年径流分析计算

设计年径流分析计算的任务：就是分析研究年径流 量的年际变化和年内分配规律，提供工程设计的主 要依据——来水资料（长系列或代表年）。
设计年径流分析计算任务
水利工程调节性能的差异和采用的水利计算方法 的不同，要求水文计算提供的来水—年径流资料 也有所不同。
➢ 无调节性能的引水工程：提供历年（或代表年） 的逐日流量过程资料。
2020/12/4
➢ 资料一致性审查
一致性即要求组成系列的每个资料具有同一成因。 年径流量系列的一致性是建立在气候条件和下垫面条件的稳 定性上的。当气候条件或下垫面条件有显著的变化时，资料 的一致性就遭到破坏。一般认为气候条件的变化极其缓慢， 可认为是相对稳定的；但下垫面条件却可由于人类活动而迅 速变化，需进行还原计算。 径流系列的还原计算是一个复杂的问题，可参考专门文献。 一般说来，只要下垫面条件的变化不是非常显著，可以认为 径流系列具有一致性。
Cs 0.6P4(%) 0.66
1 2.78 2.79
10 1.33 1.33
50 -0.09 -0.09
90 -0.19 -0.19
99 -1.85 -1.84
➢ 解：1. 十年一遇枯水年径流深：
P 1 1 90% T
90% 0.19
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➢ 资料代表性审查
应用数理统计法进行水文计算时，计算成果的精度决 定于样本对总体的代表性，代表性高，抽样误差就小。
资料代表性审查对衡量频率计算成果的精度具有重要 意义。样本对总体代表性的高低可以理解为样本分布 参数与总体分布参数的接近程度。
由于总体分布参数是未知的，样本分布参数的代表性 不能就其本身获得检验，通常只能通过与更长系列பைடு நூலகம் 分布参数作比较来衡量。
运用适线法，推求指定频率的设计年径流量或指定频率的设计 时段径流量。 年径流频率计算中，Cs/Cv值按具体配线情况而定，一般采用 2~3。适线时要考虑全部经验点据。
➢成果合理性分析
成果分析主要对径流系列均值、离势系数及偏态系数进行 合理性审查，可借助于水量平衡原理和径流的地理分布规 律进行。
要求年及其他各时段径流量频率曲线在实用范围内不得相交， 即要求同一频率的设计值，长时段的要大于短时段的，否则 应修改频率曲线。
运用长系列操作法，对水文资料要求较高，必须提供设计 年、月径流量系列。
Q(m3/s)
水库调节计算示意图
设计来水过程
V1 V4
1
V2
V3 设计用水过程
逐年所需的库容值
2
3
4年
Vi
库容频率曲线示意图
VP
Pi
P
长系列操作法或全系列法
评价水资源工程的性能和效益，最好的方法就是将 全部年月径流资料、按工程运行设计进行全面的操 作运算，以检验有多少年份不遭到破坏，从而较准 确地评价出工程的保证率或破坏率。
方法特点：较为客观和完善，该法已愈来愈多地引 起重视和应用。但要求资料系列较长，计算工作量 很大。
若无条件应用该法，则可采用代表年法。
设计代表年年径流量及年内分配的计算
有了长系列的来水，就可与相应的历年用水过程配合，推 求逐年的兴利库容。在有条件的情况下，最好采用长系操 作法。 在实际工作中，当不具备上述条件或在规划设计阶段进行 多方案比较时为节省工作量，中小型水利水电工程广泛采 用代表年法，即设计代表年法，这就相应地要求提供设计 代表年的来水，将它作为未来工程运行期间径流情势的概 率预估。
➢ 有调节性能的蓄水工程：提供历年（或代表年） 的逐月（旬）流量过程资料。
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设计年径流计算方法
具有长期实测径流资料 具有短期实测径流资料 缺乏实测径流资料
2 具有长期资料情况设计年径流分析计算
➢ 长期年径流系列：指设计代表站断面或参证流域断 面有实测径流系列，其长度不小于规范规定的年数， 即不应小于30年。
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设计时段径流量计算
➢ 计算时段确定
根据工程要求确定计算时段。设计灌溉工程：一般取灌溉期 作为计算时段；设计水电工程：取枯水期或年作为计算时段。
➢ 频率计算
根据历年逐月径流资料，统计时段径流量。若计算时段为年， 则按水利年度统计年、月径流量，即构成年径流量计算系列。 若选定的计算时段为3月（或其他时段），则根据历年逐月径 流量资料，统计历年最枯3个月的水量，不固定起讫时间，可 以不受水利年度分界的限制。
在工程设计中，设计保证率是根据国家规范、用水要求、当 地自然地理情况及经济条件由用水部门合理确定的。
在规划、设计阶段，水利工程的规模由来水、用水 矛盾的大小和希望解决矛盾的程度（即设计保证率） 综合决定，即在规划、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。
年度分类： 日历年度、水文年度、水利年度
水文年度：起迄日期根据水文循环规律划分
