年径流变化及其影响因素
第七章 设计年径流及其年内分配
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；5、了解年径流的年内分配方法
华南理工大学水利水电工程系黄国如
7.3.1 概述
❖ 所谓长期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。如实测系列小于30年，应设法将 系列加以延长；如系列中有缺测资料，应设法予以插 补；如有较明显的人类活动影响，应进行径流资料的 还原工作。
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7.3.2 年径流系列的“三性审查”
（1）年径流系列的可靠性审查
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。一般如下：
水位资料的审查：检查原始水位资料情况并分析水位过程形状，从 而了解当时观测质量，研讨有无不合理的现象。
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。
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7.3 具有长期实测资料时设计年径流量的分析计算
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；3、年径流的年内分配
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7.2 影响年径流的因素
（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。湿润地区和干旱地区 的影响不同，应区别对待。
（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
径流空间变化及其影响因素分析
径流空间变化及其影响因素分析摘要径流是水循环的重要环节和组成部分，反映流域面上水资源量的多寡，是水资源的重要组成部分，受众多的水文气象、地形地貌、人类活动等因素的影响，流域水文要素呈现出一定的空间分布变化规律。
径流分布特征及影响因素研究是水资源时空演化规律分析的基础，描述其空间变化及其成因，能更好地为水资源规划、管理提供技术支持和科学依据,也是水资源合理开发利用、科学管理和优化调度的前提。
关键词：径流；水资源；空间分布；影响因素；1.引言区域尺度上，不同地区自然地理和水热条件的差异直接影响了水资源的空间分布，同时，人类活动对下垫面的改变如农业灌溉、水利工程建设以及覆被变化等间接影响了区域水资源分布，使得径流呈现出显著的空间差异性。
由此，深入分析径流区域变化规律对水资源开发利用具有十分重要的意义，是认识水文要素和水资源量空间分布规律重要途径。
2径流空间变化及其影响因子中国多年平均年径流深284mm，占多年平均年降水量的43.8%。
河川径流量直接取决于降水总量和蒸散发耗散的水量，径流空间分布格局与降水相似，总趋势由东南向西北减小，新疆、甘肃以西由东向西递增，地带性分布规律明显。
100mm年径流深等值线大体上与400mm年降水等值线重合，该线是中国湿润半湿润地区与干旱半干旱地区的分界线。
按径流深的高低分为五个区：丰水带、多水带、过渡带、少水带、干涸带。
年径流是气候因子、下垫面条件和人类活动综合作用的结果，气候因子在大尺度上决定径流的形成，下垫面因子则在较小尺度（如子流域尺度上）影响径流的形成与分布[1]。
与径流关系最为密切的气候因子包括降水、蒸发、气温。
下垫面影响因素（包括地形、地貌、植被类型/土地利用方式、水利工程建设等）也会引起径流的变化。
各影响因子对径流的具体作用阐述如下。
（1）降水因子降水的时空分配直接影响径流分布。
径流和降水呈明显正相关。
研究表明流域径流变化主要取决于降水的变化、气温的影响次之[2]。
年径流变化及其影响因素 (1)
二、影响年径流的因素：设计年径流分析计算的重要基 础，可由时段间流域的水量平衡方程分析
P z R w u
P 为降水；z 为蒸发；R 为径流； w 为流域蓄水变化量；u 为引水量
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
第五章 年径流分析与计算
❖ 目标：不同实测水文资料时的设计年径流计算 ❖ 重点：有实测资料时设计年径流的分析计算
§5-1 年径流及其影响因素
一、年径流与设计年径流 1．年径流：在一年内通过河流某一断面的径流过程，流过 的总水量，称该断面流域的年径流量 2．设计保证率：用水得到满足的保证程度，常以保证供水年 数占总年数的百分数表示，例如=95%，指平均100年间有 95年用水得到保证
（一）设计代表年法： 思路：满足三性审查的年径流系列设计年径流量QP设计年
径流量的年内分配 1. 设计年径流量计算
三性审查得长期年径流量系列理论频率曲线→设计年径 流量QP 2. 年内分配计算（设计年径流过程）
（1）选择典型年过程：其原则为 年径流量与设计年径流量接近 年内分配过程对工程不利（来、用水矛盾突出，需 要调节库容大）
1. 通过降雨径流相关法展延 2. 利用该流域的降雨径流预报方案展延
§5-4 缺乏实测径流资料时的设计年径流计算
基本思路：根据水文现象变化的地区综合规律推求 一、水文比拟法：将与设计流域自然地理条件类似的有资料的
流域分析的设计年径流成果，根据二者的主要差异，适当修 正后变为设计流域的计算成果
