02-第2章 径流(量)的调节计算1-4节
径流调节课程设计
径流调节 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解径流调节的基本概念，掌握径流的成因及其对水循环的影响。
2. 使学生掌握径流调节的方法和措施，了解其在水资源管理中的作用。
3. 引导学生了解我国径流调节的现状和发展趋势。
技能目标：1. 培养学生运用地理信息系统（GIS）分析径流调节数据的能力。
2. 提高学生通过小组合作，解决实际径流调节问题的能力。
3. 培养学生运用所学知识，设计合理径流调节方案的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对水资源保护的责任感和使命感，树立节约用水的观念。
2. 增强学生对我国水资源现状的认识，激发学生关爱环境、保护水资源的意识。
3. 引导学生认识到地理学科在解决实际问题中的价值，提高学生对地理学科的兴趣。
本课程针对八年级学生设计，结合学生好奇心强、求知欲旺、合作意识逐步形成的特点，注重理论与实践相结合，培养学生的实践操作能力和团队合作精神。
课程目标具体、明确，可衡量，以便教师进行有效的教学设计和评估。
通过本课程的学习，期望学生能够掌握径流调节的相关知识，形成解决实际问题的能力，树立正确的价值观。
二、教学内容1. 引言：通过案例分析，引出径流调节的概念及其在水资源的利用与保护中的重要性。
教材章节：第二章 水资源利用与保护2. 径流调节基础知识：- 径流的成因及影响因素- 径流调节的原理与方法- 径流调节在水资源管理中的作用教材章节：第二章第二节 水资源调控3. 径流调节措施：- 人工调节措施：水库、湖泊、河道整治等- 生态调节措施：水土保持、退耕还林、湿地保护等教材章节：第二章第三节 水资源调控措施4. 我国径流调节现状与趋势：- 我国径流调节的主要成就- 存在的问题与挑战- 未来发展趋势教材章节：第二章第四节 我国水资源调控现状与趋势5. 实践活动：- 运用GIS分析径流调节数据- 小组合作设计径流调节方案- 分析评价不同径流调节措施的优缺点教材章节：第二章实践活动本教学内容根据课程目标，系统组织相关知识点，注重理论与实践相结合。
《水利资源计算》第二章 径流量的调节计算
2.1径流调节的分类 2.1径流调节的分类
第 二 章 径 流 量 的 调 节 计 算
无调节及日调节的短期调节，一般见于发电水库。 无调节及日调节的短期调节，一般见于发电水库。河川 径流在一天或一周内的变化一般是不太大的， 径流在一天或一周内的变化一般是不太大的，而用电负荷 则白天和夜晚，或工作日和星期日间，常差异甚大。 ，则白天和夜晚，或工作日和星期日间，常差异甚大。有 了水库，就可把夜间或星期日负荷少时的多余水量，蓄存 了水库，就可把夜间或星期日负荷少时的多余水量， 起来增加白天和工作日负荷增长时的发电水量。 起来增加白天和工作日负荷增长时的发电水量。这种调节 称为日调节和周调节 日调节和周调节。 称为日调节和周调节。 我国河川径流的季节性变化很大， 我国河川径流的季节性变化很大，洪水期和枯水期水量 相差悬殊，而用水部门（发电、航运、给水） 相差悬殊，而用水部门（发电、航运、给水）在一年内需 水量变化不大。在一年范围内进行天然径流的重新分配， 水量变化不大。在一年范围内进行天然径流的重新分配， 称为年调节或季调节 年调节或季调节。 称为年调节或季调节。 将丰水年多余的水量蓄入库内， 将丰水年多余的水量蓄入库内，以补枯水年水量的不足 多年调节。 就称为多年调节 ，就称为多年调节。
2.4
第 二 章 径 流 量 的 调 节 计 算
年(季)调节水库保证供水量与设计库容的关系
2、典型年法 、 ④计算缩放倍比K来＝W来,P/W来,典及K用＝W用,P/W用,典 计算缩放倍比 典 典 再用此K ，再用此 来、 K用值分别乘该典型年各月来水量及各月 用水量，即得设计代表年的来、用水过程。 用水量，即得设计代表年的来、用水过程。 对所推求的设计代表年进行调节计算， ⑤对所推求的设计代表年进行调节计算，求得兴利库 即设计库容)。 容(即设计库容 。如由所选择的几个设计代表年求得的 即设计库容 结果不一致，为安全起见， 结果不一致，为安全起见，可选对工程较为不利的一年 即库容较大的一年作为设计代表年。 ，即库容较大的一年作为设计代表年。 注意：设计代表年法采用来、 注意：设计代表年法采用来、用水同频率只有在各 年来、用水之间有较好相关关系时才是正确的， 较好相关关系时才是正确的 年来、用水之间有较好相关关系时才是正确的，否则由 此求得的兴利库容不一定符合设计保证率。 此求得的兴利库容不一定符合设计保证率。
径流调节
1.2!河川径流的表示方法及其基本特性
!一"径流的表示方法和度量单位
径流的表示方法和度量单位常用的有如下几种!
