第七章 径流调节计算2015.11.19

2.保证率：工程运行过程中，达到工程设计规划目标的年数占工 程运行总年数的百分比。
3.设计保证率：是水利规划的标准，也是决定工程规模的依 据。是根据各用水部门的特征，定出在多年运行期间用水部 门正常工作所能得到保证的程度，以百分数计。 各个用水部门有各自的设计保证率，如灌溉保证率、发电 保证率、通航保证率和供水保证率等。 某工程设计保证率为 75% ，表示就今后长期平均而言， 对该工程所能提供的水量（或保持的水位），在一百年中只 能保证七十五年，其余二十五年不能满足。就其性质来说， 保证率也就是频率。
第七章
设计年径流计算
第一节 概述
第二节 影响年径流的因素 第三节 具有长期实测资料时设计年径流的计算 第四节 具有短期实测资料时设计年径流的计算 第五节 缺乏实测径流资料时设计年径流的计算
研究内容： 研究目的：
年径流变化及其影响因素；设计年径 流量分析计算及其年内分配。
在研究年径流年际变化和年内分配规 律的基础上，预估未来工程运行期间的径流变化情况， 为合理确定工程规模和效益提供正确的水文依据--来 水资料。年径流分析计算是为水利水电工程的规划设 计服务的。


水量平衡审查—用来评估径流资料的精度。根据水量 平衡原理，下游站的径流量等于上游站径流量加区间 径流量，如不相等，分析原因。
2. 一致性审查 一致性是指资料系列所在流域的气候条件和下垫面条 件比较稳定，无显著变化。
气候条件审查---变化比较慢，可认为相等稳定。
下垫面条件审查---由于人类活动的影响，下垫面条 件变化显著。例如流域内水利工程的兴建、灌溉工程、 退耕还林等。 实测径流的还原计算---如果实测经流量下垫面条件 变化显著，一致性受到破坏时，需对实测经流资料进 行还原计算。 还原方法：水量平衡法、降雨径流相关法
3.工程规模与来水、用水、保证率的关系
V
①当Q来、q用一定时，p↗，则vP↗； ②当p、q用一定时， Q来↗，则vP↘； ③当Q来、p一定时，q用↗，则vP↗ 。
பைடு நூலகம்
VP
p

P(%)

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。 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。
四、设计代表年法
实测年径流系列是年径流总体的一个随机样本，可用实测的n 年径流资料推求总体的分布函数，并作为未来工程运行期间年径 流的分布函数。 （一）设计时段径流量的计算 (1) 确定计算时段 计算时段按工程的要求来考虑。对多年调节水库，计算时段 为年；对年调节水库，计算时段为3个月、5个月等。 水电工程—取枯水期或年，灌溉工程—取灌溉期 (2) 频率计算 根据历年逐月径流资料，统计时段径流量，按从大至小次序排 列，构成径流计算系列，计算频率。 (3) 推求设计径流量 适线法推求指定频率的各种时段的设计径流量。 注:①适线时要考虑全部经验点据，如果点据与曲线拟合不佳 时，应考虑中、下部点据，适当照顾上部点据。
三、实际代表年法 实际代表年法就是从实测年、月径流量系列中，选 出一个和几个实际的干旱年作为代表年，用其年径流分 配过程直接与该年的用水过程相结合而进行调节计算， 求出调节库容，确定工程规模。 选出的年份就称为实际代表年，其年、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 一般用于灌溉工程的设计
参证系列的要求：与设计系列具有相同的成因；设 计系列与参证系列的时序变化具有同步性；参证系列 本身具有较高的代表性。 计算参证变量长、短系列分布参数，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、短系列的分布参数大致相近可认 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。
第一节 概述
一、年径流的变化特征 1.年径流量：一年内通过河流某断面的水量。它可以用年平均流量 Q(m3/s)、年径流深R(mm)、年径流总量W(m3)及年径流模数 M(m3/s.km2)表示。 2.年径流变化特性： 年内变化特性:以年为周期的汛期与枯水期交替变化的规律； 年际变化特性:年际间变化很大，K丰=2-3，K枯=0.1-0.2; 多年 变化中具有丰水年组和枯水年组交替出现的现象。 平水年：年平均流量接近于多年平均值的那些年份。 丰水年：年平均流量大于多年平均值的那些年份。 枯水年：年平均流量小于多年平均值的那些年份。
历史调查法（成果论证法）
调查历史上出现过的旱、涝现象，估计其等级和频率， 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 恰好包括用一个水文周期，可认为所选取的径流资料具 有代表性。
二、长系列法（设计年、月径流系列） 步骤： （1）按水利年度排列为一个新的年、月径流系列
1, p

