年径流分析与计算
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第五章 年径流及年输沙量的分析计算
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相关法展延系列: 利用径流资料展延系列—— 利用本站的水位～流量关 系资料展延年径流系列；或利用设计站上下游站或邻近 站实测径流资料，展延设计断面的径流资料。 以月径流量相关展延年、月径流量系列—— 建立设 计站月径流与参证站月径流量的相关方程进行插补，但 精度较差。
一般地，枯期径流间相关关系较好，汛期相对较
5.1.2 工程规模与来水、用水、保证率的关系
丰、枯水年的来水和用水的矛盾决定了所需水库的
库容V 的大小。但是，当年水量相同时，年的径流年
内分配将影响库容的大小。
对于不同的年份，因来水与用水有不同的组合，
则各年所需的库容也不相同。如 p.105 图5 -1 V＝(QR－Q2)×T2
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如 (a)与(b)所示的不同来水过程Q1、Q2，所需库容也 有差别( V/＞V )。此外，来水量相等而径流年内分配过程 不同，所需库容不同。如果有20年的年径流资料和用水资 料，可以求出20个大小不同的库容(V1,V2, ..., Vn)，用多大 的库容来设计水库呢？ 考虑到工程规模大小与其投资的关系，因此必须分析 工程规模、来水、用水、保证率四者之间的关系。
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多年平均年径流量等值线图法：
利用年径流及其统计参数具有地理分布规律进行地理
插值，检查计算成果的合理性，或估算无资料地区的设 计值。 绘制水文特征值等值线图的依据和条件： 分区性因素—— 气候因素
非分区性因素——
下垫面因素
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多年平均年径流深等值线图的绘制和使用：
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设计代表年径流量的年内分配计算： 问题的提出：虽然
Q
来水过程 用水过程
年径流量相同，但会有
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相关法展延系列: 利用径流资料展延系列—— 利用本站的水位～流量关 系资料展延年径流系列；或利用设计站上下游站或邻近 站实测径流资料，展延设计断面的径流资料。 以月径流量相关展延年、月径流量系列—— 建立设 计站月径流与参证站月径流量的相关方程进行插补，但 精度较差。
一般地，枯期径流间相关关系较好，汛期相对较
5.1.2 工程规模与来水、用水、保证率的关系
丰、枯水年的来水和用水的矛盾决定了所需水库的
库容V 的大小。但是，当年水量相同时，年的径流年
内分配将影响库容的大小。
对于不同的年份，因来水与用水有不同的组合，
则各年所需的库容也不相同。如 p.105 图5 -1 V＝(QR－Q2)×T2
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如 (a)与(b)所示的不同来水过程Q1、Q2，所需库容也 有差别( V/＞V )。此外，来水量相等而径流年内分配过程 不同，所需库容不同。如果有20年的年径流资料和用水资 料，可以求出20个大小不同的库容(V1,V2, ..., Vn)，用多大 的库容来设计水库呢？ 考虑到工程规模大小与其投资的关系，因此必须分析 工程规模、来水、用水、保证率四者之间的关系。
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多年平均年径流量等值线图法：
利用年径流及其统计参数具有地理分布规律进行地理
插值，检查计算成果的合理性，或估算无资料地区的设 计值。 绘制水文特征值等值线图的依据和条件： 分区性因素—— 气候因素
非分区性因素——
下垫面因素
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多年平均年径流深等值线图的绘制和使用：
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设计代表年径流量的年内分配计算： 问题的提出：虽然
Q
来水过程 用水过程
年径流量相同，但会有
工程水文水利计算第5章设计年径流分析
2.00
1992～1993 0.97 0.43 1.32 1.25 1.31 1.70 2.82 2.05 2.83 0.88 0.25 1.35
1.43
1993～1994 0.78 1.77 0.55 1.77 2.36 3.82 2.52 4.63 2.01 2.26 1.46 1.25