"##流量1!单位时间内流过河流某断面的水体积称为流量$以 *(%.计!根据某一 断面各个时刻=测得的流量 9$可绘得流量过程线 9/S"=#!各个时刻的流量是指该时刻 的瞬时流量!此外$还可以求得日平均流量&月平均流量&年平均流量及多年平均流量值!
行方法是通过实测样本资料来间接推求"估计$径流年际变化的总体统计规律的%这种方
法就是频率计算法%
水利工程的设计数据!通常用频率计算并根据设计频率而求得的%对应设计数据的
频率称为设计频率%设计频率和设计数值都反映设计标准%各类水工建筑物的设计标准
是由国家制定规范来规定的%
"#$频率计算的基本概念&
#$随机变量%为了认识自然界的运动规律!必须进行各种科学实验%在科学试验中!
要研究径流的变化规律"首先必须了解自然界的水循环# 地球上的水分主要存在于地表面上!地表面下及大气层中#由于太阳辐射热及地球 引力的作用"地球上各部分的水分不断地相互转换#地球表面的水受到太阳辐射热的作 用蒸发变为水汽"被气流带到空中"在适当的条件下凝结成水"以降水形式落到地面"降落 到地面的水"一部分蒸发"另一部分汇入河道流至海洋"这种周而复始的循环过程称为水 循环#形成水循环的内因是水的物理特性"因为水随着温度的不同"以固体!液体和气体 三种形态出现"因而使水分在循环过程中有转移!交换的可能#外因是太阳辐射热和地球 引力#太阳辐射热是地表热能的主要源泉"它促使冰雪融化!水分蒸发!空气流动等"因而 是水分循环的动力&地球引力是促使地面水流流归海洋的动力#除此而外"水循环路线的 构成和性质"流域的地质!地貌!土壤植被情况"对水循环也有一定的影响#
径流调节原理与作用
径流调节原理与作用
径流调节是指通过一系列的措施和工程手段，调整和控制地表径流的产生、传输和分布，以达到保护和改善水资源、减少洪涝灾害和水土流失的目的。
径流调节的原理是通过改变地表的自然状况和人工措施，调整和改变水文过程，使降雨水分在时间和空间上得到合理的分布和利用。
具体原理包括：
1. 水源调节：通过建设水库、蓄滞洪区等措施，调整降雨水分的储存和释放，使其在干旱季节供水，同时减少洪峰流量，降低洪涝灾害风险。
2. 引洪调节：通过建设堤坝、河道整治等措施，调整河道的容积和流速，提高河道的输送能力，减少洪水的冲击力和危害。
3. 水土保持：通过建设护坡、植被、排水系统等措施，减少土壤侵蚀和水土流失，提高土壤的保水能力，减少径流的产生和流失。
径流调节的作用主要有以下几个方面：
1. 减少洪涝灾害：通过调整水文过程，减少洪水的发生和危害，保护人们的生命和财产安全。
2. 保护水资源：通过储存和调节水源，保证水资源的供应，满足人们的生活和生产需求。
3. 改善水环境：通过减少水土流失和污染物的输入，改善水质，保护水生态系统的健康。
4. 提高土壤肥力：通过减少水土流失和保持土壤水分，提高土壤的肥力和农作物的产量。
5. 促进可持续发展：通过合理利用水资源和保护水环境，促进社会经济的可持续发展。
径流调节名词解释
径流调节名词解释径流调节是指用于防洪、灌溉和供水的工程中，运用控制性的闸坝、机电排灌站等进行拦洪、削峰、错峰，以调节来水量的措施。
即用工程措施将降雨或河道流量经常维持在所需水平的稳定状态。
径流调节是实现各种工程水利目标的重要措施，也是水资源统一管理的基础工作之一。
运用控制性的闸坝、机电排灌站等进行拦洪、削峰、错峰，以调节来水量的措施。
即用工程措施将降雨或河道流量经常维持在所需水平的稳定状态。
径流调节是保证各种水利工程正常运行的前提条件之一。
