第五章年径流及年输沙量分析..

第五章年径流及年输沙量分析与计算内容简介·研究对象：年径流，设计年径流；输沙量，多年平均输沙量。

·研究内容：年径流变化及其影响因素，设计年径流分析计算，设计年径流的年内分配；枯水流量分析计算；多年平均输沙量的估算。

·研究目的：年径流及年输沙量的分析计算是为水利水电工程的规划设计服务的，年径流分析计算成果与用水资料相配合，进行水库调节计算，便可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。

同时，年径流分析计算成果是进行水资源评价的重要依据，也是制定和实施国民经济计划的重要依据之一。

这是学习本章时要细心体会的一条重要线索。

年径流分析计算要求提供两种不同类型的成果：一种是长系列年、月径流资料；另一种是代表年的月径流过程。

在分析计算这两种成果时，都有径流资料充足、径流资料不足和缺乏径流资料三种情况。

因此，年径流分析计算方法共有六种，要求掌握各类方法的原理和内容，以及相同和不同之处。

在开始做某设计站的年径流分析计算时，首先要对径流资料进行“三性”（可靠性、一致性、代表性）审查，这是本章的一项重要内容，学习时一定要很好掌握。

学习影响年径流的因素，可以提高分析年径流问题的能力。

河流泥沙分析计算是在多沙河流上修建水利水电工程时必须进行的一项水文分析计算工作，本章只针对水库死水位选择的需要，简单介绍河流中多年平均输沙量的计算方法，是比较容易学习的。

年径流分析计算涉及到第四章水文统计的内容，因此，在学习本章之前要把有关水文统计的内容掌握好。

第一节年径流变化及其影响因素内容提要（1）年径流与年径流量（2）径流的年际变化和年内变化（3）径流变化的影响因素（4）年径流分析计算的目的和内容学习要求（1）要掌握径流与径流量、年径流及年径流量、设计保证率与破坏率等的基本概念（2）了解径流的年际变化和年内变化、径流变化的影响因素、年径流分析计算的目的和内容。

一、年径流与年径流量1、径流与径流量在河槽里运动的水流叫做河川径流，简称径流。

在一定时段内，通过河流某一断面的累积水量称为径流量，记作W (m3)；也可以用时段平均流量Q(m3／s)、流域径流深R (mm)或流域径流模数M（mm /s﹒km2）来表示。

径流量与流量的关系为：TW∆⋅=(5—1)Q∆—计算时段，s 。

式中T∆可分别采用年、季或月，则其相应的径流分别称为年径流、根据工程设计的需要，T季径流或月径流。

2、年径流与年径流量一个年度内在河槽里流动的水流叫做年径流，年径流量是在一年里通过河流某一断面的水量。

年径流量可以用年径流总量W、年平均流量Q、年径流深R及年径流模数M等表示。

多年平均年径流量有时被称为正常年径流量，相应以W0、Q0、R0、M0等表示。

某一年的年径流量与正常年径流量之比，称为该年径流量的模比系数，用k i 表示，则有000M M R R Q Q w W k i i i i i ==== （5—2） 二、径流的年际变化和年内变化1、径流的年内变化河川径流的主要来源为大气降水。

降水在年内分配是不均匀的，有多雨季节和少雨季节，径流也随之呈现出丰水期（或洪水期）和枯水期，或汛期与非汛期。

径流在一年内的这种变化称为年内变化。

2、径流的年际变化河川径流不仅在一年之内有较大的变化，就是在年与年之间的变化也是很大的。

我们把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，径流的这种变化称为年际变化。

三、影响年径流的因素1、分析和研究影响年径流的因素的目的为了深刻认识年径流及其变化规律，就必须从物理成因方面去分析和研究影响年径流的因素，尤其在径流资料短缺时，显得更为重要。

当具有短期实测径流资料时，常常需要建立年径流量与有关因素之间的相关关系来展延年径流系列；当缺乏径流资料时，常用水文比拟法或等值线图法来推估年径流量，上述情况都要分析影响年径流的因素。

2、如何确定影响年径流的因素通常用水量平衡方程来研究影响年径流的因素。

对于闭合流域，年水量平衡方程为 P = R + E + △W （5—3）其中年径流量R 的大小取决于年降水量P 和年蒸发量E ，还与流域蓄水变化量△W 有关。

前两项属于流域气候因素，而后一项则主要取决于流域下墊面因素以及人类活动情况。

在多年平均情况下，△W 各年有正有负，使∑→∆0W ，故得多年平均的流域水量平衡方程为 P 0 = R 0 + E 0 （5—4）因此，影响多年平均年径流量的因素主要是流域的气候因素。

3、气候因素对年径流的影响在气候因素中，年降水量与年蒸发量对年径流量的影响程度，随流域所在地区不同而有差异。

4、流域下墊面因素对年径流的影响流域下墊面因素包括地形、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。