作各个时段的频率曲线，并求得设计频率的各个时段径流量， 如最小1个月的设计流量 Q ，最小3个月的设计流量 Q 等。
1,代 3,代

计算缩放倍比
K1
K31
Q 1, p Q 1, 代
Q3, p Q 1, p Q3,代 Q 1, 代
K 7 3
Q7, p Q3, p Q7,代 Q3,代
K年
Q年,p Q年,代
或
K供
Q供,p Q供,代
用同一倍比对整个代表年的月径流过程进行缩放，即 得设计年内过程。
（2）同频率法 同频率法：按不同时段不同倍比缩放代表年的逐月 径流，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。 具体计算步骤如下：


根据要求选定几个时段，如最小1个月、最小3个月、最小7 个月等； 在代表年的逐月径流过程上，统计最小1个月的流量 Q ，连 续最小3个月的流量Q3, p ，…，并要求长时段的水量包含短 时段的水量在内。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
月
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
图7-2 丰水年来水、用水对照图
月
图7-3 枯水年来水、用水对照图
2.年径流量相同，但年内各月分配不同，工程规模大小也不同。
例. 某灌区有n年的年径流量和灌溉用水资料，可以求出n个大 小不一的库容值v1,v2,…,vn。 用什么样的库容值来设计水库呢？ 库容选大些，灌溉用水的保证程度就高些，但投资要多； 库容选小些，可节省投资，但灌溉用水的保证程度就低些;
对于无调节性能的引水工程，要求提供历年（或代表年）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，供水利计算应用。
四、确定工程规模思路
未来来水量：根据过去的观测资料来预估。------本章节 所学内容 未来用水量：按照国民经济的发展进行预测。 工程规模： 来水量与用水量进行水量平衡计算。
实测径流系列经过审查和分析后，再按水利年度排 列为一个新的年、月径流系列。 （2）从新系列中选代表段 代表段必须满足三个条件： 包括丰、平、枯水年；有一个或几个完整的调节周 期；代表段的年径流量均值、离势系数应与长系列的相 近。
用这个代表段的年、月径流量过程来代表未来工程 运行期间的年、月径流量变化。这个代表段就是水利计 算所要求的“设计年、月径流系列”。
过去观测资料
现在规划设计
未来运行管理
补充相关概念
1.年度分类：日历年度、水文年度、水利年度

日历年度:每年阳历1月1日-12月31日为一个完整的年份。
一般用于水文年鉴和水资源公报等。 水文年度:以水文现象的循环规律来划分；年径流量计算的起讫 时间，即从每年的汛期开始到下一年的枯水期结束为止。 一般用于流域流域水文资料整编、水量平衡计算等。 水利年度：以来水和用水的情况确定；以水库蓄水开始到供水结 束为止。 水电工程的规划设计一般是按水利年度进行的。 一般用于水利工程的兴利调节计算和优化调度等。
二、工程规模与来水、用水、保证率的关系
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。
1.来水、用水对工程规模的影响
丰水年，来水与用水矛盾不突出，所需工程规模较小； 枯水年，来水与用水矛盾突出，所需工程规模较大。 Q来水 q用水
流量 （m3/s) 流量 （m3/s)

用各自的缩放倍比乘对应的代表年的各月流量，即得设 计年径流年内分配过程。
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。
（二）年内分配计算 一般采用缩放代表年径流过程线的方法来确定设计年 径流量的年内分配。 1.代表年的选择 选择原则： （1）年径流相似原则： 选取年径流量接近于设计 年径流量的代表年径流量过程线； （2） 对工程不利原则：选取对工程较不利的代表年 径流过程线。
2.径流年内分配计算 （1）同倍比法 按年水量控制和按供水期水量控制的两种同倍比法。 同倍比计算式为：
三、水文计算任务
在研究年径流年际变化和年内分配规律的基础上， 预估未来工程运行期间的径流变化情况，为合理确定 工程规模和效益提供正确的水文依据--来水资料。
计算目的：为确定工程规模大小提供来水资料。 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、可利用水文资料系列长度、 采用水利计算方法等的不同，要求提供的来水资料也不同，例如：
一、水文资料的“三性”审查 审查包括年径流量系列的可靠性、一致性和代表性。 1.可靠性审查

水位资料审查—审查测验方法和测验成果。包括检查 水位和流量资料情况，分析水位过程线形状，了解当 时观测质量，分析有无不合理的现象等； 水位流量关系曲线审查—审查整编方法和整编成果。 检查水位流量关系曲线绘制和延长的方法，分析历年 水位流量关系曲线的变化情况；