它能提高水资源的利用率，满足防洪、灌溉、航运及发电的需要。
在防洪、灌溉、发电、供水和城市水源地开发等方面都有广泛应用。
水库的调节性能是指水库能够按照调度规程要求而使其运行状态(如水位、水量)具有一定范围内相对稳定性的特性。
通过调节，改变其某些运行特性，使其具有一定的可调控性。
根据设计洪水在时间上的分布状况可将流域分为均匀、不均匀和非均匀三类。
水库调节容积在时间上的变化关系称为流域的非均匀性，它主要取决于水库群的布局和水库与河道的连接方式。
水库调节容积的时空变化会引起库区下游河段的径流和下泄流量在时间上产生变化。
另外，由于水库调节容积随时间而变化，因此引起的库区水量转化在时间上也呈现出不均匀性。
上述两方面的非均匀性和时间上的变化都将影响到工程的运行情况。
为了保证水库在设计条件下充分发挥其工程效益，必须对各种运行方式和工程运行参数进行精心调节，使之达到尽可能小的非均匀性和尽可能小的时间变化，以保证水库的充分利用。
在大流域进行分期蓄水后，水库的兴利库容会逐渐增大，此时若仍采用原设计的调度方式和参数进行运行，则需要相当长的时间才能收到预期的效果，这将导致资金、物资的极大浪费;反之，若在大流域蓄水初期加强调节，充分发挥其效益，则可以缩短水库的兴利库容，减少资金、物资的投入，并且可以充分利用蓄水初期的水头，收到事半功倍的效果。
因此，大型水库尤其是对防洪、发电、灌溉、供水等有重大意义的水库，一般都设置有灵活可靠的径流调节方案。
径流调节计算方法
径流调节计算（runoff regulation computation）指通过某些措施对地面和地下径流的时间过程和地区分布进行调整的水利计算。
对于水库而言，通常指利用库容的蓄泄功能有计划地对河川径流进行控制和分配。
径流调节计算是水利计算的主要组成部分。
水库的径流调节计算任务，是在已知河流径流过程及综合利用水资源的要求下，研究水库的水量供需平衡过程，求出水库调节流量、调节库容和正常供水保证率三者之间的关系，为确定水库规模、工程参数、调度方案、工程效益提供依据。
对具有水文、水利及电力联系的水库群，还应根据具体情况研究所涉及的上下游河段或跨流域之间的水量平衡，提出合理的径流补偿、电力补偿的调度方式。
应用水量平衡方程（见水量平衡）对径流系列进行逐时段的水库水量蓄泄计算，求出水库蓄水量和供水量的全过程，或者概率分布与保证率曲线。
每一计算时段的水量平衡方程为：
V2＝V1＋Wi－W0
式中V1、V2分别为计算时段初及时段末的水库蓄水量；Wi、W0分别为计算时段的水库来水量及供水量。
计算时段主要根据水库的调节周期决定。
日调节水库以小时为单位；年或多年调节以月（旬）为单位。
具体计算时，假定已知时段初水库蓄水量V1及时段来水量Wi，按照规定的水库调度要求，由水量平衡方程求出时段水库供水量W0及时段末蓄水量V2。
以上一时段末的水库蓄水量作为本时段初的水库蓄水量，即可顺序进行全系列的调节计算。
径流量的定义和计算公式
径流量的定义和计算公式在水文学中，径流量是指河流或河川流域中在一定时间内通过某一横截面的水量。
径流是由降雨或融雪引起的地表和地下水流向河流的过程。
径流量的计算对于水资源管理、防洪工程和生态环境保护具有重要意义。
本文将介绍径流量的定义和计算公式，以及一些影响径流量的因素。
一、径流量的定义。
径流量是指在一定时间内通过某一横截面的水量，通常用单位时间内通过的水量来表示。
径流量的计算通常以立方米每秒（m³/s）或毫米（mm）为单位。
在实际应用中，径流量是指在一个流域内所有径流过程的总和，包括地表径流和地下径流。
