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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。
径流空间变化及其影响因素分析摘要径流是水循环的重要环节和组成部分，反映流域面上水资源量的多寡，是水资源的重要组成部分，受众多的水文气象、地形地貌、人类活动等因素的影响，流域水文要素呈现出一定的空间分布变化规律。
径流分布特征及影响因素研究是水资源时空演化规律分析的基础，描述其空间变化及其成因，能更好地为水资源规划、管理提供技术支持和科学依据,也是水资源合理开发利用、科学管理和优化调度的前提。
关键词：径流；水资源；空间分布；影响因素；1.引言区域尺度上，不同地区自然地理和水热条件的差异直接影响了水资源的空间分布，同时，人类活动对下垫面的改变如农业灌溉、水利工程建设以及覆被变化等间接影响了区域水资源分布，使得径流呈现出显著的空间差异性。
由此，深入分析径流区域变化规律对水资源开发利用具有十分重要的意义，是认识水文要素和水资源量空间分布规律重要途径。
2径流空间变化及其影响因子中国多年平均年径流深284mm，占多年平均年降水量的43.8%。
河川径流量直接取决于降水总量和蒸散发耗散的水量，径流空间分布格局与降水相似，总趋势由东南向西北减小，新疆、甘肃以西由东向西递增，地带性分布规律明显。
100mm年径流深等值线大体上与400mm年降水等值线重合，该线是中国湿润半湿润地区与干旱半干旱地区的分界线。
按径流深的高低分为五个区：丰水带、多水带、过渡带、少水带、干涸带。
年径流是气候因子、下垫面条件和人类活动综合作用的结果，气候因子在大尺度上决定径流的形成，下垫面因子则在较小尺度（如子流域尺度上）影响径流的形成与分布[1]。
与径流关系最为密切的气候因子包括降水、蒸发、气温。
下垫面影响因素（包括地形、地貌、植被类型/土地利用方式、水利工程建设等）也会引起径流的变化。
各影响因子对径流的具体作用阐述如下。
（1）降水因子降水的时空分配直接影响径流分布。
径流和降水呈明显正相关。
研究表明流域径流变化主要取决于降水的变化、气温的影响次之[2]。
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。
水文学重点知识2径流的表示方法1.流量Q，m3/s 单位时间内通过某一断面的水量2.径流总量W，m3 T时段内通过某一断面的总水量。
W=QT3.径流深度R，mm 指将径流总量平铺在整个流域面积上所求得的水层深度。
R=W/F=QT/F4.径流模数M，L/s·km2 流域出口断面流量与流域面积F的比值；流域内单位面积单位时间内的产生的径流量。
M=Q/F5.径流系数α，无单位比值某一时段的径流深及与相应的降水量之比值。
α=R/P 河川径流是怎样形成的？1 降雨时形成径流的前提条件2 流域蓄渗过程降雨初期，大部分降水并不立即产生径流，而消耗于植被截留、下渗、填洼与蒸发。
在降雨过程中，当降雨强度小于下渗能力时，雨水将全部深入土壤中；当降雨强度大于下渗能力时，超出下渗强度的降雨，形成地面积水，蓄积于地面洼地，称为填洼。
随着降雨继续进行，满足填洼后的水开始产生地面径流。
流域上继续不断降雨，渗入土壤的水使包气带含水量不断增加，土层中的水达到饱和后，在一定条件下，部分水沿坡地土层侧向流动，形成壤中径流；下渗水流达到地下水面后，以地下水的形式沿坡地土层汇入河槽，形成地下径流。
因此，流域上的降水，经过蓄渗过程产生了地面径流，壤中径流和地下径流。
3 坡地汇流过程超渗雨水在坡面上呈片流，细沟流运动的现象，成坡面漫流。
满足填洼后的降水开始产生大量的地面径流，它沿坡面流动进入正式的漫流阶段。
坡面漫流在蓄渗容易得到满足的地方先进行，然后其范围不断扩大，地面径流经过坡面漫流而注入河网。
壤中流及地下径流在有空介质中运动。
4河网汇流过程各种径流成分经过坡地汇流注入河网后，沿河网向下游干流出口断面汇集的过程，即河网汇流过程，这一过程自坡地汇流注入河网开始，直至将最后汇入河网的降水输送到出口断面为止。