例如：在南方地区，以一年的雨季来临河水上涨时开始，到 次年枯水期终了为止作为一个水文年；在北方地区，春汛河 流，则考虑融雪情况，以划分水文年。
水利年度：以水库开始蓄水的时间为起止点。
年径流在《水文年鉴》中采用日历年度，在水文水 利计算中通常按水文年度或水利年度统计。
多年平均年径流量的检查 影响多年平均年径流量的因素是气候因素，而气候因素具有 地理分布规律，所以多年平均年径流量也具有地理分布规律。 将设计站与上、下游站和邻近流域的多年平均径流量进行比 较，便可判断所得成果是否合理。若发现不合理现象，应检 查其原因，作进一步分析论证。
年径流量离势系数的检查。反映径流年际变化程度的年径 流量的Cv值也具有一定的地理分配规律。我国许多单位对 一些流域绘有年径流量Cv等值线图，可据以检查年径流量 Cv值的合理性。但是，这些年径流量Cv等值线图，一般是 根据大中流域的资料绘制的，对某些具有特殊下垫面条件 的小流域，年径流量Cv值可能并不协调，在分析检查时应 进行深入的分析。一般来说，小流域的调蓄能力较小，它 的年径流量变化比大流域大些。
➢ 在水文计算中，一般采用缩放代表年径流过程线 的方法来确定设计年径流量的年内分配。
➢ 代表年选择：
➢ 选取年径流量接近于设计年径流量的代表年径流量过 程线；
➢ 选取对工程较不利的代表年径流过程线。 年径流量接近设计年径流量的实测径流过程线，可能 不只一条。这时，应选取其中较不利的，使工程设计 偏于安全。 灌溉工程：选取灌溉需水季节径流较枯的年份； 水电工程：选取枯水期较长、径流又较枯的年份。
年径流量偏态系数的检查。对年径流量偏态系数的变化规 律至今研究不足。有人认为可以利用Cs/Cv值的地理分布 规律来检查Cs的合理性，但Cs/Cv值是否真正具有地理分 布规律还有待进一步地研究。
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设计代表年年径流量的年内分配
➢ 不同分配形式的年径流量对工程设计的影响不同。 因此，在求得设计年径流量或设计时段径流量之 后，还需要根据径流分配特性和水利计算的要求， 确定其年内分配。
工程规模与来水、用水、保证率的关系
水利工程的规模大小不同，其调节能力不同。水 利工程的规模如何确定？现以确定灌溉水库的库 容为例，说明如下： 可见在两年当中，对于丰水年所
需要的库容要小，且供水时间会 很短；而对于枯水年则情况相反。
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注意：对于年来水相等而年内分配过程不相同，所需 库容是有差别 。
对更长系列（参证变量）的要求：设计变量与参证变量的时 序变化具有同步性；参证变量的长系列本身具有较高的代 表性。
为了检验径流系列的代表性，可选择与设计变量有成因联系、 具有长系列的参证变量（例如具有更长系列的邻近流域的 年径流量）来进行比较。
在实际工作中如选不到恰当的参证变量时，也可通过历史旱 涝现象的调查和气候特性的分析，来论证年径流量系列的 代表性。
设计年、月径流量系列的选取
① 实测径流系列经审查和分析后，按水利年度排列为 一个新的年、月径流系列。
② 从这个长系列中选出代表段。 代表段应包括有丰、平、枯水年，并且有一个或几
个完整的调节周期；代表段的年径流量均值、离势系 数应与长系列的相近。
✓用这个代表段的年、月径流量过程来代表未来工程运行期 间的年、月径流量变化，也就是水利计算所要求的“设计 年、月径流系列”。
有了设计条件下的历年逐月径流过程(来水)和历年逐月的 用水过程，就可以逐年进行来水、用水平衡计算，求得逐 年所需的库容值。这种推求设计库容值Vp的方法，在水利 计算中称为长系列操作法、时历法或综合法。
例如，某一水利枢纽有n年径流资料，就可求得各年的 库容值V1、V2、…、Vn，作出库容频率曲线，由设计用 水保证率，在频率曲线上查得相应的设计库容值Vp，用 以确定工程规模。
➢径流年内分配
按年水量控制和按供水期水量控制的两种同倍比法。 同倍比计算式：
K或年
Q年,p Q年,代
K供
Q供,p Q供,代
用同一倍比对整个代表年的月径流过程进行缩放， 即得设计年内过程。
【实例】
某河某站有24年实测径流资料，经频率计算已求得年径流量统计参数：
R 667mm, Cv 0.32, Cs 2Cv ➢ 试结合下表推求十年一遇枯水年和丰水年的年径流深？
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实际代表年年、月径流量系列的选取
实际代表年法：从实测年、月径流量系列中，选出 一个实际的干旱年作为代表年，用其年径流分配过 程直接与该年的用水过程相结合而进行调节计算， 求出调节库容，确定工程规模。 选出的年份就称为实际代表年，其年、月径流量， 就是实际代表年年、月径流量。 实际代表年法在小型灌溉工程的设计中应用较广。
工程水文学
第五章 年径流分析与计算
主要内容
概述 工程规划设计阶段水文计算的任务 不同资料条件的设计年径流分析计算
1 概述
年径流：在一个年度内，通过河流出口断面的 水量称为该断面以上流域的年径流量