例如同处于一个水文分区的二个相邻的流域，除流域面 积有些差别外，其它条件都比较类似，因此，
第四章 年径流与多年平均输沙量的计算
任务。
第一节 概 述
一、年径流及其特征 1、定义:在一个年度内，通过河流某一断面的水量，称为该断面以上流 域的年径流量。
2、表示方法： 年径流总量(万m3或亿m3)， 年平均流量(m3／s) 年径流深(mm) 年径流模数[m3 /（s﹒km2）]
资料的代表性好坏，通常可通过其他长系列的参证资料来 作分析推断。如资料的代表性不够好这时就应当尽量应用相 关法插补展延系列，以提高系列的代表性。
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
二、设计年径流量的计算 计算时段的确定
计算设计年径流量时，一般要求年径流量及一些计算时段的径流 量达到指定的设计保证率。
根据工程 需要确定
水库：以灌溉期作为径流计算时段 水电工程：以枯水期作为径流计算时段
计算时段选定后，根据计算时段，将径流资料按水利年度重新进 行整理，构成新的径流计算系列。
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
二、设计年径流量的计算 频率计算（适线法）
（一）有较长实测径流资料时 1、计算点绘经验频率点 2、估算统计参数初值 3、适线：
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
教学内容： 一、年径流资料的审查 二、设计年径流量的计算 三、设计年径流量年内分配的计算
教学要求： 了解年径流资料审查的内容，掌握具有实测径流资料
时设计年径流和设计年径流年内分配的计算方法。
第二节 具有实测径流资料时设计年径流的分析计算
一、年径流资料的审查
日历年度 1—12月 年度 水文年度 以水文现象的循环规律来划分
水利年度 以水库蓄泄周期来划分的
第一节 概 述
永定河流域径流变化特征及影响因素分析
永定河流域径流变化特征及影响因素分析作者：丁爱中赵银军郝弟张淑荣乔光建来源：《南水北调与水利科技》2013年第01期摘要：根据永定河流域石匣里站、响水堡站和官厅水库站1956年-2003年的年径流资料，应用Mann-kendall检验法、Pettitt检验法、滑动T检验和小波分析法等方法分析了永定河流域年径流量的趋势性、周期性及突变特征，并从气候变化及人类活动两方面分析其影响因素。
结果表明永定河流域年径流量一直处于显著下降趋势中，存在27（28）年的第一主周期和20（21）年的第二主周期；1982年-1983年径流量发生突变，突变前后变化较大。
径流量变化的主要影响因素是人类活动，如土地利用、闸坝工程建设以及地下水过度开采等；气候变化对径流量也有一定的影响。
关键词：永定河；年径流量；趋势变化；周期变化；突变点；影响因素中图分类号：P343文献标识码：A文章编号：1672-1683（2013）01-0017-06河流径流的变化往往反映了气候等自然因素和人类活动影响的结果。
近年来全球气候变化和人类活动对水资源产生了显著影响，导致水资源总量上的变化和时空分布上的重分配，进而对河流流量以及社会经济的可持续发展产生了影响。
张建云等[1]的研究表明近50年来中国六大江河的实测年径流量均呈现下降趋势，特别是北方河流。
2007年IPCC第四次报告预测在21世纪中叶中纬度干旱地区年径流量将减少10%～30%。
由于水资源减少会引起一系列水安全和生态安全问题，所以对流域径流量的变化特征分析，分析气候变化和人类活动对径流的影响对水资源的合理利用和可持续管理具有重要意义。
径流量变化特征主要包括趋势性、周期性和突变点检验，目前主要有统计方法和模型模拟法。
如沈楠等[2]利用滑动平均和Kendall趋势检验分析了黄河流域近500年的径流量变化趋势，并利用Hurst指数法和Pettitt法检验突变性；徐东霞等[3]利用数理统计Mann-Kendall秩相关法及小波分析法等多种方法分析了嫩江流域年内、年际变化特征及其影响因素；张小侠[4]利用小波分析法和Mann-Kendall检验法对雅鲁藏布江流域1956年-2000年径流量的年内、年际变化特征及周期性、突变特征进行了分析；李洋[5]对石羊河流域水循环要素利用Kendall秩次相关法分析其时程变化趋势，用EOF经验正交分解法分析其空间变化特征；杨新[6]利用Kendall秩次相关法分析陕甘宁地区河流径流量的变化趋势，利用小波分析法分析径流量的周期变化特征。
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
第七章-设计年径流分析及径流随机模拟报告
年径流量年际之间的变化以随机性为主，年与年之间差别
较大。一般：
K丰
Q丰 Q
2-3
K枯
Q枯丰 Q
0.1- 0.2
（2）具有以年为周期的汛期和枯季交替变化规律
国内主要河流，一般都由水量丰的汛期和水量少的枯 水期这两种水量组成，与一年之中的气候相对应，但各年 汛期的起止时间、历时、水量大小又都具有随机性，并不 是各年都一致。
P W入 E
受气象因素影响 受下垫面因素影响
R：年径流深；W出
R
P：年降水量；
E：年蒸发量；
Q：时段始末流域蓄水量变化量；
W：时段内与外流域的交换水量。
气候因素的影响：年降水量、年蒸发量等 下垫面因素的影响：地形、地貌、土壤、植被、湖泊、
流域大小及形态等
人类活动的影响 ：跨流域调水、修建水库、土地利用、