经过河岸调节和河槽调节过程，使出口断面的流量过程变缓，汇流历时延长，降低出口断面一下发生洪水的可能性。
径流形成过程实质上是水在流域的再分配与运行过程。
流域下垫面因影响径流的表现
降水只有落在流域下垫面上，才能够形成径流，也只有通过流域的下垫面，各种垂向，侧向的运行过程才能出现。
故下垫面的不同会直接影响径流。
一方面下垫面通过影响气候间接影响径流，另一方面则可以通过直接影响流域的汇流条件来影响径流。
而流域内下垫面因素有很大不同，加上社会发展，人类对下垫面的改造越来越大。
使不同流域的下垫面更加千差万别。
从流域的地理位置，地貌特征，地形特征，地质条件，植被特征来分析下垫面对径流的影响。
1地理位置
1.1纬度影响：地理纬度的不同，主要是通过降水的差异来实现的。
纬度低的地区，气温高，蒸发量大，对流作用强烈，降水通常较多，且全年的降水分布比较均匀，径流量一般较大且变化小；纬度高的地区，气温低，蒸发量小，降水通常较少，且分布不均匀，径流量一般较小且变化大。
例如我国的长江和黄河，长江的年径流量为9513亿立方米，径流的年内分配比较均匀。
而黄河的年径流量仅为661亿立方米，除此之外，由于降水分布主要集中于夏季，使黄河在夏季进入汛期，其余则进入明显的枯水季，因此黄河的洪涝灾害频发。
1.2距海远近影响：距海远近则是通过海洋上的水汽到达所在区域的难易程度影响降水的分布，进而影响径流的。
距海近的地区，海洋上的水汽易于进入，降水较多，径流量较大。
反之在内陆地区，海洋上的水汽难以深入，降水少径流量小。
最明显的例子是外流区和内流区径流量的区别。
内流区的河流如塔里木河，是季节性河流，径流量小且在枯水季干涸，而外流区的河流如长江珠江松花江等径流量不但远大于塔里木河，即使在降水较少的枯水季，水量减少但也不会干涸。
1.3流域面积的影响：流域的面积越大，意味着集水区域越大，因此，较大流域的径流量大。
同时，流域越大，自然条件越复杂，各种因素对径流的影响有可能相互抵消，也有可能相互增长，因此变化也较为复杂，流域面积小的地区，则相反。
比如长江流域和珠江流域，虽然珠江流域的降水较多，但由于长江流域面积大，汇水面积广，径流量反而较珠江流域大。
由于长江流域面积广大，途径的地形有高原，山地，平原，丘陵等，经过的气候也不尽相同，径流量变化较大；反之，珠江流域面积小，主要在亚热带地区，径流量的变化则相对较小。
1.4流域形状的影响：流域形状主要影响汇流过程中水系的形状，羽状，格子状，树枝状，扇状，平形状不同形状的流域面积，水系的形状也不同，从而影响径流。
如海河流域属于扇状，来自不同方向的水流比较集中汇入，径流量大，且变化集中，就容易形
成洪水。
滦河流域属于羽状，左右两岸的支流相间汇入，径流量的变化就不是很大，因此不易形成洪峰。
2地貌特征：影响汇流的速度：地貌的不同，可以影响径流的速度，大小，也可以影响径流的方向。
2.1影响径流速度和大小：地形较为陡峻的山地地形，河流短小湍急，径流速度快，水能丰富，由于径流速度快，下渗机会少，地面径流量大，地下径流小；在地形平坦的平原地区，径流速度慢，水能比较小，水流下渗机会多，地面径流量小，地下径流大。
如长江发源于唐古拉山，在上游多为山地地形，径流速度快，水能大，便于建水库（三峡），下游径流速度慢，以堆积作用为主，形成冲积平原与河口三角洲（长三角）
2.2影响径流方向：盆地由于中间低，四周高，多为向心状水系，山地由于中间高，四周低，河流发散状分布。
3地形特征：
3.1高程的影响：半山腰地区降水量最多，径流量最大径流有垂直差异的特点，一般来说，海拔高的地区比海拔低的地区径流量大，由于地形的抬升，水汽不断凝结，降水虽海拔的升高而增加，而且海拔高，温度低，蒸发量小，但地形抬升增雨并非无限制的，海拔较高的地形，当气流抬升到某一高度时，水汽全部凝结，雨量不再随降水的增加而增加，反而减少，此时径流量往往山脉中间最大，海拔过高或过低都会使径流量减少。
如我国的天山，由于海拔较高，径流量最大的高度为3558米，并非在山顶，径流高值在中段。
3.2坡度的影响：坡度越大，径流的流速大，雨水下渗的机会就少，因此，径流量大。
