设计年径流量及年内分配-水文水利规划练习

由于径流受气候因素、下垫面因素及人类活动因素影响很大，所以径流具有确定性、随机性、地区性的特性。年径流量具有年际、年内变化及地区分布不均的特点，即年径流的时空变化。本部分主要是分析研究年径流量的变化规律，解决工程设计的主要依据——来水。设计年径流分析与计算的成果主要是设计年径流量及年内分配，对于设计年径流量的计算，一般考虑3 种情况，即具有足够长的实测径流资料情况、具有短期实测径流资料情况、具有缺乏实测径流资料情况。

（一）具有足够长径流实测资料时河川径流量的计算

当资料系列容量n≥35 时，也称为长期资料，采用数理统计法进行频率年计算，用以往长期实测年径流系列来进行未来的年径流变化分析时，首先应对系列进行可靠性、一致性和代表性审查。

1.资料审查

（1）可靠性审查。主要审查内容包括水位—流量关系的可靠性、水位—流量关系曲线的变动规律性等。

（2）一致性审查。由于人类活动的影响，河流的天然径流状况会受到破坏，需要进行径流还原。

（3）代表性审查。可选择同一气候区下垫面条件相似的邻近流域且具有更长系列（N＞n）、具有较高的代表性的一个测站（称之为参证站），将参证站的长系列N 年径流系列统计参数与短系列n 年（与设计站n年一致）径流系列参数对比，若两者甚为接近，即认为参证站n年代表性较好，从而推断设计站n年系列也具有较高的代表性。如果参证站的年径流量系列不长，而年降雨量为N 年长系列，亦可仿照进行。

2.不同频率年径流量的推求

（1）设计时段选择。根据工程需要确定计算时段，也就是说，计算时段不一定相同。一般以发电为主的水电工程以年及枯水期为计算时段，而以灌溉为主的水库，可取灌溉期为计算时段。对于“年”，由于一年划分起讫时间的不同，分日历年、水文年、水利年3种，视计算时段而定。不同的计算时段选择不同的年，构成新的年径流量系列。若计算时段为年，则按水利年度统计；若计算时段为枯水期（4 个月），则按日历年度统计历年连续最枯的4个月的总水量。

（2）频率计算。可采用频率分析方法直接计算，即用数学期望值公式m＝1，2，…，n，n为样本系列总项数）计算经验频率，再用P—Ⅲ型进行适线。可得到频率曲线以及3 个统计参数（即均值、Cv、Cs）。

频率曲线的参数可采用矩法、适线法、全函数法、概率权重矩法和极大似然法估计参数，目前水文计算中广泛应用矩法初估参数，用适线法调整参数。

适线法主要有目估适线法和优化适线法两大类，人工计算常用目估适线法，优化适线法应该使用计算机来完成。

（3）成果合理性分析。成果合理性分析就是对上述三个统计参数即均值、Cv、Cs 进行合理性审查。

（二）具有短期径流实测资料时设计年径流量计算

当资料系列容量n＝5～20时，一般称为短期资料，为了提高计算精度，对短期径流资料进行设计年径流量分析，必须设法展延年径流系列。通过展延年径流系列后，可采用上述的方法和步骤进行计算。(www.xing528.com)

年径流系列插补延长方法主要采用相关分析法，即利用设计站与参证站相应水文变量之间的相关关系。参证站的选择很关键，其基本条件是具有足够长实测资料，同一气候区下垫面条件相似的同一或邻近流域且具有较高的代表性，与设计站的资料系列有一段同期资料。

采用相关分析法，可以适用于设计站水文变量Y 和参证站水文变量X 之间的简单直线关系（即Y＝a＋bX）；也可以适用于设计站水文变量Y 和参证站水文变量X 之间的曲线相关关系（通过曲线选配、换元处理后得到直线关系Y′＝a＋bX′）；还可以适用于一个设计站水文变量Y 和多个水文气象变量X1，X2，…，Xn 之间的多元函数关系。

（三）径流资料缺乏时，设计年径流量的估算

在中小流域规划设计中，常常没有资料或只有极短资料。中小流域缺乏资料时，设计年径流量的估算就是进行区域综合分析计算。

“区域综合分析计算”应当包括两方面的工作，一是根据资料条件和工程特点，正确应用我国现行的中小流域水文分析计算方法和经省级以上行政主管部门审定的区域综合分析研究成果及其配套查算图表。值得一提的是，水文计算规范明确规定允许使用的区域综合图表，必须是“经省级以上行政主管部门审定的”。二是“根据资料条件、工程设计需要和工作深度，进一步分析综合”有关成果，其中，最主要、最重要的是本区域的天然年径流和集水面积关系、年降水和年径流关系。这两方面的工作互为补充、互相检查和验证，缺一不可。

设计年径流量的估算是应用现行的区域综合图表进行区域综合分析计算，主要指查读区域年径流均值和Cv 等值线图及Cs／Cv 值分区图；或由年降水量均值、Cv 等值线图及Cs／Cv值及区域综合年降水径流关系或年径流系数等值线图，间接推求设计径流。

多年平均径流量的估算通常采用等值线图法或水文比拟法。

（四）设计年内分配计算

一般情况下，径流年内分配的计算时段、计算项目和计算方法，应根据各部门对水资源开发利用的不同要求、实测资料情况、径流量变化幅度来确定，设计年径流量的年内分配，生产工作中多采用典型的年内分配形式，并按设计频率水量控制的同倍比缩放法进行计算。

1.典型年的选择

一般选取丰、中、枯3 个典型年，它们应满足2个条件：其一，典型年与设计年所对应的设计时段径流量趋于接近；其二，若满足前一条件的典型年不只一个时，应选取其中较为不利的，使工程设计偏于安全的年份作为典型年。

2.设计年的各月径流量计算方法

设计年径流量WP 与典型年的年径流量Wm 之比值KY，即

以KY 值乘典型年的逐月平均流量，即得设计年径流量过程线。