设计年径流量及年内分配的分析计算3.ppt

Click to edit Master text styles,Second Level,Third Level,Fourth Level,Fifth Level,Click to edit Master title style,具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算,1,本节内容概述,1.1,相关概念回顾,径 流,：沿流域地面和地下向河川、水库、湖泊、洼地等流动的水流。,径 流 量,：一定时段内通过河流某一断面的累积水量。,年径流量,：一个,年度,内，通过河流某一断面的累积水量。,年度分类,日历年度、水文年度、水利年度,日历年度,：一般用于水文年鉴和水资源公报等；,水文年度,：一般用于流域水文资料整编、水量平衡计算等；,水利年度,：一般用于水利工程的兴利调节计算和优化调度等。,保 证 率,：工程运行过程中，达到工程规划设计目标的年数占工程运用总年数的百分比。,1.2,水文分析计算的目的和任务,在水利工程的规划设计阶段，工程的规模是由来水和用水两者之间矛盾的大小、以及希望解决矛盾的程度（设计保证率），经过技术经济比较来确定的。,计算目的：为确定工程规模的大小提供来水资料。,计算任务：推求不同保证率下的年径流量及其年内分配过程；,在水利工程的规划设计中，依据设计要求、可利用水文资料样本长度、以及采用水利计算方法等的不同，要求提供的来水资料也有所不同，例如：,对于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；,对于有调节性能的蓄水工程,提供历年（或代表年）的逐月（或旬）流量过程资料，供水利计算使用。,设计长期年的年、月径流系列,长期年法（长系列操作法、时历法、综合法）；,实际代表年的年、月径流量,实际代表年法；,设计代表年的年、月径流量,设计代表年法。,当具有长期实测径流资料时，水文分析计算的成果一般可分为以下三种类型：,1.3,设计年径流的计算步骤,第一步：基本资料的收集和审核（“三性”审查）；,第二步：推求设计年径流量（频率计算）；,第三步：确定年径流在年内的分配过程（年内分配计算）；,第四步：成果合理性检查。,2,资料的“三性”审查,2.1,可靠性,径流资料一般来自,水文测验,和摘自,整编成果,，可靠性审查主要包括以下内容：,水文测验资料,审查测验方法和测验成果。包括检查水位和流量资料情况，并分析水位过程线形状，从而了解当时的观测质量，探讨有无不合理现象等；,水文整编资料,审查整编方法和整编成果。包括检查水位,流量关系曲线绘制和延长 的方法，分析历年水位,流量关系的变化情况等；,水量平衡检查,用来评估径流资料的精度。根据水量平衡原理，下游站的径流量应等于上游站径流量加区间径流量，如不相等，分析原因。,2.2,一致性,一致性是指组成水文资料系列的每个观测值具有同一成因，对年径流量系列而言，一致性是指所在流域的气候条件和下垫面条件在观测期内比较稳定，无显著变化。,气候条件调查分析,变化比较缓慢，可以认为相对稳定，但据相关研究，近年来气候对径流的变化已经比较显著。,下垫面条件调查分析,不同区域的情况差别比较大，尤其在人口密集地区，下垫面受人类活动的影响非常大，例如流域内的水库、大型灌区、退耕还林、坡耕地的梯田改造等。,实测径流的还原计算,如果径流过程受下垫面变化的影响显著而不具备一致性时，需要对实测径流资料进行还原计算。还原时要注意分析人类活动措施的不同发展时期和丰、平、枯水年还原水量的变化情况。,还原方法：水量平衡法、降雨径流相关法,2.3,代表性,抽样误差用来衡量样本对总体代表性的高低，水文计算成果的精度取决于样本对总体的代表性。资料代表性的审查对衡量频率计算成果的精度有重要意义。,代表性审查内容：样本分布参数与总体分布参数的接近程度,2.3.1,参证变量法,参证变量的选取：设计变量与参证变量的时序变化具有同步性，并且参证变量的长系列具有较高的代表性；,计算参证变量长、短系列的分布参数，参证变量的短系列所处时段与设计变量实测系列的时段相同；,如果参证变量长、短系列的分布参数值大致接近，就可认为参证变量的短系列具有代表性，从而认为设计变量系列具有代表性。,叁证变量法举例,（此处略）,2.3.2,历史调查法（成果论证法）,调查历史上出现过的旱、涝现象，估算其等级和频率，然后与频率计算成果中同等级的旱、涝频率进行比较，如果比较接近，可认为所选取的径流资料具有代表性；,分析流域气候特性（周期特性），如果实测径流资料恰好包括同一个水文周期，可认为所选取的径流资料具有代表性。