水文学第4章青岛理工大学ppt课件.ppt

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1、2023/1/7,1,2023/1/7,2,掌握实测资料充分及不充分时，河川水文问题的 处理方法，即流量的计算，径流的年内分配问题。,重点,2023/1/7,3,41 概述,一、概念,年径流量由洪水期和枯水期的水量组成,2023/1/7,4,表示径流的方法：,2023/1/7,5,2、洪水径流,指河中流量激增，水位猛涨，并超过基本 河槽，具有一定危害性的大水。,特点：具有随机性,2023/1/7,6,3、枯水径流,指地面径流减少，河水主要靠地下 水补给时的河川径流。,4、年正常径流量,年径流量的多年平均值（即多年平均径流量）。,2023/1/7,7,（1）年径流深度的多年平均值：,可用R0 表

2、示,2023/1/7,8,（3）总体的年正常径流量,5、本章讨论主要内容,2023/1/7,9,二、研究径流量与洪、枯径流量的目的,1、预测洪水对运行中的水工建筑物所造成的危害；2、预测取水工程所能受到的枯水影响；3、根据年径流量的变化，确定合理的取水形式。如建水库塘堰等水利设施进行调节时，应分析径流 的年际变化及年内分配（即某一年径流量在年内逐 时（月、季）的流量大小分配情况）。,2023/1/7,10,岸边式取水构筑物,2023/1/7,11,42 设计年径流量,设计年径流计算主要内容：,2023/1/7,12,一、年径流变化特点及分析方法,一般应有20年以上的资料,二、具有长期实测资料时

3、设计年径流量推算,2023/1/7,13,1、径流资料的审查,水文资料的审查内容,2023/1/7,14,系列中的每一个数据必须具有一定的可靠 性，以保证统计结果的正确性。为此，应对 水文资料逐一检查、相互核对。,（1）可靠性,2023/1/7,15,（2）一致性,在统计计算中，同一系列的所有资料必须 是同一类和同一条件下产生的。,性质不同的资料不能统计在一起计算,2023/1/7,16,（3）代表性,水文统计法是利用样本资料来推算总体 的参数值，故样本必须具有一定的代表性。,例如：资料过短时，很可能处在丰水年或枯水年连续出现的时期，从而使计算结果偏大或偏小，故应选择包含丰水年、枯水年的有代表

4、性的样本。,2023/1/7,17,2、频率计算,（1）方法：,矩法与试错适线法相结合,2023/1/7,18,1 适线时应注意 p 50%部分与经验点据的符合情况。,（3）注意：,3*以水库或蓄水池进行径流调节时，设计频率标准 一般为90-95%。具体可视工程的要求而定。,2 设计频率标准参照有关的手册。,2023/1/7,19,3、成果合理性分析,自阅 p93,2023/1/7,20,三、资料不足时设计年径流量的推算,可利用参证站同期实测资料作相关分析,2023/1/7,21,参证站的选择条件,2023/1/7,22,1、利用年径流资料（或月径流资料）展延,实测年数较短时,1利用年径流量之

5、间的关系来展延,2023/1/7,23,2利用月径流量之间的关系展延,例：41 42,2023/1/7,24,2、利用降水资料展延径流系列,当缺乏具有长期资料的参证站时，可考虑此法。,一般降雨和径流关系比较密切，可将年降雨资料作为参证站直接进行展延如图43,一般降雨和径流关系不密切，可将各年汛期降雨资料占全年降雨量比例作为参考进行展延如图44,2023/1/7,25,注：作为参证站的雨量站点必须能代表流域平均情况，当 有多个雨量点时，应据相应的方法计算其平均雨量。,见第五章,2023/1/7,26,四、缺乏实测资料时年径流量的推算,缺乏实测径流资料或虽有短期资料但无法展延时，可借助于频率曲线估

6、算设计年径流量，而三个统计参数可用以下方法推求：,2023/1/7,27,1、等值线图法,在闭合流域内，正常年径流量主要与流域内的降水量和蒸发量有关，后两者在区域上有一定的规律性分布，故可将正常径流等值线绘制在地图上。各地区及大流域的水文手册均有此等值线图，可直接查有关图表。,2023/1/7,28,1平原地区较小流域,先勾画出流域面积，确定面积的重心位置，然后用内插法找出重心处的等值线数值，此值便可作为流域出口处正常年径流量。,方法,适用于等值线分布均匀时,2023/1/7,29,2平原地区较大河流或山川河流,由于面积较大，往往有许多等值线，且分布不 均匀时，可用面积加权法求正常年径流量。,