2.10
1989～1990 1.20 0.41 1.24 1.88 2.00 1.87 2.82 1.57 0.94 0.65 0.41 1.57
1.38
1990～1991 1.27 0.71 2.49 0.72 5.24 2.18 2.26 0.93 0.63 0.75 1.24 1.00
1.62
1991～1992 0.20 1.49 0.90 2.61 7.54 1.25 3.17 3.82 2.33 0.40 0.08 0.22
WUHEE
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。
WUHEE
一、有较短ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
1994～1995 0.55 0.23 1.82 2.02 2.37 2.73 2.08 4.02 0.06 1.90 0.05 1.60
1.62
1995～1996 0.28 0.60 1.51 0.36 2.46 2.42 2.55 0.87 1.42 4.26 0.54 0.13
1.45
1996～1997 1.58 1.79 0.91 1.85 3.24 2.83 4.17 2.99 2.83 2.42 2.91 1.99
年平均径流量的计算方法
年平均径流量的计算方法年平均径流量是指在一年中经过某一水文站点的径流量的平均值。
计算年平均径流量有多种方法，以下将介绍两种常用的方法：水文平衡法和统计方法。
一、水文平衡法水文平衡法是指根据流域的水量收支平衡原理，通过计算流域的降水量、蒸发量和地下水补给量等，得到流域的平均径流量。
具体计算步骤如下：1. 收集数据：获取流域内水文站点的降水数据、蒸发数据和地下水监测数据等。
若没有地下水监测数据，可以使用其他方法进行估算。
2. 计算水量收入：根据水量收入的组成部分，将流域的降水量分为有效降水和流失降水。
有效降水是指渗透入土壤层并形成土壤水或地下水的降水量，而流失降水是指不被土壤层吸收和蒸发的降水量。
3. 计算水量支出：根据水量支出的组成部分，将流域的水量支出分为蒸发量、蓄水量和地下水补给量等。
4. 计算年平均径流量：根据水量收入和水量支出，可以得到年平均径流量。
年平均径流量的计算公式为：年平均径流量 =有效降水 - (蒸发量 + 蓄水量 + 地下水补给量)。
水文平衡法在计算年平均径流量时，需要对各项水文参数进行准确测量和估算，所以对数据的要求比较高。
另外，该方法还需要考虑水文方程的不确定性和流量观测的误差等因素。
二、统计方法统计方法是指通过对历史径流量数据进行分析和统计，计算得到年平均径流量。
具体计算步骤如下：1. 收集数据：获取流域内水文站点的历史径流量数据，通常要求至少连续10年以上的数据。
2. 数据预处理：对收集到的径流量数据进行预处理，包括数据缺失值填补、异常值处理和数据平滑等。
3. 统计分析：采用统计方法对预处理后的径流量数据进行分析，计算得到年均径流量。
常用的统计方法有算术平均法、加权平均法和频率分析法等。
4. 计算年平均径流量：根据统计分析的结果，可以得到年平均径流量。
统计方法在计算年平均径流量时，较少受到水文参数估算的影响，主要依赖于历史径流量数据的可靠性和有效性。
同时，统计方法还可以用于计算径流短期变化和长期趋势等信息。
第三章 设计年径流分析计算
【例】某水库具有18年的年、月径流资料，见下表。 设计保证率p=90%的年最小3个月、最小5个月的设 计径流量见表2，求设计年内分配过程。
1.频率计算
某水库时段径流量频率计算成果（p=90%）
时段
均值
Cv
Cs/Cv
Qp
12个月
131
0.32
2
81.8
最小5个月 18
0.47
2
8.45
最小3个月 9.1
4、相关线反映的是平均情况下的定量关系。
【例】
资料情况及测站如表和图所示，现拟在C处 建一座水库，试简要说明展延C处年径流系列的 计算方案。
C
D
A
B
F
Q
A
3600
1952-1985
B
1000 1958-1985
C
2400
1976-1985
D 72500 1910-1985
例1：已知某流域年径流量R和年降雨量P同期系列呈 直线相关，
二、设计代表年年径流量的年内分布计算
1.代表年的选择
对于灌溉工程，灌 溉枯水期比较枯的年份；
从实测径流资料中选择代表年，对选可于择按枯水下水利述期工原较程则长而。、言枯，水应
1.选取年径流量与设计年径流量相期接比近较枯的的年年份份作。为代表年。
2.选取对工程较为不利的年份作为代表年。
2.径流年内分配计算
定的，即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，经过经济技术比较来确定
工程规模。
三、水文计算任务