地表径流是指降雨或融雪后，未被土壤吸收和植被蒸发的水流向河流的过程。
地下径流是指降雨或融雪后，被土壤吸收并渗入地下水层，最终流向河流的过程。
径流量的计算需要考虑地表径流和地下径流的总和。
二、径流量的计算公式。
径流量的计算通常使用流域水文模型来进行。
流域水文模型是通过对降雨、蒸发、渗漏和地表径流等过程进行模拟，来估算径流量的工具。
常用的径流计算方法包括经验公式法、水文比例法、水文模拟法等。
1. 经验公式法。
经验公式法是根据历史水文数据和流域特征，通过经验公式来估算径流量。
常用的经验公式包括Nash模型、Soil Conservation Service（SCS）模型等。
这些经验公式是根据实测数据和统计分析得出的，可以用于不同流域的径流量估算。
2. 水文比例法。
水文比例法是根据流域的降雨量和蒸发量之间的比例关系，来估算径流量。
通常使用水文平衡方程来表示，即降雨量减去蒸发量和渗漏量，即为地表径流和地下径流的总和。
3. 水文模拟法。
水文模拟法是通过建立数学模型，对流域内的水文过程进行模拟，来估算径流量。
常用的水文模型包括Soil and Water Assessment Tool（SWAT）模型、Hydrological Simulation Program-FORTRAN（HSPF）模型等。
这些水文模型可以考虑降雨、蒸发、渗漏、地表径流和地下径流等过程，对径流量进行较为准确的估算。
设计径流量计算
设计径流量计算径流量是指某一水域（河流、湖泊或湿地等）的流出量，是水文研究的重要内容，也是水利工程设计中的基础。
径流测量在水文研究以及水利工程设计中有其独特的地位，了解水文研究和水利设计中径流量计算的原理和方法，对设计工程师来说至关重要。
一、径流量计算的基本原理径流量表示水域某一时刻流出量，它可以从物理属性、社会和经济状况等方面考虑。
简单地说，径流量计算涉及从恒定排放口到期望流出口的水分控制及水的流动的过程。
径流量计算根据水文因子或期望的结果来进行，其计算公式为：Q=A*H*U，其中，Q表示径流量，A表示排放口到期望流出口径流流域面积，H表示径流流域平均水面高度，U表示径流流域平均流速。
二、径流量计算的方法1、水力学方法水力学方法是一种均一的计算方法，根据围堰空腔或围堰贯流液体的动力水力学定律计算径流量，采用Bernouli定律、能量定律、动量定律等水力学定律和方程来确定流量。
2、排深法排深法是一种变化的计算方法，它利用从恒定排放口到期望流出口的水深计算径流量，采用洪水形成洪水库的计算公式U=C*H^1.5，其中，U表示流速，C表示排深系数，H表示河道水深。
3、液体轻液位高度计算法液体轻液位高度计算法是一种最常用的计算方法，它利用从恒定排放口到期望流出口的液位高度计算径流量，其计算公式为：Q=K*H^2，其中，Q表示流量，H表示液位高度，K表示液位高度计算系数。
三、径流量计算的优缺点1、优点（1）径流量计算简单、方法简单，不需要繁杂的仪器设备，可以快速准确地计算出径流量。
（2）可以从排深或液位高度的结果准确地反映河流中水力状况，据此计算出径流量，可以更好地控制水力。
2、缺点（1）径流量计算的结果容易受水力特征及水文因子影响，若排深受特定水力要素的影响较大，则径流量计算结果可能产生偏差。
（2）径流量计算的误差还受河道的水文、地质、社会等影响较大，这些因素都可能导致计算结果的偏差。
四、总结径流量计算是水文研究和水利设计中重要的内容，它涉及从恒定排放口到期望流出口的水分控制及水的流动的过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图2-9
