武大《工程水文学》课件第五章

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二、连续枯水段的重现期考证 当选出的连续枯水段系列的最小项在量级 上比较突出，为连续特枯段时， 上比较突出，为连续特枯段时，就需对其出现 的重现期进行考证。 的重现期进行考证。 方法： 方法： 1.历史资料考证法 1.历史资料考证法 2.树木年轮法 2.树木年轮法 3.随机模拟法 3.随机模拟法
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二、年径流分析计算的目的和内容 目的： （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。 利用程度的重要指标。 设计保证率（ ）： ）：水资源利用工程的设计 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， 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，灌溉设计保证率表示设计灌溉 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。 分比。 破坏率（ ）： ）：分析枯水期和最小流量时用 破坏率（q）：分析枯水期和最小流量时用 p = 1-q
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缩放系数K： 缩放系数K 90%的枯水年 的枯水年： 90%的枯水年：K=106/104=1.02 50%的平水年 的平水年： 50%的平水年：K=152/150=1.01 10%的丰水年 的丰水年： 10%的丰水年：K=210/200=1.05
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第五节 年际连续枯水段径流分析 服务对象： 服务对象：大型蓄水 工程， 工程，特别是具有 多年调节性能的大 型水库工程。 型水库工程。 年际连续枯水段： 年际连续枯水段：设 计断面连续多年发 生年径流偏枯的现 象。 （1）某一连续枯水 ） 段的重现期？ 段的重现期？ （2）频率曲线？ ）频率曲线？
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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；
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（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
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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。
工程水文学
武汉大学水利水电学院
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第五章 设计年径流
第一节 设计年径流分析计算的目的和内容 在一定时段内， 在一定时段内，通过河流某断面的累积水 量称为径流量 径流量W（ ）；也可以用时段 也可以用时段平均流 量称为径流量 （m3）；也可以用时段平均流 量Q（m3/s）或流域径流深 R（mm）来表示。 （ ） （ ）来表示。 径流量与流量之间的关系： 径流量与流量之间的关系：
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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。
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（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。 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，一般控制在不超过实 系列外延的幅度不宜过大， 测系列的50%。 测系列的 。
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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。
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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
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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 ）
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年径流分析计算的内容： （二）年径流分析计算的内容： 1. 基本资料信息的搜集和复查 2. 年径流频率分析计算 3. 提供设计年径流的时程分配 4. 枯水流量分析 5. 成果合理性检验
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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。
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（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 b1 An1
Q = b2 An 2 p
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（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
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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
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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。
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（a）与（b）的年平均流量Q及需水量过程 的年平均流量Q 均相等而径流年内分配过程不同， QR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 >V）。如果有20 也有差别（V’>V）。如果有20年的年径流资料 和用水资料，就可以求出20 20个大小不同的库容 和用水资料，就可以求出20个大小不同的库容 ...、 ），用多大的库容来设 （V1、V2、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 计水库呢？库容大，保证率高，投资大； 但保证率低。 小， 投资少 ，但保证率低。
W = Q∆T
年径流（ 年径流（△T=年） 年 季径流 （△T=季） 季 月径流（ 月径流（ △T=月） 月
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一、径流特性 1. 径流季节分配 丰水期和枯水期、 丰水期和枯水期、汛期和非汛期 2. 径流的地区分布 丰水带、 丰水带、少水带 3. 径流的周期性 丰水期和枯水期交替出现（一年内） 丰水期和枯水期交替出现（一年内） 连续丰水年和连续枯水年交替出现
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（二）年径流时程分配计算
K=Wp/W实
K=Qp/Q实
用系数K 用系数K遍乘代表年各月的实测径流过程 即得设计年径流的按月时程分配。 ，即得设计年径流的按月时程分配。 二、虚拟年法 三、全系列法 四、水文比拟法
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设计年径流： 设计年径流： /s， /s， Q90%=106m3/s， Q50%=152m3/s， Q10%=210m3/s 代表年： 代表年： 1961～1962、1967～1968、1972～ 1961～1962、1967～1968、1972～1973 枯水年90%）（丰水年10%）（平水年50% 90%）（丰水年10%）（平水年50%） （枯水年90%）（丰水年10%）（平水年50%）
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一、连续枯水段的定义与选样 1.连续枯水段的定义 1.连续枯水段的定义 以年径流系列的均值进行界定， 低于年 均值进行界定 以年径流系列的均值进行界定，凡低于年 径流均值的年份，均作为枯水年份 枯水年份。 径流均值的年份，均作为枯水年份。 连续发生几个枯水年份， 枯水段。 连续发生几个枯水年份，称枯水段。 2.连续枯水段选择 2.连续枯水段选择 将全部年径流系列N年中长度为n n=2、 将全部年径流系列N年中长度为n（n=2、3、4年 ...，根据工程设计需要而定） 、...，根据工程设计需要而定）的连续枯水 段一一选出，组成一个新系列。 段一一选出，组成一个新系列。 径流变量： 径流变量： Q = ∑ Qi / n i =1