水利水电工程的基础知识.
水利水电基本知识
第二节 水利水电规划
一、水电站在电网中的作用
水轮发电机组开停灵活、快速，能适应电力负荷的变化。 有水库调节的水电站适应在腰荷和峰荷工作。没有调节 能力的径流式水电站适合在基荷工作。 在一个较大的供电区域内，用高压输电线路将各种不 同类型的发电厂（火电、水电、核电、风电、潮汐电站 等）连接在一起，统一向用电户供电的系统，称为电力 系统，也称电网。 在电力系统中，用电户在某一时刻所需的电力功率称 为电力负荷。
地形雨：指暖湿气流在运动过程中，遇到山脉、高原的阻挡，而 被迫做上升运动，由于动力冷却而成云致雨。迎风坡降雨，历时 短，雨区小。
对流雨：在盛夏季节，局部地区被暖湿气团笼罩，地面受热、气 体膨胀而上升，引起强烈的上、下对流，产生降雨。其范围小、 强度大，历时短。
台风雨：热带海洋面上形成的气旋即台风，其中心气压很低，气 流的流动极为强烈，台风使高温、高湿气流急剧上升产生暴雨， 称为台风雨。常造成特大洪水，对水利工程威胁很大。
第一节 水文学及水力学
（3）降雨的特征值
• 降雨历时t：一次降雨所持续的总时间，叫降雨历 时，它也可以指某一固定时段，如1min、1h、 1d。
• 降雨量H：可以是一次降雨总历时的降雨量，也可 以是某一固定时段的降雨量。常用mm表示。
• 降雨强度i：单位时间的降雨量。
第一节 水文学及水力学
河川径流：指降水到达流域表面，经地面和地下注入河槽，并 向流域出口断面汇集的水流。
第二章 水利水电基本知识
第一节 水文学及水力学 第二节 水利水电规划 第三节 工程地质
第二章 水利水电基本知识
学习目：
1. 学习水力学知识，掌握液体的特征和主要物理性质， 水在运动、静止时的基本规律。
水利基本知识
Ⅰ
1
3
Ⅳ
4
5
Ⅱ
2
3
Ⅴ
5
5
Ⅲ
3
4
临时性水工建筑物级别
级 保护 别 对象
失事后果
3 特殊1级 淹没重要城镇、
永久
工矿、交通线
4 1、2级永 淹没一般城镇、
久
工矿、交通线
5 3、4级永 淹没基坑、对发
久
电影响不大
使用年 建筑物规模 限 高度m 库容亿
＞3 ＞50 ＞1.0
3~1.5 50~15 1.0~0.1
临时性水工建筑物的 洪水标准，应根据建 筑物的结构类型和级 别，结合风险度综合 分析，合理选择，对 失事后果严重的，应 考虑超标准洪水的应 急措施。
山区、丘陵区永久性水工建筑物的洪水标准[重现期（年）]
项目
水工建筑物
5
设计
1000～500
500 ～ 100
100～50
50～30
30 ～ 20
规模
过闸流量（M3/S）
大（1）型 大（2）型
中型
大于等于5000 5000-1000 1000-100
小（1）型 小（2）型
100-20 小于20
永久性水工建筑物级别
根据建筑物所在工程的等别，以及建筑物的重要性确定为五级，分 别为1、2、3、4、5级
工程等别 主要建筑物 次要建筑物 工程等别 主要建筑物 次要建筑物
❖ 校核调洪库容：水库校核洪水位与防洪限制 水位之间的库容。
❖ ①死水位和死库容 死水位：是指水库正常运行情况下，允许水 库消落的最低水库。 死库容：指死水位以下的库容。
❖ ②防洪限制水位、防洪高水位、防洪库容。
❖ 防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的 上限水位，水库汛期防洪运用时的起调水位。
华北水利水电 水利工程基础知识和水利常识
华北水利水电水利工程基础知识和水利常识华北水利水电的工程专业知识和水利常识如下：一、专业基础知识1. 水力学：这是研究水在静止和运动状态下的力学性质的科学，是水利工程的重要基础之一。
它涉及到水压力、水流阻力、水流速度等方面的研究。
2. 地质学：水利工程常常需要在地质环境中进行，因此地质学也是水利工程的重要基础之一。
它涉及到地层结构、地质构造、岩石性质等方面的研究。
3. 材料科学：水利工程需要使用大量的建筑材料，如混凝土、钢材等，因此材料科学也是水利工程的重要基础之一。
它涉及到材料的物理性质、化学性质、机械性质等方面的研究。
4. 气象学：水利工程常常需要考虑气象因素，如降雨、风速等，因此气象学也是水利工程的重要基础之一。
它涉及到气象规律、气象预测等方面的研究。
二、水利常识1. 水资源的重要性：水资源是地球上最重要的自然资源之一，它是人类生存和发展的重要基础。
同时，水资源也是生态系统中不可或缺的一部分，维持着生态平衡。
2. 水资源的分布：地球上的水资源大部分位于五大洋和南北极洋中，陆地上的淡水资源只占很小一部分。
因此，对于人类来说，淡水资源是有限的，需要合理利用和保护。
3. 水资源的管理：水资源的管理是水利工程的重要任务之一。
它涉及到水资源的规划、开发、利用、保护等方面的内容。
合理的水资源管理可以保障人类的水资源需求，同时也可以保护生态环境。
4. 水灾害：水灾害包括洪水、暴雨、水灾等，这些灾害会对人类社会造成巨大的损失。