设计年径流量是指相应于设计保证率的年径流量。设计保 证率需根据各用水部门的设计标准确定。
计算的具体任务是：分析研究年径流量的年际变化和年内分 配规律，提供工程设计的主要依据-----------来水资料。
工程水文学_年径流分析计算
需求矛盾
丰水期，来水Q1＞用水QR 枯水期，来水Q1＜用水QR 必须对天然来水进行人为调水。
缺水量：V＝（QR－Q2） × T2 Q2为平均流量，T2为枯水期长。
每年V不一样。 完全调节－无弃水。
不完全调节－
年调节－仅蓄积年内洪水的水量。
多年调节－
完全无弃水不可能。1984年刘家峡弃掉电能8亿多千瓦时。中央领导视察 指示将弃水电能送到兰州和干旱县用于电炊，每千瓦时4分，后发现弃水 电能大部分属于洪水，少部分后夜低谷电能。
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第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
每年缺水量：V＝（QR－Q2）× T2
QR基本上每年变化不大 各年V不同，有v1、v2、v3、……vn
因此提出设计保证率的概念。
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Hydrology for Engineering
第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
的现象极为常见；
有的甚至超过10年以上这种连续丰水段或连续枯水
段的交替出现，会形成从十几年到几十年的较长周期。
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第五章 年径流分析计算
Hydrology for Engineering
Hydrology for Engineering
例：广西1916~1998年共82年，年均降水量1530mm。
1916 ~1953 1954 ~1992 1993~1998
2005，全国水电装机11738万千瓦，占总装机22.7%。
四川、云南、广西三省区均超过60％。
2005，南宁水电装机为49.1万千瓦(包括统配西津、百龙滩
43.4万千瓦)。占73.56％
Hydrology for Engineering
第5章 年径流分析与计算
• 可采用间接的方法推求设计年径流量系列 的三个统计参数 以及径流量年内 分配。常采用： x 、C 、C Q v s p
设计年内分配
• 量及年内月分配的计算 z 等值线图法 z 水文比拟法 z 经验公式法
一
海河流域多年平均径流深等值线图 (单位： mm)
二
三
四
P和z是主要影响因素
影响年径流的因素 1.气候：P, Z 2.下垫面因素：地形、地质、土壤、植被、湖泊 3.人类活动，水库、南水北调 500 亿 m3/a、 造林植草、水土保持
径流年内分配的影响因素
R月 P月 E月 W月
汛期：P月起决定性作用
枯季： W月起决定性作用
枯水期径流量的影响因素
（3）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，确定年 径流在年内的分配过程。 （4）分析成果的合理性检查 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。
常见的水文资料情况
具有长期实测径流资料
一
五、相关法展延系列时必须注意的问题 1、相关图的点据必须如实标明。
2、设计变量与参证变量同步观测项数不得太少。
3、关系线外延不能超出实测资料范围以外太远。 4、插补的项数以不超过实测值的一半为好。
一、
二
第四节 缺乏实测径流资料时设计年径 流量及年内分配的分析计算
前一时期的流域蓄水量
枯水期的径流量枯水期的降水来自影响流域蓄水量的因素，都影响枯水径流。
年径流的分析计算目的和任务
目的
根据来水及用水，确定水利水电工程规模大小
任务
①提供长期的年月径流系列 ②提供设计代表年的年径流量及月径流过程 工程的设计标准用保证率表示，它反映水资源利 用的保证程度。即水资源工程规划设计的目标不被 破坏的年数占运行年数的比值。
设计年内分配
• 量及年内月分配的计算 z 等值线图法 z 水文比拟法 z 经验公式法
一
海河流域多年平均径流深等值线图 (单位： mm)
二
三
四
P和z是主要影响因素
影响年径流的因素 1.气候：P, Z 2.下垫面因素：地形、地质、土壤、植被、湖泊 3.人类活动，水库、南水北调 500 亿 m3/a、 造林植草、水土保持
径流年内分配的影响因素
R月 P月 E月 W月
汛期：P月起决定性作用
枯季： W月起决定性作用
枯水期径流量的影响因素
（3）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，确定年 径流在年内的分配过程。 （4）分析成果的合理性检查 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。