2 典型年法
下列情况可采用设计典型年法： 1 无资料地区，或者资料不足时。 2 精度要求不高，例如初步规划阶段。 关键是设计典型年的推求和来水过程线的选择。 方法有两种 1 同倍比法 2 同频率法
同倍比法 以年水量为控制： 1 先对坝址断面的年径流资料进行统计分析，确定 其线型及三个统计参数Q0、CV、CS。 2 由年径流统计参数计算相应于需水保证率的年径 流量QP。 3 从实测资料中选择年径流量与QP接近且年内分配 有代表性的一年或几年作为典型年，其年平均流量 为Q典。 4 计算缩放倍比K= QP / Q典，再用此K值遍乘该典 型年实测各月平均流量，得设计典型年。
3 差积曲线：从流量过程线上减去一常数流量值Q0 （常取研究期内的平均流量），然后把Q- Q0累积。
图2-5
常累积曲线调节计 算步骤 1 平行移动需水累 积曲线，使切来 水累积曲线于M 点。 2 再平行移动需水 累积曲线，使与 来水累积 切于M 点下方N点。 3 两切线之间的垂 直距离即为所需 之调节库容V。
径流调节的最一般任务是：在来水确定的情况下， 计算库容、保证供水量和设计保证率三者之间的关 系，为选择水利规划方案提供数据。
结束语
谢谢大家！
下面欢迎张伟芳同学上台给大家讲 课。
第二节 径流（量）的调节计算原理 和基本方法
有计划的改变水库泄水孔的开度来控制和调节水库 的出流，就有了水库的充蓄和泄降。 径流调节计算 把整个调节周期分为若干较小的计算时段，按 时段进行水量平衡计算。公式如下： V =(Q入-Q出) T （2-1） T—计算时段 V-- T内水库蓄水量的变化，蓄为正，泄为负
5 对所推求的设计典型年进行调节计算，求得调节 库容或调节流量。当所取设计典型年不止一个时， 为安全起见，可选偏不利者作为设计值。
同频率法 具体计算步骤如下： 1 根据实测资料，统计每年最枯1个月水量W1，连续 最枯2个月水量W2，……直到连续最枯11个月水量 W11及年水量W年，并对上述各个时段水量进行频率 计算，求得各个时段设计频率的水量W1P、 W2P……W11P、W年P。为减少工作量，可选几个时段计 算。 2从实测资料中选择各时段水量都较接近设计值的 一年为典型年，其2个月、4个月、6个月几年水量 分别为W2典、 W4典、 W6典、 W年典。
第二章 径流（量）的调节计算
第一节 径流调节的分类
建造水库是调节河川径流，解决来水需水矛盾的 一种普遍积极的方法。可以从不同角度对径流调节的 形式进行分类。 1 2 3 4
按调节的目的和重点分 按服务对象和用途分 按调节周期分 其他形式的调节
1 按调节的目的和重点分
洪水调节：
重点在于削减洪峰和下泄洪水流量。
3 按倍比K2P=W2P/W2典来缩放典型年中最枯连续两个 月的水量，按K2-4=（W4P-W4P）/（W4典-W2典）来缩放 连续最枯4个月中的另外2个月。依次类推，可求得 同频率设计年典型过程线。 4 对此同频率设计典型过程线进行调节计算，得设 计库容或保证的调节流量。
3 库容、调节流量与设计保证率三者关系
第三节 年调节水库调节流量与有 效库容的关系
径流调节的任务(来水确定的情况下)： 1 根据调节流量决定水库的有效库容。 2 已定水库有效库容，求解调节流量。 计算方法 1 列表法 2 差积曲线图解法 3 简化水量平衡方程式
1 列表法调节计算
设用水部门需水流量已知（表2-1第3栏） 水利计算多用水利年，即蓄泄过程的起迄点。 T一般采用常数，取平均值T=30.4d=2626560s 水量常用流量*时段这种单位表示。 蓄水多少（水库库容）取决于亏水期所缺水量。