水利工程需要采取措施，如建设防洪工程、排水工程等，以减少水灾害的危害。
5. 水资源的可持续利用：水资源的可持续利用是保障人类未来水资源需求的重要途径。
通过合理的水资源管理、节约用水、推广节水技术等措施，可以保证水资源的可持续利用，促进人类和生态环境的和谐发展。
水利水电基本知识
用水调度
根据灌溉区的实时情况， 对灌溉用水进行实时调度， 确保灌溉用水的及时供应。
用水监测
对灌溉用水的使用情况进 行实时监测，确保灌溉用 水的合理利用。
工程维护与管理
日常维护
对水利水电工程进行日常巡查和 维护，确保工程的安全、正常运
行。
定期检修
对水利水电工程进行定期检修， 及时发现并处理设备故障和隐患。
水库工程的建设过程中，需要解决移 民安置、环境保护等问题，同时要确 保工程的安全性和稳定性。
水库工程的建设需要综合考虑地质、 水文、气象等自然条件，以及水库的 规模、坝型、库容等因素。
水库工程建成后，需要加强管理和维 护，确保水库的正常运行和效益的发 挥。
水力发电工程
水力发电工程是指利用水能发 电的工程，是可再生能源开发
01
02
03
设备管理
对水力发电厂的设备进行 定期检查、维护和更新， 确保设备的正常运行。
运行管理
制定合理的运行管理制度， 确保水力发电厂的安全、 高效运行。
能源管理
对水力发电厂的能源进行 科学管理，提高能源利用 效率，降低能源消耗。
灌溉用水管理
用水计划
根据灌溉区的实际情况， 制定合理的用水计划，确 保灌溉用水的合理分配。
生态流量保障
确保河流的生态流量，维护水生生物的生存 环境和河流生态系统的健康。
环境监测与评估
建立环境监测体系，定期对工程进行环境影 响评估，及时发现问题并采取措施。
水利水电工程的可持续发展
水资源综合利用
水利水电工程应注重水资源的综合利用， 如灌溉、供水、发电、航运等，实现水
资源的高效利用。
社区参与与利益共享
水工建筑物设计
水利水电知识
一：水工建筑物等级划分1、水利水电工程分等指标(第一页表格），分为一二三四五等，分别是防洪、灌溉、发电、供水和治涝。
2、永久性水工建筑物级别：根据所在工程的等别、建筑物的重要性确定为Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ级，穿堤水工建筑物按最高级别确定。
3、临时性水工建筑物级别：按第二页下方表格确定，对于3级临时性水工建筑物，符合该级别规定的指标不得少于两项。
二：水工建筑物的分类及作用1、按作用分类：挡水建筑物，泄水建筑物、输水建筑物、取（进）水建筑物、整治建筑物以及专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物。
2、取（进）水建筑物：输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进水口段、灌溉渠首和供水用的扬水站等。
3、4、3、整治建筑物：用以改善河流的水流条件、调整河势、稳定河槽、维护航道以及为防护河流、水库、湖泊中的波浪和水流对岸坡冲刷的建筑物，如顺坝、丁坝、导流堤、护底和护岸等4、专门建筑物：为灌溉、发电、过坝等需要兴建的建筑物。
如专为发电用的引水管道、压力前池、调压室、电站厂房；专为灌溉用的沉砂池、冲砂闸；专为过坝用的升船机、船闸、鱼道、过木道等。
三：水库与堤防的特征水位1、水库的特征水位：校核洪水位、设计洪水位、防洪高水位、正常蓄水位、防洪限制水位、死水位。
2、提防工程特征水位：设防（防汛）水位（开始防汛的水位）、警戒水位（准备抢险的水位）、保证水位（设计的洪水位）。
02、土石坝与堤防的构造及作用一、土石坝的类型1、按坝高分：低坝（30m以下）、中坝（30~70m之间）、高坝（70m以上）。
2、按施工方法分：碾压式土石坝（最常见，分为：均质坝（低坝）、土质防渗体分区坝、非土料防渗体坝）、水力冲填坝、定向爆破堆石坝。
二、土石坝的构造及作用1、坝顶构造：坝顶宽度（高坝选10~15m、中低坝选5~10m）、护面（Ⅰ级以下的坝下泳也可以采用草皮护面）、防浪墙（1~1.2m）。
2、防渗体：主要有心墙、斜墙、铺盖、截水墙等。
作用：减少通过坝体和坝基的渗流量；降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；降低渗透坡降，防止渗透变形。
水利工程资料基本知识
水利工程资料基本知识基本术语水利水电工程质量：工程满足国家和水利行业相关标准及合同约定要求的程度，在安全、功能、适用、外观及环境保护等方面的特性总和。
质量检验：通过检查、量测、试验等方法，对工程质量特性进行的符合性评价。
质量评定：将质量检验结果与国家和行业技术标准以及合同约定的质量标准所进行的比较活动。
单位工程：具有独立发挥作用或独立施工条件的建筑物。
分部工程：在一个建筑物内能组合发挥一种功能的建筑安装工程，是组成单位工程的部分。