常见的水文资料情况
具有长期实测径流资料
一
五、相关法展延系列时必须注意的问题 1、相关图的点据必须如实标明。
2、设计变量与参证变量同步观测项数不得太少。
3、关系线外延不能超出实测资料范围以外太远。 4、插补的项数以不超过实测值的一半为好。
一、
二
第四节 缺乏实测径流资料时设计年径 流量及年内分配的分析计算
前一时期的流域蓄水量
枯水期的径流量枯水期的降水来自影响流域蓄水量的因素，都影响枯水径流。
年径流的分析计算目的和任务
目的
根据来水及用水，确定水利水电工程规模大小
任务
①提供长期的年月径流系列 ②提供设计代表年的年径流量及月径流过程 工程的设计标准用保证率表示，它反映水资源利 用的保证程度。即水资源工程规划设计的目标不被 破坏的年数占运行年数的比值。
第4章 年径流分析和计算
例题2：某河某断面具有1971～1990年共20年逐月径流 系列。因规划设计工作需要，拟推求频率P1=90％的枯水 典型年、频率P2=50％的中水典型年，以及频率P3=10％ 的丰水典型年的年径流量和径流年内分配。
解:
1 、资料审查 确认已有实测资料满足可靠性、一致性、代
表性要求。 2 、按照径流年内变化情况，取每年6月至次年5 月为水文年，将原实测径流资料整理为19年系列， 列入表中。
（4）流域大小与形状
流域面积大时，地面和地下径流的调蓄作用都强， 同时大河的河槽下切深，地下水补给量大，加之流域内 部各部分径流状况不易同步，使得大流域径流年际和年 内差别较小，径流变化平缓。
流域形状不同，汇流情况不同。如流域形状狭长时 ，汇流时间长，相应径流过程线较为平缓，而支流呈扇 形分布的河流，汇流时间短，相应径流过程线则比较陡 峻。
某河某断面历年逐月平均流量 (单位：m3／s)
年度
月份
1971~1972 1972~1973 1 2 3 4 5 年 平 均
149 278 168 176 122 72.0 50.0 43.6 28.0 41.4 56.0 65.0 104 152 229 323 144 191 84.0 35.8 29.4 25.1 25.1 50.0 89.5 115 …………………………………
1989~1990 190 248 553 286 204 106 65.4 46.9 33.8 51.8 78.4 163 169
平均值
250 330 208 253 150 103 60.8 50.7 41.7 38.1 109 136 153
3 、选择典型年 对表中所列各年平均流量进行频率计算，分别
（2）植被
设计年径流量及年内分配的分析计算3
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；
Qp Q(1 cv p )
……… (7-28)
41.6 11.8 58.0
57.4 17.1 23.9
31.7 14.4 10.6
5.86 14.3 12.4
6.56 3.84 6.26
4.55 3.69 8.51
2.59 4.67 7.30
1.63 5.16 7.54
1.76 6.26 3.12
2 21.6 2.03
13.2
1.62 1.80 3.87 3.06 8.48 5.30 2.36 9.00 3.57 3.80 8.76 8.89 5.21 11.1 5.56
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=3m3/s， 求该水库：
① 供水保证率分别为P=10%、P=50%、P=90%的设计年径流量； ② 最小3个月、最小5个月的设计时段径流量； ③ 用同频率法计算该水库的兴利调节库容。
表8-2 某水库历年逐月平均流量表
年份
1958～1959 1959～1960
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。
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；
Qp Q(1 cv p )
……… (7-28)
41.6 11.8 58.0
57.4 17.1 23.9
31.7 14.4 10.6
5.86 14.3 12.4
6.56 3.84 6.26
4.55 3.69 8.51
2.59 4.67 7.30
1.63 5.16 7.54
1.76 6.26 3.12
2 21.6 2.03
13.2
1.62 1.80 3.87 3.06 8.48 5.30 2.36 9.00 3.57 3.80 8.76 8.89 5.21 11.1 5.56
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=3m3/s， 求该水库：