,3,设计年径流量及年内分配的分析计算,3.1,长期年法,第一步：按水利年度排列为一个新的年、月径流长系列,第二步：从新系列中选出代表段，代表段须满足以下三个条件：,代表段中须包括有丰、平、枯水年；,代表段中须包括一个或几个完整的调节周期；,代有段中的年径流量均值、离势系数须与长系列的相近。,第三步：用代表段的年、月径流过程来代表未来工程运行期间的年、月径流量的变化过程。,3.2,实际代表年法,优点,：保证率的概念比较明确,缺点,：对水文资料要求较高、计算工作量大。,一般应用于大型水利工程的规划设计,实际代表年法是从实测年、月径流量系列中，选出一个实际的干旱年作为代表年，用其年径流的分配过程直接与该年的用水过程相配合而进行调节计算，从而求出调节库容，确定工程规模。,选出的年份称为,实际代表年,，该年的年、月径流量就是,实际代表年年、月径流量,。,优点,：操作简单，直观明晰,缺点,：不一定符合设计保证率,一般应用于灌溉工程的设计,3.3,设计代表年法,第一步：计算时段的确定,水电工程,取枯水期或年 灌溉工程,取灌溉期,第二步：频率计算及其成果的合理性分析,统计出历年各个计算时段的径流量，并按大小次序排成一列，构成计算序列,利用适线法，求得各个计算时段径流量的频率分布曲线，并分析频率曲线的均值、离势系数、偏态系数是否合理。,第三步：设计时段径流量的计算,根据频率曲线，运用第七章中的公式（,7-28,），结合附表,1,，即可推求出指定频率的设计年径流量，或指定频率的设计时段径流量；,(7-28),从实测的历年径流过程线中选择代表年的径流过程线应依据以下原则：,选取年径流量接近于设计年径流量的代表年径流过程线；,实测年径流量接近设计年径流量的径流过程线不只一条时，应选取其中较为不利的，以使工程设计偏于安全。,第四步：代表年的选取,第五步：径流年内分配计算,将设计时段径流量按代表年的月径流过程进行分配，有同倍比法和同频率法。,同倍比法,：,用设计年水量与代表年的年水量比值,K,年,或设计供水期水量与代表年供水期水量的比值,K,供,对整个代表年的月径流过程线进缩放,(1),同频率法,：基本思想是使所求的设计年内分配的各个时段径流量都能符合设计频率，各时段径流量的缩放可采用不同的倍比。其步骤如下：,根据设计要求选择几个计算时段（如最小,3,个月、最小,5,个月、年等三个时段）；,作各个时段的水量频率曲线，并求得设计频率的各个计算时段的径流量（最小,3,个月的设计流量,Q,3,设,、最小,5,个月设计径流量,Q,5,设,、设计年径流量,Q,年,设,）；,按选代表年的原则选取代表年，在代表年的逐月径流过程中，统计出各个计算时段的径流量（最小,3,个月的径流量,Q,3,代,、最小,5,个月的径流量,Q,5,代,、年径流量,Q,年,设,）,(2),优点,：对水文资料长度要求不高，保证率的概念明确，可提供不同设计保证率下的来水资料；,缺点,：,同倍比法,在计算时段和代表年的确定上存在困难；,同频率法,的年内分配会改变实际代表年的年内分配过程，须对年内分配计算结果做成因分析。,广泛应用于水电工程的水利水能计算,某水库的,18,年间的年、月径流量资料如下表所示，用水流量,q=3m,3,/s,，求该水库,：,4,计算实例,供水保证率分别为,P=10%,、,P=50%,、,P=90%,的设计年径流量；,最小,3,个月、最小,5,个月的设计时段径流量；,用同频率法计算该水库的兴利调节库容。,设计代表年法的优缺点：,年份,月平均流量,(m,3,/s),年平均流量,Q(m,3,/s),供水期,T(,月,),供水期流量,W,m,3,/,（,s,月）,所需库容,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,1958,1959,16.5,22.0,43.0,17.0,4.63,2.46,4.02,4.84,1.98,2.47,1.87,21.6,11.9,3,6.32,2.68,1959,1960,7.25,8.69,16.3,26.1,7.15,7.50,6.81,1.86,2.67,2.73,4.20,2.03,7.78,3,7.26,1.74,1960,1961,8.21,19.5,26.4,24.6,7.35,9.62,3.20,2.07,1.98,1.90,2.35,13.2,10.0,4,8.30,3.70,1961,1962,14.7,17.7,19.8,30.4,5.20,4.87,9.10,3.46,3.42,2.92,2.48,1.62,9.64,3,7.02,1.98,1962,1963,12.9,15.7,41.6,50.7,