对单位工程安全、功能或效益起决定性作用的分部工程称为主要分部工程。
单元工程：在分部工程中由几个工序（或工种）施工完成的最小综合体，是日常质量考核的基本单位。
关键部位单元工程：对工程安全、或效益、或功能有显着影响的单元工程。
重要隐蔽单元工程：主要建筑物的地基开挖、地下洞室开挖、地基防渗、加固处理和排水等隐蔽工程中，对工程安全或功能有严重影响的单元工程。
中间产品：工程施工中使用的砂石骨料、石料、混凝土拌和物、砂浆拌和物、混凝土预制构件等土建类工程的成品及半成品。
见证取样：在监理单位或项目法人监督下，由施工单位有关人员现场取样，并送到具有相应资质等级的工程质量检测单位所进行的检测。
外观质量：通过检查和必要的量测所反映的工程外表质量。
质量事故：在水利水电工程建设过程中，由于建设管理、监理、勘测、设计、咨询、施工、材料设备等原因造成工程质量不符合国家和行业相关标准以及合同约定的质量标准，影响工程使用寿命和对工程安全运行造成隐患和危害的事件。
质量缺陷：对规程质量有影响，但小于一般质量事故的质量问题。
水利工程施工阶段施工资料整理规定为了规范中小型水利工程施工质量评定工作，进一步提高工程质量管理水平，水利水电工程要严格按照《水利水电工程施工质量评定表填表说明与示例》的要求进行填表。
工程质量评定表全部采用部颁新表，同时对施工单位、监理单位的往来申报资料，采用《水利工程建设项目施工监理规范》 SL288 的施工监理工作表格。
水利工程基础知识51881
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水利枢纽的分等
水利水电枢纽工程划分为五等
分
等别A
等
等别B
方
法
等别C
拦河闸工程按过闸流量等分别等。D
灌溉、排水泵站按装机流量、功率分别分等，并选取高等别。
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水工建筑物的分类
按作用——
1. 挡水建筑物：拦截江河，形成水库。
重力坝、土石坝、拱坝、水闸等
2. 泄水建筑物：宣泄洪水，保证水库安全。
溢流坝、泄水孔、溢洪道、泄水隧洞等
3. 输水建筑物：从上游向下游输送水流。
引水隧洞、渠道、引水涵管等
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水工建筑物的分类
按作用—— 4. 取水建筑物：输水建筑物的首部建筑。
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河川径流的产生
流域
– 河流所汇集雨水的区域。 – 相邻两流域的界线称为分水线。 – 常以地面分水线索控制的面积为流域面积（集水
面积）。 – 集水面积越大，汇集的水量越多。
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川径流的水文要素
水位
– 水体的自由水面相对于某一固定基准面的高程。 – 基准面采用1985国家高程基准（黄海零点） – 水位观测设备为水尺或自己水位计。水位变化不
– 正常蓄水位：最高的兴利水位。与死水位之间的 库容为兴利库容。
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水库
特征水位与库容
– 汛期限制水位：汛期允许蓄水的上限水位。 – 设计、校核洪水位：水库遇设计标准或校核标准
的洪水时水库最高水位。 – 汛期限制水位与设计、校核洪水位之间的库容称
水利基础知识
第2章水利工程基础知识本章要求：（一）了解洪水标准和工程等级的划分；（二）了解水库的特征水位和水库特征库容；（三）熟悉水工建筑的分类及特点；（四）了解水建筑物失事的主要原因；（五）掌握施工导流概念、导流标准、导流基本方法；（六）掌握施工围堰的类型，围堰施工技术；（七）熟悉截流的技术与方法。
2.1 洪水标准及工程等级的划分2.1.1 洪水标准在水利水电工程设计中不同等级的建筑物所采用的按某种频率或重现期表示的洪水称为洪水标准，包括洪峰流量和洪水总量。
永久性水工建筑物所采用的洪水标准，分为设计洪水标准和校核洪水标准两种情况。
临时性水工建筑物的洪水标准，应根据建筑物的结构类型和级别，结合风险度综合分析，合理选择，对失事后果严重的，应考虑超标准洪水的应急措施。
各类水利水电工程的洪水标准应按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000）确定。
1.永久性水工建筑物的洪水标准水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按山区、丘陵区和平原、滨海区分别确定。
江河采取梯级开发方式，在确定各梯级永久性水工建筑物的洪水标准时，还应结合江河治理和开发利用规划，统筹研究，相互协调。
