工程水文及水利计算设计年径流及径流随机模拟

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1、第六章设计年径流及径流随机模拟第一节设计年径流分析计算的目的和内容在一定时段内，通过河流某一断面的累积水量称径流量，记作W(m3)；也可以用时段平均流量函(m3／s)或流域径流深R(mm)来表示。径流量与流量的关系为：(8—1)式中——计算时段，s。根据工程设计的需要，可分别采用年、季或月。则其相应的径流分别称为年径流、季径流或月径流。其中年径流及其时程分配形式对水利水电工程的规划设计尤为重要。本章重点介绍年径流的分析计算，较短时段径流的分析计算。可以参照进行。一、径流特性河川径流具有如下的一些特性：1。径流的季节分配河川径流的主要来源

2、为大气降水。降水在年内分配是不均匀的，有多雨季节和少雨季节，径流也随之呈现出丰水期和枯水期，或汛期与非汛期。最大日径流量较之最小日径流量，有时可达几倍到几十倍。2．径流的地区分布河川径流的地区性差异非常明显，这也和雨量分布密切相关。多雨地区径流丰沛，少雨地区径流较少。我国的丰水带。包括东南和华南沿海，云南西部和西藏东部，年径流深在1000mm以上。我国的少水带，包括东北西部，内蒙古、宁夏、甘肃大部和新疆西北部，年径流深在10—50mm之间；而许多沙漠地区为干涸带。年径流深不足10mm。3。径流的周期性绝大多数河流以年为周期的特性非常明显

3、。在一年之内，丰水期和枯水期交替出现，周而复始。又因特殊的自然地理环境或人为影响，在一年的主周期中，也会产生一些较短的特殊周期现象。例如，冰冻地区在冰雪融解期间，白昼升温，融解速度加快，径流较大；夜间相反，呈现出以锯齿形为特征的径流日周期现象。又如担任调峰任务的水电站下游，在电力负荷高峰期间，加大下泄流量，峰期过后。减小下泄流量，也会出现以日为周期的径流波动现象。在实测年径流系列中，往往发现连续丰水段或连续枯水段交替出现的现象，连续2—3年年径流偏丰或偏枯的现象极为常见；连续3—5年也不罕见，有的甚至超过10年以上。这种连续丰水段或连续

4、枯水段的交替出现，会形成从十几年到几十年的较长周期，需要通过周期分析加以识别。121二、年径流分析计算的目的和内容(一)目的年径流分析计算是水资源利用工程中最重要的工作之一。设计年径流是衡量工程规模和确定水资源利用程度的重要指标。水资源利用工程包括水库蓄水工程、供水工程、水力发电工程和航运工程等，其设计标准，用保证率表示，反映对水利资源利用的保证程度，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，一项水资源利用工程，有90％的年份可以满足其规划设计确定的目标，则其保证率为90％，依此类推。推求不同保证率的年径流量及其分

5、配过程，就是设计年径流分析计算的主要目的。水资源利用程度，在分析枯水径流和时段最小流量时，还可用破坏率，即破坏年数占运用年数的百分比来表示，在概念上更为直观。事实上，保证率和破坏率是事物的两个侧面，互为补充，并可进行简单的换算。设保证概率为p，破坏概率为q，则p＝1-q。(二)年径流分析计算的内容年径流分析计算的内容如下：(1)基本资料信息的搜集和复查。进行年径流分析的基本资料和信息，包括设计流域和参证流域的自然地理概况、流域河道特征、有明显人类活动影响的工程措施、水文气象资料，以及前人分析的有关成果。其中水文资料，特别是径流资料为搜集

6、的重点。对搜集到的水文资料，应有重点地进行复查，着重从观测精度、设计代表站的水位流量关系以及上下游的水量平衡等方面，对资料的可靠性作出评定。发现问题应找出原因，必要时应会同资料整编单位，作进一步审查和必要的修正。(2)年径流量的频率分析计算。对年径流系列较长且较完整的资料，可直接据以进行频率分析，确定所需的设计年径流量。对短缺资料的流域，应尽量设法延长其径流系列，或用间接方法，经过合理的论证和修正、移用参证流域的设计成果，详见第二节和第三节。(3)提供设计年径流的时程分配。在设计年径流量确定以后，参照本流域或参证流域代表年的径流分配过程

7、，确定年径流在年内的分配过程，详见本章第四节。(4)根据需要进行年际连续枯水段的分析、径流随机模拟和枯水流量分析计算，详见本章第五一七节。(5)对分析成果进行合理性检查。包括检查分析计算的主要环节，与以往已有设计成果和地区性综合成果进行对比等手段，对设计成果的合理性作出论证。第二节有较长资料时设计年径流频率分析计算所谓较长年径流系列是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20年。如实测系列小于20年，应设法将系列加以延长；如系列中有缺测资料，应设法予以插补；如有较明显的人类活动影响，应进行径

8、流资料的还原工作。一、年径流系列的一致性和代表性分析(一)年径流系列的一致性分析121应用数理统计法进行年径流的分析计算时，一个重要的前提是年径流系列应具有一致性。就是说组成该系列的流量资料，都是在同样的气