① 供水保证率分别为P=10%、P=50%、P=90%的设计年径流量； ② 最小3个月、最小5个月的设计时段径流量； ③ 用同频率法计算该水库的兴利调节库容。
表8-2 某水库历年逐月平均流量表
年份
1958～1959 1959～1960
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。
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• 3、根据误差理论，估计水文计算中的随机误差范 围。
【实例】某水库坝址处已得 18年的年径流资料。试求年 设计流量。工程要求设计标 准：丰水年P=10%、平水年 P=50%、枯水年P=90%。
水文上： F(x) P(X x)
大于或等于某个值发生的可能性
18年
总体
年份 年平均流量
1-58-1959
通过水文分析计算提供的来水资料，按设计要求，有三
种类型： （1）设计长期年的年、月径流系列；Q
（2）实际代表年的年、月径流量；
（3）设计代表年的年、月径流量。
月
来水资料的分析计算一般有三个步骤: (1) 应对实测径流资料进行审查； (2) 推求设计年径流量； (3) 用代表年法推求径流年内分配过程。
水文统计的任务
• 水文统计的任务就是研究和分析水文随机现象的 统计变化特性。并以此为基础对水文现象未来可 能的长期变化作出在概率意义下的定量预估，以 满足工程规划、设计、施工以及运营期间的需要。
• 1、根据已有的资料（样本），进行频率计算，推 求指定频率的水文特征值；
• 2、研究水文现象之间的统计关系，应用这种关系 延长、插补水文特征值和作水文预报；
一、水文资料的审查
水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着工程设计 的精度。因此对所使用的水文资料必须慎重审查。审查内容 包括鉴定年径流量系列的可靠性、一致性和代表性。
1.资料可靠性审查
径流资料是通过测验和整编取得的。因此，可靠性审查应 从审查测验方法、测验成果、整编方法和整编成果着手。 （水位资料审查、水位流量关系曲线审查、水量平衡审查） 水量平衡、上下游关系等。
2.资料一致性审查
应用数理统计法的前提是要求统计系列具有一致性，既要 求组成系列的每个资料具有同一成因，不同成因的资料不得 作为一个同一系列。只要下垫面条件变化不是非常显著，可 认为径流系列具有一致性。（还原计算）
在枯季，枯水径流主要来自流域蓄水，此时流域蓄 水变量对枯季径流起很大作用。
5.3 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
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30年。
在水利工程规划设计阶段，当具有长期实测径流资料时，
大小不同的库容（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；库容小，
投资少 ，但保证率低。
三、水文计算任务
在工程设计中，设计保证率有用水部门确定。而各 项工程规模，还要依据来水与用水情况，经过分析计算 来确定，本章的任务是分析研究年径流量的年际变化和 年内分配规律，提供工程设计的主要依据——来水资料。
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
如何做的？
样本频率分布 总体频率分布
得到某频率x
经验频率曲线
理论频率曲线 PⅢ曲线
统计参数确定
5 年径流分析与计算
研究内容：年径流变化及其影响因素；设计年径
流量分析计算，设计年径流量的年内分配；枯水流 量分析计算。
年径流分析计算是为水利工程的规划设计服务的， 其计算成果与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可
• 保证率和破坏率的换算：设保证概率为p，破坏概率为q， 则p＝1-q。
河川径流调节的必要性 a. 时间维上河川径流特性
周期性 随机性 b. 空间上的特性 地区分布不均匀 为了解决这种空间时间对人们用水的影响，就 需要通过一些措施（修水库）控制径流，为人类 服务，也就是河川径流调节。
来水 Q
Q t
• 设计保证率：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，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：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。
在干旱地区，降水量少，且极大部分耗于蒸发，年降水 量与年径流量的关系不很密切，降水和蒸发都对年径流量 起着相当大的作用。
对于以冰雪补给为主的河流，年径流量主要取决于前一 年的降雪量和当年的气温。