在坡度较陡的地方往往径流量大于平原地区。
3.3坡向的影响：迎风坡易于受到水汽的影响，降水量多，径流量大；背风坡降水量少，形成雨影区，因此径流量小。
最典型的是美国，由于落基山脉的阻挡，山脉以西的迎风坡是温带海洋性气候，降水多，径流量大，山脉以东的背风坡则相反，降水少，径流量小，较为干旱，因此要进行东水西调。
4地质条件：补充：{总体上来说是地形上的断层节理越多，地下径流增加，而地表径流减少，但是有的格子状水系就是根据裂隙来
分布的}
4.1地质构造：决定着流域的下渗，蒸发能力，和最大可能蓄水量。
若某一流域有着较为
发达的断层、节理、裂隙，水分的下渗量就大，地下径流大，而地面径流小。
地质构造是地下水的储水场所，是岩石含水的先决条件。
如在一些山地地区，总是会看到泉水从山顶流下，这就是因为山地在形成之初由于挤压，节理多，岩石破碎，有较大的地下径流，泉水实际上是地下水。
4.2岩性：岩石的性质直接影响下渗和蒸发来影响径流，岩性不同，则透水能力不同，如果岩石的透水性好，下渗量大，则地下径流大而地表径流小，如果岩石的透水性差，则相反。
如我国西南地区的喀斯特地貌，地表是石灰岩，透水性大，水在地表不易保存，有较大的地下蓄水库大多渗透到地下，形成地下溶洞。
因此岩溶地貌由于是石灰岩的岩性，导致地下径流大，地表径流较小，。
{变质岩，石灰岩，砂岩页岩等不同的性质找资料}
4.3土壤性质：土壤也是通过影响下渗和蒸发来影响径流。
土壤的性质不同，对水的吸附能力也不同，若上层土壤的透水性比下层好，则容易形成壤中流。
一般来说，颗粒较粗的土壤的透水能力比颗粒较细的土壤高，地下径流也较大。
5植被特征：树冠可以截留一部分，树枝树叶，地表的枯枝落叶又可以截留一部分，使地表径流减少主要以乔木最为明显
5.1有无植被的分布：一方面：植被对径流具有较大的影响，植被通过林冠和枯枝落叶层对降水进行截留，并可以阻滞地表径流，延长入渗时间，进行水量的再分配。
良好的植被可以减少地表径流，增加壤中流和地下径流，起到防止水土流失，涵养水源，改善河流的水文状况和洪涝灾害的作用。
比如近年由于在长江上游砍伐森林，破坏植被，中游围湖造田，是长江近年洪涝灾害频发的重要原因之一。
另一方面，植被可以通过影响降水来影响径流。
但植被对径流的影响又有复杂性，关于森林对径流的影响，主要有3 种不同的观点：第一种观点认为森林增加径流量,前苏联学者统计资料表明森林覆盖率每增加1％，年平均径流量增加 1.1 mm。
第二种观点认为森林的存在减少年径流量，论点的支持为湿润地区的森林，林冠上的水汽容易被气流带走；在干旱地区，林木根系往往更深，比灌木和草本植物更容易获得深层土壤水分，蒸散发量也高；根据流域
水量平衡，在降水量大致相同的条件下，蒸发量增加，径流量相应减少。
第三种观点认为森林存在对年径流量基本无影响。
比如：在湿热带地区，植树根系使水分容易下渗，此种地下水可以补给河流，使枯水径流增加。
在干旱地区，森林植被的蒸散发较强，降低枯水径流，相反森林被砍伐后，蒸散发的作用被削弱，可能会使枯水径流增加。
因此，造林不一定增加枯水径流，而地区、林种等因素的影响可能更大。
5.2植被类型：不同类型的植被地表径流差异很大，地表径流草坡>针叶林>阔叶林或针阔混交林，如阔叶林容易形成水土流失
5.3植被的层次结构：有些地方尽管有植被的存在，一定程度上减少了地表径流对地表的冲刷，但由于植被结构单一，水土流失依然存在，以纯乔木林最为突出，但乔灌混交林由于层次结构复杂，立体性好，截蓄能力高，能够有效减弱洪峰，减少地表径流，增加地下径流，。
如对于速生林和经济林来说，由于结构单一，在防治水土流失方面并未起到很大的作用。
5.4水理性质：不同的岩土具有不同的水理性质包括容水性，持水性，阻水，吸水等。
若岩石的阻水性好，则雨水不易下渗，地表径流大，地下径流小，若吸水性好可以减少地表径流。
城市的作用：热岛，雨岛等五岛效应
水泥地影响下渗，下水道里的水仍属于地表径流。
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