㈠.山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按表2-1确定。
表2-1 山区、丘陵区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准[重现期（年）](2)平原地区永久性水工建筑物洪水标准，应按表2-2确定。
表2-2 平原区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准[重现期（年）](3)潮汐河口和滨海地区水利水电工程永久性水工建筑物的洪水标准，应按表2-3确定。
表2-3 潮汐河口段和滨海地区水利水电工程永久性水工建筑物的潮水标准520~10 当山区、丘陵地区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。
当平原、滨海地区的水利水 1电工程其永久性水工建筑物的挡水高度高于15m，且上下游最大水头差大于10m时，其洪水标准宜按山区、丘陵地区标准确定。
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自然界的水，分别存在于以下三个方面:
1）地球表面(地表水)
如海洋、河流、湖泊、冰川等
2）地表以下（地下水）
如暗河、暗湖、土壤岩石空隙中的水等
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§2.1 水文学的基本知识
3）大气中
地表的水，由于受到太阳辐射热的作用，会蒸发上升 到大气中，与大气中的水分一起，在一定的条件下，又凝 结成降水（含降雨、降雪等）回到地表（含陆地、海洋、 河流等）。回到地表的水，一部分又蒸发，另一部分则经 各级沟涧江河汇人海洋。这种周而复始地运行过程，称为 水循环。
洋，而是汇人内陆湖泊（如青海湖水系、罗布泊水系等）。
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§2.1 水文学的基本知识
水循环的意义
（1）联系调节作用 （2）迁移交换作用 （3）平衡更新作用 （4）影响塑造作用
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§2.1 水文学的基本知识
2. 自然界的水量平衡
海洋的水量平衡方程式为： 陆地的水量平衡方程式为：
Z 0s X 0s Y0
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§2.1 水文学的基本知识
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§2.1 水文学的基本知识
4 水汽输送
3 蒸发 8 植物蒸腾
6 降水
1 蒸发
2蒸 5 降水 发
7降 水 湖 10 地下径流
9 地表径流
海洋
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§2.1 水文学的基本知识
1. 自然界的水分循环
水的大循环 水的小循环
降雨到达地表后，一部分雨水沿地表坡面流动，汇注 入河道成为地面径流；另一部分雨水渗入地下，它除增加土
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§2.1 水文学的基本知识
（2）流量及水位 单位时间内流过某过水断面的水的体积称为流量
常用单位为米3/秒(m3/s)
Q C Ri
Q
—— 流量，m3/s
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§2.1 水文学的基本知识
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§2.1 水文学的基本知识
4. 河渠的泥沙
河渠中的泥沙由于在不停的随水流下移，因此，河渠 存在一个固体径流问题。河渠中的泥沙常被分为两类： 悬浮于水中者称浮沙或悬移质；沿河底滚动者称底沙或 推移质。
T 1 /(1 P)
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§2.1 水文学的基本知识
3. 常用的几个水文统计参数
1．算术平均值 x
1 n x xi n i 1
1 n x xi fi n i 1
2．加权平均值 x加
§2.1 水文学的基本知识
3. 水文现象及水文学
* 自然界各种水体的变化现象称为水文现象 * 研究自然界各种水体的变化规律的学科叫水文学
海洋水文学 陆地水文学 河川水文学 工程水文学 水文测验学
水文地质学
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§2.1 水文学的基本知识
2.1.2 河流的水文特性