2.流域下垫面因素对年径流的影响 流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖
泊、沼泽和流域面积等。这些因素对年径流的作用，一 方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水和蒸 发等气候条件的改变间接地影响年径流。
t
q
用水
t
Q
Q
小时 蓄水
0
12
24
径流日调节示意图
日1 2 3 4 5 6
径流周调节示意图
Q
弃水
月
径流年调节示意图
哪一个供水 保证率高？
规模呢？
（a）与（b）的年平均流量Q及需水量过程QR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
样本频率 0.05 0.11 0.16 0.21 0.26 0.32 0.37 0.42 0.47 0.53 0.58 0.63 0.68 0.74 0.79 0.84 0.89 0.95
径流量 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.00
0.10
0.20
0.30
样本频率
0.40 0.50 频率
水利工程调节性能的差异和采用的水利计算方法的 不同，要求水文计算提供的来水——年径流资料也有所 不同。
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，要求提供历年（或代表 年）的逐月（旬）流量过程资料，共水利计算应用。
5.2 影响年径流的因素
3.年径流在多年变化中具有丰水年组和枯水年组交替 出现的现象。（年际变化特性）丰平枯
年平均流量较大的那些年份称为丰水年 年平均流量较小的那些年份称为枯水年 年平均流量接近于多年平均值的那些年份称为中水年
汛期与非汛期
黄河陕县站 松花江哈尔滨站
➢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。
15.1
1971-1972
7.24
1972-1973
11.3
1973-1974
17.7
1974-1975
8.42
1975-1976
16.9
年份 1973-1974 1975-1976 1970-1971 1962-1963 1968-1969 1958-1959 1972-1973 1967-1968 1965-1966 1969-1970 1966-1967 1960-1961 1961-1962 1974-1975 1959-1960 1964-1965 1971-1972 1963-1964
11.9
1-59-1960
7.78
1960-1961
10.0
1-61-1962
9.64
1962-1963
14.4
1963-1964
4.73
1964-1965
7.78
1965-1966
10.4
1966-1967
10.2
1967-1968
10.9
1968-1969
12.6
1969-1970
10.3
1970-1971
E
b. 对流域蓄水量的调节 而影响年径流量的变化
在干旱地区，由于水面蒸发量和陆面蒸发量相差很 大，所以湖泊对减少年径流量的作用较显著。在湿 润地区，湖泊对年径流量的影响较小。
较大的湖泊增大了流域的调节作用，对年径流变化 发生作用，减小了径流年际变化的幅度。
（3）流域大小(对径流变化影响)
一般随着流 域面积增大， 径流量的变 化相应较小。
径流量 17.7 16.9 15.1 14.4 12.6 11.9 11.3 10.9 10.4 10.3 10.2
10 9.64 8.42 7.78 7.78 7.24 4.73
p m 100% n 1
大小排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
一、分析和研究影响年径流的因素的目的
在水文分析与计算中，研究影响年径流量的因素具有重要 意义：（1）通过对影响因素的分析研究，可以从物理成因 方面去深入探讨径流的变化规律。（2）在径流资料短缺时， 可以利用径流与有关因素之间的关系来推估径流特征值。 （3）可对计算成果作分析论证。
二、影响年径流的因素
二、工程规模与来水、用水、保证率的关系
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水要求，
必须兴建水利工程，对天然径流加以人工调节，按用
水要求泄放。
目的
在规划设计阶段，水利工程(水资源利用工程)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，经过技术经济比较来确定工程规模。
求出水库的兴利库容；多年平均输沙量计算成果为水库死水 位的选择提供了重要依据。衡量工程规模。
年径流分析计算成果是进行水资源评价的重要依据，