7、公式：,4.3式,f i 相邻两等值线间的面积。R i对应于 f i 的平均正常径流深度,可取两等值线的算数平均值。,2023/1/7,30,（2）C v可查有关水文手册或等值线图,注意流域面积 对C v 的影响,（3）C s的推求,2023/1/7,31,2、水文比拟法,即将参证流域的水文资料移植到设计流域的方法,（1）直接移用径流深度,降雨量基本相同时,一般用于设计站与参证站的流域面积不超过15%的情况,2023/1/7,32,（2）将参证站的参数进行修正,设计流域与参证流域降雨情况有差别时,1用降雨量修正,原则：假定参证流域和设计流域的径流系数相等,公式：,2023/1/7,33,略,2

8、023/1/7,34,（3）移用参证流域的年降雨径流相关图,例：图43、44,（4）移用参证流域的次降雨径流相关图,据参证流域每次的降雨和径流资料绘制而成,2023/1/7,35,43 设计年径流量的年内分配,一、径流的年内分配,河川径流量在一年内的变化过程 称作径流的年内分配,1、设计年径流量的年内分配,指设计频率标准下的年径流量年内的变化过程,2023/1/7,36,径流年内分配表示方法：,日、旬、月、季平均流量过程线。,流量过程线 一年内径流随时间的变化过程,2023/1/7,37,2、意义,由于我国的气候受季风影响较大，径流年内分配很不均匀，夏丰冬枯，往往需要采取工程措施以丰养枯，才能

9、满足需要。这就需要预估设计年径流量的年内分配情况，以根据实际用水量确定水库或蓄水池的调节容量。,当需水过程一定时，所需要的调节容量便由径流的年内分配决 定。在給水工程中，若以水库或蓄水池进行径流调节，一般可利用设计频率为9095%的不同设计频率的年径流量及最不利的年内分配进行设计。,2023/1/7,38,二、有长期实测径流资料时的设计年径流量年内分配,确定设计年径流量年内分配，在规化中小 型工程时，大多采用代表年法。,1、代表年法,从实测的资料中选取某一年的年内径流分配作模 型，设计年径流量年内分配按此模型计算，即代 表年法。,此选定的模型年即代表年（也称典型年）,2023/1/7,39,2

10、、代表年类型,所选择的代表年应满足一定的条件,2023/1/7,40,3、设计年径流量的年内分配方法,i=1，2，12。,代表年已选定,2023/1/7,41,三、缺乏实测资料时设计年径流量年内分配计算,自学,一般可采用水文比拟法，选好参证流域，典型年，利用一定的百分比即可推求设计年径流量的年内分配。,2023/1/7,42,1、绘制,四、日流量历时曲线的绘制和应用,（2）方法,1 选定典型年,若为取水工程应选定枯水年作典型年,2023/1/7,43,累积频率,3 统计Q Q i累积出现的天数，且以占全年的百分比表示；,4 绘制Q p 关系曲线；,5 还可作成月流量历时曲线，或某一时期日流量历

11、时曲线。,2 将典型年的所有资料从大到小排列，分成几组，统计 每组流量出现的次数；,2023/1/7,44,2、应用,可根据历时曲线很容易的查得某一流量的持续时间或占全年的百分比（即天数）,例：p(QQ i)=30%，表示大于或等于Q i 的流量在全年出现的百分比为30%,计：36530%=109.5(天),流量历时曲线,2023/1/7,45,44 设计洪水流量及水位,一、洪水及设计洪水,2023/1/7,46,3、设计洪水三要素,洪水流量逐时变化情况,2023/1/7,47,4、应考虑的问题,2023/1/7,48,5、频率选择,可结合当地的经济实力，工程等级，查有关手册确定。,6、工程意

12、义,为防止水工建筑物遭洪水侵袭，可在设计 规划时充分考虑洪水所能带来的危害，采 取合理的措施，保证工程安全。,2023/1/7,49,二、推求设计洪水的方法,1、有流量资料时，由流量资料推求设计洪水,利用数理统计法，即：把洪峰流量，洪水总量作为随机变量，通过频率分析与计算，确定设计洪峰流量或洪水总量。,2、有暴雨资料时，由暴雨资料推求设计洪水,详见第六章,2023/1/7,50,3、暴雨、洪水资料都缺乏时，利用各地经验公式及水 文图册估算,第五章第五节,见第六章,4、由水文气象资料推求设计洪水,水文气象法先分析天气形势和统计风速、露点、降水等气象资料，从而推求可能的最大降雨；然后再经产流与汇流

13、计算，求出可能的最大洪水。,不管是何种方法，都要在工程所在断面的附近进行洪水调查，其成果可用来参与计算，也可作为分析论证的依据。,2023/1/7,51,三、设计洪水标准,自阅,四、洪水资料的审查,见p107,2023/1/7,52,五、洪水资料的选样,超大值法,超定量法,年最大值法,从每年的实测资料中选取一个最大值 组成样本系列,数据必须是同一因素下产生的,将每年的实测资料从大到小排列，从中选取S 个最大值组成样本系列。,在每年的实测资料中，选取超过某一标准值 的全部数据组成样本系列。,2023/1/7,53,如果实测洪水系列较短或缺测时，可进行插补 或延长。,六、洪水资料的插补和延长,1、

