曲线的绘制 流量历时曲线是累积径流发生时间的曲 线，表示等于或超过某一流量的时间百分数
• 第四节 设计年径流的时程分配 河川径流的时程分配， 河川径流的时程分配，一般是按其各月 的径流分配比来表示。 的径流分配比来表示。
一、代表年法 按比例缩放代表年径流过程 （一）代表年的选择 流量相近原则： （1）流量相近原则：选择与设计年径流量大 小相近的年。 小相近的年。 对工程不利的原则： （2）对工程不利的原则：比如供水期径流较 小的年份。 小的年份。 根据丰平枯 丰平枯（ p=20%、50%、80%或 （3）根据丰平枯（如p=20%、50%、80%或 p=25%、50%、75%）不同年份， p=25%、50%、75%）不同年份，以及不同的任 务选择代表年。 务选择代表年。
• 第三节 短缺资料时设计年径流频率分析计算 1. 设计代表站只有短系列径流实测资料（n<20） 设计代表站只有短系列径流实测资料（ ） 设法展延径流系列的长度。 设法展延径流系列的长度。 2. 设计断面附近完全没有径流实测资料 利用年径流统计参数的地理分布规律， 利用年径流统计参数的地理分布规律，间接 地进行年径流估算。 地进行年径流估算。