19.4,10.4,7.48,2.97,5.30,2.67,1.79,1.80,14.4,3,6.26,2.74,1963,1964,3.20,4.98,7.15,16.2,5.55,2.28,2.13,1.27,2.18,1.54,6.45,3.87,4.73,5,9.40,5.60,1964,1965,9.91,12.5,12.9,34.6,6.90,5.55,2.00,3.27,1.62,1.17,0.99,3.06,7.87,5,9.05,5.95,1965,1966,3.90,26.6,15.2,13.6,6.12,13.4,4.27,10.5,8.21,9.03,8.35,8.48,10.4,0,0,0,1966,1967,9.52,29.0,13.5,25.4,25.4,3.58,2.67,2.23,1.93,2.76,1.41,5.30,10.2,5,11.0,4.00,1967,1968,13.0,17.8,33.2,43.0,10.5,3.58,1.67,1.57,1.82,1.42,1.21,2.36,10.9,6,10.1,7.90,1968,1969,9.45,15.6,15.5,37.8,42.7,6.55,3.52,2.54,1.84,2.68,4.25,9.00,12.6,3,7.06,1.94,1969,1970,12.2,11.5,33.9,25.0,12.7,7.30,3.65,4.96,3.18,2.35,3.88,3.57,10.3,1,2.35,0.65,1970,1971,16.3,24.8,41.0,30.7,24.2,8.30,6.50,8.75,4.52,7.96,4.10,3.80,15.1,0,0,0,1971,1972,5.08,6.10,24.3,22.8,3.40,3.45,4.92,2.79,1.76,1.30,2.23,8.76,7.24,4,8.08,3.92,1972,1973,3.28,11.7,37.1,16.4,10.2,19.2,5.75,4.41,4.53,5.59,8.47,8.89,11.3,0,0,0,1973,1974,15.4,38.5,41.6,57.4,31.7,5.86,6.56,4.55,2.59,1.63,1.76,5.21,17.7,3,5.98,3.02,1974,1975,3.28,5.48,11.8,17.1,14.4,14.3,3.84,3.69,4.67,5.16,6.26,11.1,8.42,0,0,0,1975,1976,22.4,37.1,58.0,23.9,10.6,12.4,6.26,8.51,7.30,7.54,3.12,5.56,16.9,0,0,0,表,8-2,某水库历年逐月平均流量表,解：,年、月径流量资料的整理和分析（“三性”审查）；,列表统计各时段径流量，统计结果如下表所示：,年径流量系列,最小,3,个月径流量系列,最小,5,个月径流量系列,1.98,2.47,1.87,6.32,1.86,2.67,2.73,7.26,2.07,1.98,1.90,5.95,2.92,2.48,1.62,7.02,2.67,1.79,1.80,6.26,1.27,2.18,1.54,4.99,1.62,1.17,0.99,3.78,8.21,9.03,8.35,25.59,1.93,2.76,1.41,6.10,1.82,1.42,1.21,4.45,2.54,1.84,2.68,7.06,3.18,2.35,3.88,9.41,7.96,4.10,3.80,15.86,1.76,1.30,2.23,5.29,4.41,4.53,5.59,14.53,2.59,1.63,1.76,5.98,3.84,3.69,4.67,12.20,7.54,3.12,5.56,16.22,4.02,4.84,1.98,2.47,1.87,15.18,1.86,2.67,2.73,4.20,2.03,13.49,3.20,2.07,1.98,1.90,2.35,11.50,3.46,3.42,2.92,2.48,1.62,13.90,2.97,5.30,2.67,1.79,1.80,14.53,2.28,2.13,1.27,2.18,1.54,9.40,2.00,3.27,1.62,1.17,0.99,9.05,4.27,10.5,8.21,9.03,8.35,40.36,2.67,2.23,1.93,2.76,1.41,11.00,1.67,1.57,1.82,1.42,1.21,7.69,3.52,2.54,1.84,2.68,4.25,14.83,4