14、上、下游站或邻近流域站资料的移用,（1）若设计站与参证站的流域面积相差 3%，无 分、滞洪时，可直接移用。,方法,2023/1/7,54,（2）若设计站与参证站的流域面积相差 15%，流域 内暴雨分布均匀时，可进行以下修正：,2023/1/7,55,（3）若设计断面上、下游不远处均有观测资料，可利用内插法。,按流域面积,2、利用洪峰、洪水量关系插补或延长,利用本站或邻站同次洪水的洪峰和洪量的相关关系，或洪峰流量相关关系进行插补；也可利用暴雨资料插补。,3、利用本流域暴雨径流关系插补或延长,流域有较长的雨量资料时，可利用此法。,2023/1/7,56,七、特大洪水资料的处理,1、特大洪水及其重要

15、性,（1）特大洪水是指历史上曾经发生过的，或近 期观测到的，比其它一般洪水大 得多的洪水。,（2）意义通过对特大洪水的适当处理，可以 增加设计洪水的可靠性，使工程更 安全。,一般 2洪峰流量即可认为是特大洪水,2023/1/7,57,2、实测洪峰流量系列两类问题,（1）连续实测系列有连续的实测洪峰流量记录,设计洪峰流量可按适线法选配合适的理论累积频率曲线求得,（2）有特大值的不连续实测系列系列不连续,2023/1/7,58,3几个在内几个在外:,1特大值在系列之外：,2特大值在系列之内:,2023/1/7,59,其中：,此种洪峰流量实测系列是一个缺测的不连续系列，所以经验频率和统计参数都应按不

16、连续系列计算，不能按连续系列计算。,2023/1/7,60,3、含特大洪峰流量系列的频率计算方法,（1）一个没有特大洪水的系列，按大小排列后，可 认为是逐渐变化的，一般为连续系列。,（2）一个有特大洪水的系列，按大小排列后，在 特大洪水项与一般洪水项 之间有明显的差 别，故一般称不连续系列。,2023/1/7,61,N,（3）特大洪峰流量考证期N的确定,2023/1/7,62,（4）含特大值系列的经验累积频率计算方法,把不连续系列分成几个连续系列计算（一般洪水，特大 洪水分开计算）。适用于水文站观测资料代表性较好时。,将资料当作一个整体看待。适用于调查及考证的历史洪水资料较可靠时。,2023/

17、1/7,63,方法一、独立样本法,可以将n年连续实测资料和年内的特大洪峰流量组成的系列看作是两个独立的样本，故经验累积频率可分别计算。,2023/1/7,64,2023/1/7,65,方法二、统一样本法,特大洪水经验频率,一般洪水的经验频率,4.11式,2023/1/7,66,其中：,2023/1/7,67,例 45：,2023/1/7,68,2023/1/7,69,八、设计洪峰流量（或水位）的计算,1、不连续系列统计参数计算,主要是统计参数计算,2023/1/7,70,其中：,自阅,2023/1/7,71,资料短缺地区：,自阅,2023/1/7,72,2、设计洪水频率计算的适线,2023/1

18、/7,73,3、设计成果合理分析,2023/1/7,74,45 设计枯水流量和水位,自阅,2023/1/7,75,（3）表示枯水径流的几个特征值,1 年最小流量每年的最小日流量,2 年正常最小流量年最小日流量的多年平均值,4 正常最小月平均流量月平均最小流量多年平均值,3 月平均最小流量每年月平均流量最小值,2023/1/7,76,一、影响枯水径流的因素,1、气候因素通过自然地理及地质因素，对最小流量产 生间接影响。,2、河床下切深度决定了地下水的供应范围,3、水利化措施修堤、筑坝均会减小下游地面径流，甚至于出现断流。,如自然地理特征决定着流域对水量的调蓄作用，对最小流量的形成与变化有巨大的作

19、用,2023/1/7,77,二、有实测径流资料时枯水径流的推算,1、资料的审查,2、频率分析法,2023/1/7,78,注意,2023/1/7,79,3、历时曲线法,收集历年实测日平均流量（或水位）过程线,据收集到的资料作曲线,2023/1/7,80,三、资料短缺时枯水径流的推算方法,资料不足20年时，可对资料进行插补或延长后，再按有资料的情况处理。选择对资料进行插补或延长的参证站，应遵循下列原则：,2023/1/7,81,若插补或延长的资料过长，甚至超过实测长度时，插补后计算的变差系数应按下式修正后使用：,415式,b 两站枯水径流系数,2023/1/7,82,四、缺乏实测资料地区枯水径流的计算,1、资料的移用,（2）对于偏态系数，可按变差系数的倍比推求。,（1）对于均值和变差系数，可参照邻站或上、下游 站的枯水资料运用水文比拟法推求，cv 可结合 当地的实际分布规律。,2023/1/7,83,2、地区经验公式,416式417式,3、等值线图、表的应用,