工程水文学-第5章-设计年径流ppt课件

,Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Click to edit Master title style,WUHEE,工程水文学,武汉大学水利水电学院,工程水文学,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，通过河流某断面的累积水量称为,径流量,W,（,m,3,）；也可以用时段,平均流量,Q,（,m,3,/s,）或,流域径流深,R,（,mm,）来表示。径流量与流量之间的关系：,年径流（,T=,年）,季径流（,T=,季）,月径流（,T=,月）,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,一、径流特性,1.,径流季节分配,丰水期和枯水期、汛期和非汛期,2.,径流的地区分布,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）,连续丰水年和连续枯水年交替出现,一、径流特性,二、年径流分析计算的目的和内容,（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。,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，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,表示设计灌溉用水量全部满足的年数占工程运用总年数的百分比。,破坏率（,q,）：,分析枯水期和最小流量时用,p,=1-,q,二、年径流分析计算的目的和内容,（,a,）与（,b,）的年平均流量,Q,及需水量过程,Q,R,均相等而径流年内分配过程不同，所需库容也有差别（,V,V,）。如果有,20,年的年径流资料和用水资料，就可以求出,20,个大小不同的库容（,V,1,、,V,2,、,V,3,、,.,、,V,n,），,用多大的库容来设计水库呢？,库容大，保证率高，投资大；库容小，投资少，但保证率低。,（a）与（b）的年平均流量Q及需水量过程QR均相等,感觉的基本规律,1,）感受性和感觉阈限,（,1,）绝对感受性与绝对阈限,（,2,）差别感受性与差别阈限,韦伯定律,：,R/R=K,（,3,）感觉阈限在营销中的应用,（,4,）阈下感觉,感觉的基本规律1）感受性和感觉阈限,2,）感觉适应,感觉的适应：,刺激物对感受器持续作用，使感觉器官的敏感性发生变化的现象。,3,）感觉对比：,同一感觉器官在接受不同刺激时会产生感觉的对比现象。,2）感觉适应,（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,（二）年径流分析计算的内容：,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,。,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、下垫面条件和同一测站。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，一般系列越长，代表性越好。,第二节 有较长资料时设计年径流频率分析计算,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、枯水段的分布。,2.,与更长系列参证变量进行比,分析资料的代表性：,二、年径流的频率分析,1.,选择,日历年、水利年度,2.,线型与参数估计,一般是,P,型，但经过论证也可采用其他线型,x,、,Cv,用矩法估计，,Cs,=2,3Cv,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,二、年径流的频率分析,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（,n20,）,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，间接地进行年径流估算。,第三节 短缺资料时设计年径流频率分析计算,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。,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，来适当展延设计断面年径流系列至规范要求长度。,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。,一、有较短年径流系列时设计年径流频率分析方法,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；,2.,参证变量与设计断面径流量有较多的同步观测资料；,3.,参证变量的系列较长，并有较好的代表性；,参证变量应具备的条件：,（一）利用本站的水位资料延长年径流系列,水位,流量关系,（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,（一）利用本站的水位资料延长年径流系列,工程水文学-第5章-设计年径流ppt课件,（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）与径流的良好关系。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,C,2,C,1,C,设,2.,系列外延的幅度不宜过大，一般控制在不超过实测系列的,50%,。