枯水调节：
为了增加枯水期的供水量，以满足各用 水部门的要求。
2 按服务对象和用途分
可以分为灌溉、发电、给水、航运及防洪排
涝等的调节。
目前一般水库都是以一、二个目标为主的多
用途综合利用径流调节
3 按调节周期分
即按照一次蓄泄循环的时间来分。
可以分为无调节、日（周）调节、年（季）
调节和多年调节。
表2-1
一回运用和多回运用 调节库容大小不仅与相邻的余亏水量有关，而且还 与余水期的数目和排列次序有关。
考虑损失之调节计算 用试算法逆时序进行水量平衡计算。 库空时为死库容 实用上不需如此复杂迭代，可用简单方法估计水量 损失。
表2-2
2 图解法调节计算
1 过程线：直接以流量的逐时变化Q~t来表示的曲 线 2 常累积曲线：从某原始时刻算起到各时刻的累 积水量变化W~t曲线
4 其他形式的调节
补偿调节 见于水库与下游用水部门的取水口间，有区间 入流时。水库要视区间来水多少进行补偿放水。 反调节 当进行日调节的水库下游有灌溉取水或航运要 求时，需要对已调节过的放水过程重新调节。 库群调节 研究河流上多个水库的联合运行。是最高形式 的径流调节，开发和治理河流的发展方向。
Q入-- T内平均入库流量 Q出-- T内自水库取用或消耗的平均流量，包括各
利部门的用水流量ΣQ用，蒸发损失流量Q蒸及
渗透损失流量Q渗，已经水库蓄满后产生的无 益弃水流量Q弃等。 公式（2-1）可写成
V/ T =Q入- ΣQ用- Q蒸- Q渗
（2-2）
一般用迭代试算法才能求解 1 假定一个时段末的水库水位。 2 计算时段平均水位相应的需水量。 3 再进行水量平衡计算，求出时段末水位。 4 与假定值比较，如不相等重新假设计算。 日调节水库， T以小时为单位。 年调节水库， T一般以月为单位。 水量平衡作调节计算的两大类方法： 时历法：先调节后频率统计的方法。 数理统计法：先频率统计后调节计算的方法。
水库的相对库容愈大，它调节径流的周期就
愈长，调节和利用径流的程度也愈高。
日（周）调节 一般见于发电水库。 径流变化不大，而电负 荷则在白天黑夜和工作 日周末间差异甚大。水 库即把夜间和周末负荷 少时的多余水，蓄存起 来增加白天和工作日的 发电水量。
年（季）调节 我国河川径流季节 变化大，洪水期和枯水 期相差悬殊，而用水部 门需水量变化不大。这 就需要对一年范围内进 行天然径流的重新分配。
第四节 年（季）调节水库保证供 水量与设计库容的关系
天然来水量和年内分配不同的情况下，调节流量和 水库所需库容的相互关系。 两个途径： 1 长系列操作法 2 典型年法
1 长系列操作法
根据N年来水资料和给定的需水计算每年的库容。 把此N个库容看成随机变量，用经验频率公式 P=M/（N=1）绘成经验频率曲线。 长系列操作法其设计保证率概念明确，凡条件许可 均应按长系列操作法确定参数。
差积曲线调 节计算步骤 1 图解法 同上。 2 实际计 算中因差积 曲线上切点 显著，故常 省去上切线。
3 图解法对 多回运用调节 计算特别方便， 如图2-4（b）
4 对以知库 容求最大可能 之调节流量时， 用图解法较列 表进行调节计算
把整个调节周期只划分成两个计算时段—蓄水期和 供水期进行水量平衡计算。 V=Q调T供-W供 Q调=（W供+V）/T供 注意问题： 1 供水期T供的确定是否正确。特别在多回运用或 已知库容调节流量时， T供往往要试算确定。 2 必需检验一下蓄水期末水库能否保证蓄满， 即W蓄-Q调×T蓄≥V