确定水资源利用程度，也是制定和实施国民经济计划的重要 依据之一。
在一定时段内，通过河流某断面的累积水量称为径流 量W（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。径流量与流量之间的关 系：
• 我国不同部门的工程在国民经济中的地位，工程 规模及工程失事的后果等等都不同，各工程业务 部门颁布了该部门工程的设计规范。
【实例】某水库坝址处已得 18年的年径流资料。试求年 设计流量。工程要求设计标 准：丰水年P=10%、平水年 P=50%、枯水年P=90%。
水文上： F(x) P(X x)
大于或等于某个值发生的可能性
18年
总体
年份 年平均流量
1-58-1959
通过水文分析计算提供的来水资料，按设计要求，有三
种类型： （1）设计长期年的年、月径流系列；Q
（2）实际代表年的年、月径流量；
（3）设计代表年的年、月径流量。
月
来水资料的分析计算一般有三个步骤: (1) 应对实测径流资料进行审查； (2) 推求设计年径流量； (3) 用代表年法推求径流年内分配过程。
水文统计的任务
• 水文统计的任务就是研究和分析水文随机现象的 统计变化特性。并以此为基础对水文现象未来可 能的长期变化作出在概率意义下的定量预估，以 满足工程规划、设计、施工以及运营期间的需要。
• 1、根据已有的资料（样本），进行频率计算，推 求指定频率的水文特征值；
• 2、研究水文现象之间的统计关系，应用这种关系 延长、插补水文特征值和作水文预报；
一、水文资料的审查
水文资料是水文分析计算的依据，它直接影响着工程设计 的精度。因此对所使用的水文资料必须慎重审查。审查内容 包括鉴定年径流量系列的可靠性、一致性和代表性。
1.资料可靠性审查
径流资料是通过测验和整编取得的。因此，可靠性审查应 从审查测验方法、测验成果、整编方法和整编成果着手。 （水位资料审查、水位流量关系曲线审查、水量平衡审查） 水量平衡、上下游关系等。
2.资料一致性审查
应用数理统计法的前提是要求统计系列具有一致性，既要 求组成系列的每个资料具有同一成因，不同成因的资料不得 作为一个同一系列。只要下垫面条件变化不是非常显著，可 认为径流系列具有一致性。（还原计算）
在枯季，枯水径流主要来自流域蓄水，此时流域蓄 水变量对枯季径流起很大作用。
5.3 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
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30年。
在水利工程规划设计阶段，当具有长期实测径流资料时，
大小不同的库容（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；库容小，
投资少 ，但保证率低。
三、水文计算任务
在工程设计中，设计保证率有用水部门确定。而各 项工程规模，还要依据来水与用水情况，经过分析计算 来确定，本章的任务是分析研究年径流量的年际变化和 年内分配规律，提供工程设计的主要依据——来水资料。
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
如何做的？
样本频率分布 总体频率分布
得到某频率x
经验频率曲线
理论频率曲线 PⅢ曲线
统计参数确定
5 年径流分析与计算
研究内容：年径流变化及其影响因素；设计年径
流量分析计算，设计年径流量的年内分配；枯水流 量分析计算。
年径流分析计算是为水利工程的规划设计服务的， 其计算成果与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可
• 保证率和破坏率的换算：设保证概率为p，破坏概率为q， 则p＝1-q。
河川径流调节的必要性 a. 时间维上河川径流特性
周期性 随机性 b. 空间上的特性 地区分布不均匀 为了解决这种空间时间对人们用水的影响，就 需要通过一些措施（修水库）控制径流，为人类 服务，也就是河川径流调节。
来水 Q
Q t
• 设计保证率：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，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：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。
在干旱地区，降水量少，且极大部分耗于蒸发，年降水 量与年径流量的关系不很密切，降水和蒸发都对年径流量 起着相当大的作用。
对于以冰雪补给为主的河流，年径流量主要取决于前一 年的降雪量和当年的气温。
2.流域下垫面因素对年径流的影响 流域下垫面因素包括地形、土壤、地质、植被、湖
泊、沼泽和流域面积等。这些因素对年径流的作用，一 方面表现在流域蓄水能力上，另一方面通过对降水和蒸 发等气候条件的改变间接地影响年径流。