5、人类活动对年径流的影响人类活动对年径流的影响，包括直接与间接两个方面。

直接影响如跨流域引水，将本流域的水量引到另一流域，或将另一流域的水引到本流域，都直接影响河川的年径流量。

间接影响如修建水库、塘堰等水利工程，旱地改水田，坡地该梯田，浅耕改深耕，植树造林等措施，这些主要是通过改造下墊面的性质而影响年径流量。

一般地说，这些措施都将使蒸发增加，从而使年径流量减少。

四、年径流分析计算的目的和内容1、年径流分析计算的目的年径流分析计算是水资源利用工程中最重要的工作之一。

设计年径流是衡量工程规模和确定水资源利用程度的重要指标。

推求不同保证率的年径流量及其分配过程，就是设计年径流分析计算的主要目的。

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。

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。

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。

2、年径流分析计算的内容(1)基本资料信息的搜集和复查(2)年径流量的频率分析计算(3)提供设计年径流的时程分配(4)对分析成果进行合理性检查复习思考题一、选择题1—1、我国年径流深分布的总趋势基本上是[ a ]。

a、自东南向西北递减；b、自东南向西北递增；c、分布基本均匀；d、自西向东递增。

1—2、径流是由降水形成的，故年径流与年降水量的关系[ c ]。

a、一定密切；b、一定不密切；c、在湿润地区密切；d、在干旱地区密切。

1—3、人类活动对流域多年平均降水量的影响一般[ c ]。

a、很显著；b、显著；c、不显著；d、根本没影响。

1—4、流域中的湖泊围垦以后，流域多年平均年径流量一般比围垦前[ a ]。

a、增大；b、减少；c、不变；d、不肯定。

1—5、人类活动（例如修建水库、灌溉、水土保持等）通过改变下墊面的性质间接影响年径流量，一般说来，这种影响使得[ b ]。

a、蒸发量基本不变，从而年径流量增加；b、蒸发量增加，从而年径流量减少；c、蒸发量基本不变，从而年径流量减少；d、蒸发量增加，从而年径流量增加。

1—6、一般情况下，对于大流域由于下述原因，从而使径流的年际、年内变化减小[ d ]。

a、调蓄能力弱，各区降水相互补偿作用大b、调蓄能力强，各区降水相互补偿作用小c、调蓄能力弱，各区降水相互补偿作用小d、调蓄能力强，各区降水相互补偿作用大二、填空题2—1、某一年的年径流量与多年平均的年径流量之比称为----------------------------。

答案：年径流量的模比系数2—2、描述河川径流变化特性时可用----------------变化和-------------------变化来描述。

答案：径流年际，径流年内2—3、下墊面对年径流的影响，一方面----------------，另一方面----------------。

答案：表现在流域蓄水能力上，通过对气候条件的改变间接影响年径流量2—4、流域的大小对年径流的影响主要通过流域的----------------而影响年径流的变化。

答案：调蓄作用三、是非题3—1、湿润地区，降水量多，年径流系数小，从而使年径流量与年降水量关系密切。

（—）3—2、湿润地区，降水量较多，年径流系数大，从而使年径流量与年降水量关系密切。

（+ ）3—3、干旱地区降水量较少，年蒸发系数较大，从而使年径流量与年降水量关系密切。

（—）3—4、干旱地区，降水量较少，年蒸发系数较大，从而使年径流量与年降水量关系不密切。

（+ ）3—5、干旱地区，降水量较少，年径流系数较小，从而使年径流量与年降水量关系不密切。

（+ ）四、问答题4—1、何谓年径流？它的表示方法和度量单位是什么？答案：一个年度内在河槽里流动的水流叫做年径流。

年径流可以用年径流总量W （m3）、年平均流量Q（m3/s）、年径流深R（mm）、年径流模数M（mm /s﹒km2 ）等表示。

4—2某流域下游有一个较大的湖泊与河流连通，后经人工围垦湖面缩小很多。

试定性地分析围垦措施对正常年径流量、径流年际变化和年内变化有何影响？答案：由于水面蒸发减小，使年径流增加；由于调蓄能力减小，使年际、年内变化加剧。

4—3人类活动对年径流有哪些方面的影响？其中间接影响如修建水利工程等措施的实质是什么？如何影响年径流及其变化？答案：有直接与间接两方面的影响。

修建水利工程等措施的实质是改变下墊面性质而影响年径流，它们将使蒸发增加，从而使年径流量减少；调蓄能力增加，从而使径流的年内、年际变化趋于平缓。

4—4、何谓保证率？若某水库在运行100年中有85年保证了供水要求，其保证率为多少？破坏率又为多少？答案：用水的保证程度。

p = 85% ；q =1-85% = 15% 。

4—5、简述年径流年内、年际变化的主要特性？答案：径流年内、年际变化的主要特性有：（1）年内变化具有一年为周期的周期性变化；（2）年际变化具有丰、枯年组的交替现象，但周期很不固定；（3）年内、年际变化还具有明显的地区性，我国北方的径流变化一般比南方多雨地区剧烈。

第二节有较长资料时设计年径流频率分析计算内容提要（1）年径流系列的“三性（可靠性、一致性、代表性）”审查（2）年径流的频率计算学习要求（1）了解为什么要对年径流系列进行“三性”审查（2）掌握年径流系列一致性遭破坏的原因和改正原则（3）掌握年径流系列的代表性分析方法（4）掌握年径流频率分析计算方法及其特点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。