工程水文学 第5章 设计年径流及年内分配的计算

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1、第五章设计年径流及年内分配的计算第一节概述2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

2、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

3、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。　　3）年径流在多年变化中有丰水年

4、组和枯水年组交替出现的现象。图5-1（a）黄河陕县站曾出现过连续11年（1922-1932）的少水年组，而后的1935-1949年则基本上是多水年组。图5-1（b）松花江哈尔滨站1927年以前的30年基本上是少水年组，而后的1928-1966年基本上是多水年组。浙江新安江水电站也曾出现边连续13年（1956-1968）的少水年组。这说明河流的年径流量具有或多或少的持续性。此变化特性对于水资源开发利用、防汛等是不利的。二、工程规模与来水、用水、保证率的关系　　上述年径流量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求

5、要求，必需兴建水利工程（如水库等），对天然径流加以人工调节，按用水要求泄放。　　各项水利工程的规模如何确定呢？今以确定灌溉水库的库容（V）为例说明如下：　　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。如图5-2中仅八月份来水小于用水，故用以满足灌溉用水所需的库容（V）较小。图5-2丰水年来水、用水对照图　　相反，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

6、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，如图5-3所示。图5-3枯水年来水、用水对照图　　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，如图5-4(a)、(b)两年的年平均流量Q相同，但(b)年的径流年内分配（概化成汛期、枯季两个流量）较(a)年的均匀，因此两年所需水库供水的数量也就不同，往往径流年内分配不均匀的年份所需库容较大，即VA>VB。图5-4径流年内分配不同对库容影响示意图　　对于不同的年份，来水与用水有各种可能的组合情况，各年所需的库容也就大小不一。例如某灌区有二

7、十年的年来水量资料和灌溉用水量的资料，就可以求出二十个大小不同的库容值V1、V2、…、V20。那末，应该用什么样的库容值来设计水库呢？库容造大些，灌溉用水的保证程度（即保证率）就高些，但投资要多；相反，库容造小些，可节省投资，但灌溉用水的保证率就低些，碰到大旱年份，灌溉用水得不到保证，作物就要减产甚至失收。这里就牵涉到一个设计标准问题，也就是设计保证率问题。　　由上可知，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，

8、经过技术经济比较来确定工程规模。三、水文计算任务　　本章的主要任务是分析研究年径流量的年际变化和年内分配规模，提供工程设计的主要依据——来水资料。其他如用水、保证率