t
q
用水
t
Q
Q
小时 蓄水
0
12
24
径流日调节示意图
日1 2 3 4 5 6
径流周调节示意图
Q
弃水
月
径流年调节示意图
哪一个供水 保证率高？
规模呢？
（a）与（b）的年平均流量Q及需水量过程QR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
样本频率 0.05 0.11 0.16 0.21 0.26 0.32 0.37 0.42 0.47 0.53 0.58 0.63 0.68 0.74 0.79 0.84 0.89 0.95
径流量 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.00
0.10
0.20
0.30
样本频率
0.40 0.50 频率
水利工程调节性能的差异和采用的水利计算方法的 不同，要求水文计算提供的来水——年径流资料也有所 不同。
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，要求提供历年（或代表 年）的逐月（旬）流量过程资料，共水利计算应用。
5.2 影响年径流的因素
3.年径流在多年变化中具有丰水年组和枯水年组交替 出现的现象。（年际变化特性）丰平枯
年平均流量较大的那些年份称为丰水年 年平均流量较小的那些年份称为枯水年 年平均流量接近于多年平均值的那些年份称为中水年
汛期与非汛期
黄河陕县站 松花江哈尔滨站
➢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。
15.1
1971-1972
7.24
1972-1973
11.3
1973-1974
17.7
1974-1975
8.42
1975-1976
16.9
年份 1973-1974 1975-1976 1970-1971 1962-1963 1968-1969 1958-1959 1972-1973 1967-1968 1965-1966 1969-1970 1966-1967 1960-1961 1961-1962 1974-1975 1959-1960 1964-1965 1971-1972 1963-1964
11.9
1-59-1960
7.78
1960-1961
10.0
1-61-1962
9.64
1962-1963
14.4
1963-1964
4.73
1964-1965
7.78
1965-1966
10.4
1966-1967
10.2
1967-1968
10.9
1968-1969
12.6
1969-1970
10.3
1970-1971
E
b. 对流域蓄水量的调节 而影响年径流量的变化
在干旱地区，由于水面蒸发量和陆面蒸发量相差很 大，所以湖泊对减少年径流量的作用较显著。在湿 润地区，湖泊对年径流量的影响较小。
较大的湖泊增大了流域的调节作用，对年径流变化 发生作用，减小了径流年际变化的幅度。
（3）流域大小(对径流变化影响)
一般随着流 域面积增大， 径流量的变 化相应较小。
径流量 17.7 16.9 15.1 14.4 12.6 11.9 11.3 10.9 10.4 10.3 10.2
10 9.64 8.42 7.78 7.78 7.24 4.73
p m 100% n 1
大小排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
一、分析和研究影响年径流的因素的目的
在水文分析与计算中，研究影响年径流量的因素具有重要 意义：（1）通过对影响因素的分析研究，可以从物理成因 方面去深入探讨径流的变化规律。（2）在径流资料短缺时， 可以利用径流与有关因素之间的关系来推估径流特征值。 （3）可对计算成果作分析论证。
二、影响年径流的因素
二、工程规模与来水、用水、保证率的关系
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水要求，
必须兴建水利工程，对天然径流加以人工调节，按用
水要求泄放。
目的
在规划设计阶段，水利工程(水资源利用工程)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，经过技术经济比较来确定工程规模。
求出水库的兴利库容；多年平均输沙量计算成果为水库死水 位的选择提供了重要依据。衡量工程规模。
年径流分析计算成果是进行水资源评价的重要依据，
确定水资源利用程度，也是制定和实施国民经济计划的重要 依据之一。
在一定时段内，通过河流某断面的累积水量称为径流 量W（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。径流量与流量之间的关 系：
• 我国不同部门的工程在国民经济中的地位，工程 规模及工程失事的后果等等都不同，各工程业务 部门颁布了该部门工程的设计规范。