实测径流系列经过审查和分析后，再按照水利年构成一个 新的年、月径流系列，并从中选出代表段的年月径流系列。
丰水年、平水年、枯水年、一个或几个完整的调节周期
代 表 段 包
括 代表段的年径流均值、离散系数
三、实际代表年的年、月径流量 实际年法是从实测年、月径流量系列中，选出一个或几个
实际年作为设计代表年，用其年径流分配过程直接与相应的用 水过程相配合进行调节计算，求出调节库容，确定工程规模。
在年内各月(或旬)的分配称设计年径流的年内分配。 将年径流量看作为简单独立随机变量，则实测年径流量系
列为年径流量总体的一个随机样本，而未来工程运行期间的年 径流量系列也是总体的一部分。因此，可以由以往 n 年实测年 径流系列求得的分布函数（频率曲线）推断总体分布，并作为 未来工程运行期间年径流量的分布函数。
生产用水、生活用水、生态用水等。
塔里木河干流区年径流量变化特征及其主要影响因素
第32卷第4期2020年12月塔里木大学学报Journal of Tarim University Vol . 32 No . 4Dec . 2020文章编号:1009—0568(2020)04—0096—09塔里木河干流区年径流量变化特征及其主要影响因素焦紫岚 王家强 迟春明 牛建龙*收稿日期：2020—08—26基金项目：国家自然科学基金委员会地区科学基金项目“荒漠河岸林胡杨叶片对地下水埋深的光谱响应研究”31860172） 作者简介:焦紫岚（1998—），女,2018级在读本科生，研究方向为农业水资源高效利用。
E —mail: *****************为通讯作者 E —mail: **************（塔里木大学植物科学学院，新疆阿拉尔843300）摘要 以塔里木河干流区为研究区域,选取研究区内3个主要控制水文站1961—2010年逐年径流量资料和同期10个气象站逐日地面气象资料，运用最小二乘法、降水一径流双累积曲线和距平相关方法，分时段分析了塔里木河干流区年径流量变化特 征及其主要影响因素。
结果表明：（1）近50年来，塔里木河干流区年径流量呈减少趋势,减幅为3.03x108m 3/10a （P >0.05）,且1970年前年径流量减幅为“上游区〉下游区〉中游区”，1970年后减幅为“中游区〉上游区〉下游区”，干流区和各流域区（上、中、 下）年径流量分别累计减少了 1.51x1010m 3、1.235x1010m 3、2.323x1010m 3和9.65x109m 3°2）人类活动是塔里木河干流区年径流量减少的主要控制因子，且对年径流量变化的影响程度为“上游区〉下游区〉中游区”，气候变化是次要的影响因子（3）1970年 前,塔里木河干流区和各流域区（上、中、下）年径流量的减少仅与人类活动有关，与气候变化关系不显著;1970年后，塔里木河 干流、上游和下游区年径流量的减少仅与人类活动有关；中游区年径流量的减少不仅与人类活动量增加有关,也与相对湿度的降低、平均气温和最低气温的升高有关，与降水量、平均风速和最高气温关系不显著。
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一、径流特性
1. 径流季节分配 丰水期和枯水期、汛期和非汛期
2. 径流的地区分布 丰水带、少水带
3. 径流的周期性 丰水期和枯水期交替出现（一年内） 连续丰水年和连续枯水年交替出现
WUHEE
二、年径流分析计算的目的和内容 （一）目的：
设计年径流是衡量过程规模和确定水资源 利用程度的重要指标。
设计保证率（p）：水资源利用工程的设计 标准，反映了水资源的利用程度，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。
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。
WUHEE
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。
WUHEE
（二）年径流分析计算的内容： 1. 基本资料信息的搜集和复查 2. 年径流频率分析计算 3. 提供设计年径流的时程分配 4. 枯水流量分析 5. 成果合理性检验
WUHEE
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。
WUHEE
第五章 年径流及年输沙量分析与计算
第一节 年径流变化及其影响因素 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：
Wቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ QT
年径流（△T=年） 季径流 （△T=季） 月径流（ △T=月）
WUHEE
在多年平均情况下，△W各年有正有负，使 ，故得 多年平均的流域水量平衡方程为
P0 = R0 + E0
（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。
WUHEE
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
WUHEE
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。
破坏率（q）：分析枯水期和最小流量时用
p = 1-q
WUHEE
（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。