.96,3.18,2.35,3.88,3.57,17.94,8.75,4.52,7.96,4.10,3.80,29.13,4.92,2.79,1.76,1.30,2.23,13.00,5.75,4.41,4.53,5.59,8.47,28.75,4.55,2.59,1.63,1.76,5.21,15.74,3.84,3.69,4.67,5.16,6.26,23.62,8.51,7.30,7.54,3.12,5.56,32.03,1958,1959,11.9,1959,1960,7.78,1960,1961,10.0,1961,1962,9.64,1962,1963,14.4,1963,1964,4.73,1964,1965,7.87,1965,1966,10.4,1966,1967,10.2,1967,1968,10.9,1968,1969,12.6,1969,1970,10.3,1970,1971,15.1,1971,1972,7.24,1972,1973,11.3,1973,1974,17.7,1974,1975,8.42,1975,1976,16.9,对各个时段的径流量系列进行频率计算，成果如图,1,图,3,及表,8-3,所示：,图,1,图,2,图,3,参数,计算时段,均值,CV,CS/CV,P=10%,P=50%,P=90%,12,个月,131,（,10.97,）,0.32,2.0,188(15.7),128(10.7),81.8(,6.82,),最小,5,个月,18.0,0.47,2.0,29,。,33,16,。,69,8.46,最小,3,个月,9.13,0.50,2.0,15,。,25,8,。,37,4.00,表,8-3,某水库时段径流量频率计算成果 （流量单位：,m,3,/s,）,按主要控制时段的水量相近来选代表年。,这里选,19641965,年作为枯水代表年；,按照式（,1,）求各时段的缩放比,K,，以,19641965,代表年为例：,(5),(3),(4),计算设计枯水年年内分配。,月,年型,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,1,2,全年,总量,平均,1964,1965,年）,Q,月,9.91,12.50,12.90,34.60,6.90,5.55,2.00,3.27,1.62,1.17,0.99,3.06,94.50,7.87,缩放比,K,0.86,0.86,0.86,0.86,0.86,0.86,0.84,0.84,1.06,1.06,1.06,0.86,设计枯水年,Q,月,8.50,10.7,11.1,29.7,5.92,4.76,1.69,2.76,1.72,1.24,1.05,2.63,81.80,6.82,表,8-4,某站同频率法,P=90%,设计枯水年年内分配计算表 （流量单位：,m,3,/s,）,计算设计库容,根据表,8-4,可知，设计供水期为,9,、,10,、,11,、,12,、,1,、,2,等,6,个月份，则,19641965,年型的设计库容值为,用代表年内各个时段的月径流量乘以各自的缩放倍比,K,即得设计代表年的年内分配计算结果，见表,8-4,。,Q,为月平均供水流量，,m,3,/S;,T,供,为供水期（月平均流量小于,3 m,3,/S,的月份）；,W,T,供,为供水期的设计月平均流量（表,8-4,中阴影部分），,m,3,/S;,式中：,5,本节小结,5.2,本节重点,5.1,本节知识点,水文资料“三性”审查内容及方法；,具有长期实测资料时，水文分析计算的三种方法和相应成果；,设计年径流过程的计算方法（长期年法、代表年法）和步骤；,设计年径流量计算方法、代表年的选择方法；,设计年径流的年内分配计算方法和步骤（同倍比法、同频率法）；,长期年法、实际代表年法、设计代表年法的特点和适用范围。,水文资料可靠性、一致性、代表性的审查方法；,水文计算中代表年的选择方法；,设计代表年年内分配过程的计算方法（同倍比法、同频率法）。,本节内容结束,谢谢！,水文年度,：与水文清况相适应的一种专用年度。水文年度的开始日期有两种不同的划分方法：,选择供给河流水源自然转变的时候，即从专靠地下水源转变到地面水源增多的时候；,根据与地面水文气象相适应的时候，即选择降水量极少，地表径流接近停止的时候。因此，每一水文年度的开始日期是不同的，但为便于整编计算起见，实际划分时仍以某一月的第一日作为年度开始日期。,水利年度,：有时亦称为调节年度，它不是从,1,月份开始，而是将水库调节库容的最低点（汛前某一月份，各地根据入汛的迟早具体而定）作为一个水利年度的起始点，周而复始加以统计。,