1. 河流的流域及水系
流域的气象条件
地形及地质条件
土壤植被条件
流域的几何特征等
对河流的水文特性有着重大的影响
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§2.1 水文学的基本知识
2. 河道的纵横断面
河道横断面是指垂直于河道水流方向所切取出来的
断面，其在河道水位以下的部分称为过水断面。
沿河道纵向之最大水深线切取一断面，并将其拉直即 得河道纵断面。
河段首尾的水面高差称落差，此落差与其河段长的比 值称河段的纵比降。
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第2章 水利水电工程的基本知识
基本要求：
★ 复习水文学的基础知识，熟悉河流的水文特性；
★ 掌握水库的特征水位及其库容，了解河流规划内容；
★ 熟悉水工建筑物的类型及特点； ★ 理解水库对周围环境的影响，熟悉水利水电工程的等 级划分； ★ 了解水质污染物的类型及防治措施。
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§2.1 水文学的基本知识
壤含水量外，还可能有一部分水以渗流方式补给河道，形成
地下径流（地面径流与地下径流之和称河川径流）；第三部 分水又蒸发上升到大气中。
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§2.1 水文学的基本知识
水循环的过程
（1）水的蒸发作用 （2）水汽流动 （3）凝结与降水过程 （4）地表径流、水的下渗及地下径流
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§2.1 水文学的基本知识
从海洋蒸发的水分中，一部分随大气运行到陆地上空，
凝结成为降水而降至陆地。降至陆地的水中，一部分在陆
地上蒸发上升入大气中，另一部分则如前所述形成径流， 并最后又重返回至海洋。这个过程称为水的大循环。 局部性的水的小循环，例如：降至陆地上的水，在没 回到海洋之前，又被蒸发到空中，重又凝结成为降水而降
至陆地上；陆地上有一部分地区，陆上的河流并不汇人海
Z 0 s Z 0c X 0 s X 0c
Z 0 s、Z 0c
X 0s、X 0c
海洋、陆地的多年平均蒸发量， 海洋、陆地的多年平均降水量 汇人海洋之河川多年平均径流量
Z 0c X 0c Y0
地球上总的蒸发量
与总的降水量的多 年平均值是相等的
自然界（全地球）的水量平衡方程式：
Y0
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§2.1 水文学的基本知识
3. 河渠的流速、流量及水位
在水利水电工程上， 常把人工水道称为渠道， 而把一般的天然水道称 之为天然河道。
（1）流速
流速的一般分布规律是：近河底和河岸处较小，近河心
主流处（即河渠的中泓线处）较大。
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§2.1 水文学的基本知识
均匀流：均匀流时的断面平均流速
C
可用以下的谢才公式来计算
C Ri
C 常用下述的曼宁公式计算 式中
1 1/ 6 R n
C — 谢才系数；
i
R
—— 河渠的水面比降； —— 水力半径，
R /x
x
—— 河渠的过水断面积，m2 ；
—— 湿周，即河渠横断面中与水接触的周界长度，m； —— 糙率，亦称糙率系数
n
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§2.1 水文学的基本知识
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§2.1 水文学的基本知识
6. 河流的洪水
一次洪水的流量最大值称为洪峰流量
Qm
确定河川各种设计洪水的方法，是水文学的主要内容之一
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§2.1 水文学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基本知识
2.1.3 水文统计的若干基本知识
1. 频率 P
P m 100 % n 1
2. 重现期
T
T 1/ P
研究暴雨及洪水时 研究灌溉、发电、供水
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§2.1 水文学的基本知识
5. 河川的径流
* 河川径流是指在河川中流动的水流 * 年径流量是指一年内通过河流某一横断面的水量 * 年径流量接近多年平均年径流量的年份称平水年 * 径流量较大和较小的年份，分别称丰水年和枯水年 * 丰水年的径流量可达平水年的2～3倍 * 枯水年的径流量可小至平水年的 0. 1～0.2倍