,（三）利用年降雨资料延长设计断面的年径流系列,二、缺乏实测径流资料时设计年径流的估算,方法：,间接方法估算设计径流量,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、,Cv,、,Cs,等）的综合分析成果（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。,二、缺乏实测径流资料时设计年径流的估算,（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。,（一）参数等值线图法,2.,年径流,Cv,值的估算,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,Cs=2,3Cv,年径流均值,+Cv+Cs+P,型曲线表,，绘制年径流频率曲线，确定设计频率的年径流值。,2.年径流Cv值的估算,（二）经验公式法,建立年径流与其影响因素之间的关系。例如，多年径流均值的经验公式,（三）水文比拟法,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，经过适当修正后移用于设计断面。,进行修正的参变量：,流域面积和多年平均降雨量,（二）经验公式法,三、流量历时曲线的绘制,流量历时曲线是累积径流发生时间的曲线，表示等于或超过某一流量的时间百分数,三、流量历时曲线的绘制,第四节 设计年径流的时程分配,河川径流的时程分配，一般是按其各月的径流分配比来表示。,第四节 设计年径流的时程分配,一、代表年法,按比例缩放代表年径流过程,（一）代表年的选择,（,1,）,流量相近原则：,选择与设计年径流量大小相近的年。,（,2,）,对工程不利的原则：,比如供水期径流较小的年份。,（,3,）根据,丰平枯,（如,p=20%,、,50%,、,80%,或,p=25%,、,50%,、,75%,）不同年份，以及不同的任务选择代表年。,一、代表年法,（二）年径流时程分配计算,K=W,p,/W,实,K=Q,p,/Q,实,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。,二、虚拟年法,三、全系列法,四、水文比拟法,（二）年径流时程分配计算,设计年径流：,Q,90%,=106m,3,/s,，,Q,50%,=152m,3,/s,，,Q,10%,=210m,3,/s,代表年：,1961,1962,、,1967,1968,、,1972,1973,（枯水年,90%,）（丰水年,10%,）（平水年,50%,）,设计年径流：,缩放系数,K,：,90%,的枯水年：,K=106/104=1.02,50%,的平水年：,K=152/150=1.01,10%,的丰水年：,K=210/200=1.05,缩放系数K：,第五节 年际连续枯水段径流分析,服务对象：,大型蓄水工程，特别是具有多年调节性能的大型水库工程。,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？,（,2,）频率曲线？,第五节 年际连续枯水段径流分析服务对象：大型蓄水工程，特别是,一、连续枯水段的定义与选样,1.,连续枯水段的定义,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,。,连续发生几个枯水年份，称,枯水段,。,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,、,3,、,4,年、,.,，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。,径流变量：,一、连续枯水段的定义与选样,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，就需对其出现的重现期进行考证。,方法：,1.,历史资料考证法,2.,树木年轮法,3.,随机模拟法,二、连续枯水段的重现期考证,第七节 设计枯水流量分析计算,枯水流量亦称,最小流量,。,按设计时段的长短，枯水流量又可分为瞬时、,日、旬、月,、,.,最小流量。,枯水流量的选样是取一年中的最小值，在时序上是变动的。,第七节 设计枯水流量分析计算,一、有实测水文资料时的枯水流量计算,按年最小选样原则，选取一年中,最小的时段径流量,，组成样本系列。,枯水流量常采用,不足概率,q,，即以小于和等于该径流的概率来表示，它和年最大选样的概率,p,有,q,=1-,p,的关系。因此在系列排队时按由,小到大,排列。,当枯水径流系列（,n,项）中有,k,项为非零时（,n,-,k,项为零）,，首先对,k,项非零系列求频率曲线，再转换为全系列的频率曲线。转换关系为：,P,设,=,（,k/n,）,P,非,一、有实测水文资料时的枯水流量计算,一、有实测水文资料时的枯水流量计算,按年最小选样原则，选取一年中,最小的时段径流量,，组成样本系列。,枯水流量常采用,不足概率,q,，即以小于和等于该径流的概率来表示，它和年最大选样的概率,p,有,q,=1-,p,的关系。因此在系列排队时按由,小到大,排列。,当枯水径流系列（,n,项）中有,k,项为非零时（,n,-,k,项为零）,，首先对,k,项非零系列求频率曲线，再转换为全系列的频率曲线。转换关系为：,P,设,=,（,k/n,）,P,非,一、有实测水文资料时的枯水流量计算,工程水文学-第5章-设计年径流ppt课件,二、短缺水文资料时的枯水流量计算,借助于参证站,延长,系列或,成果移置,。,由于枯水流量比固定时段径流时程变化更稳定，即使只有少数几年资料，也可建立较好的,相关关系,。甚至可以直接移用参证站的频率分析结果，经,相关分析,，转化为本站的相应频率的设计枯水流量。,此外，还可以实测一个枯水季的流量过程，,临时,进行资料的补充收集工作。,二、短缺水文资料时的枯水流量计算,