当前课程知识点:水文水利计算 > 第七章 设计年径流及其年内分配 > 7.2 影响年径流的要素 > 7.2 影响年径流的要素
各位同学 大家好
本小节我们来介绍影响年径流的要素
这一节主要涉及三个内容
1 年径流分析计算的目的
2 年径流影响因素
3 人类活动对径流的影响
下面
我们首先来了解一下
为什么要进行年径流分析计算
总所周知
年径流的自然变化情势具有季节性 随机性
因此其往往与用水部门的需求有矛盾
需要兴建水利工程(如水库 闸坝 抽水站等)
对天然径流加以人工调节
进而满足人类的用水需求
那么
一个问题来了
到底我的水利工程应该建设多大的规模呢
这个时候就需要进行年径流分析计算
这里我们以灌溉水库为例来进行说明
一般灌溉水库的工程规模
与年来水量(丰水年 枯水年)有关外
还与其年内的分配有关
大家看右侧的实例
绿色的柱表示来水
红色虚线表示用水
粉色部分表示需要的调节水库
在丰水年
也就是右上图
降雨量多
河流中水量丰富
且作物要求的灌溉量较少
来水与用水的矛盾不突出
解决这种丰水年份的灌溉要求
所需的工程规模(如水库)较小
大家可以看到图中仅有八月份需要补水
且所需库容V较小
而对于枯水年
右下图
降雨量少
河流中水量较枯
并且由于气温高
蒸发大
耗水很多
作物要求的灌溉水量却很大
来水与用水矛盾突出
为了满足这种枯水年份的灌溉要求
水库的库容就要大得多
当然
在同样的干旱年份
即使年来水量相同
但由于径流年内分配不同
对库容的大小也有影响
如左下图所示
假设上面两年的年平均流量相同
但左图年内分配不均匀
右图年内分配均匀
则左图所需库容大于右图所需库容
可见
年径流变化对确定水利水电工程的规模大小
是至关重要的
因此
做好年径流量和年内分配是十分必要的
可是
用水过程也是变化的
如何来选择用水过程
来与径流过程匹配后确定库容规模呢
这里我们先要介绍两个概念
(一) 设计保证率
大家都知道
要满足所有的用水过程
当然是水库越大越好
但是大家知道水库的建设费用是非常高的
动辄就是几个亿
如果运行期内只用于保证一次多的用水
那么这个水库的效率将是非常低的
因此我们需要在功能与经济之间做以平衡
这就需要使用到设计保证率
所谓设计保证率主要反映
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
例如
一项水资源利用工程
有90%的年份可以满足其规划设计确定的目标
则其保证率为90%
依此类推
一般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
其设计标准都会用保证率表示
有保证率就有破坏率
什么是破坏力呢
其是指破坏年数占运用年数的百分比
其与保证率之和等于1
因此 知道了保证率
那么其潜在的破坏率也就确定了
在进行工程规划设计时
要充分考虑来水与用水的盈缺关系
即保证通过工程运行
使得城镇生活用水 工业用水 农业用水等
都达到其保证率需求
而要完成这些
就必须了解不同设计频率下的
年径流量及其年内过程
以保证计算结果
能够达到工程运行需求
好
前面我们已经把确定水库规模的来水和用水
两个问题都讲过了
那么我们现在折回来
既然年径流量和年内分配那么重要
那么哪些因素会影响年径流过程呢
这里面就涉及到我们前序课程
水文学原理中讲过的内容
大家可以看一下我们幻灯片上的图形
这里展示了流域的水文过程
下面是水文模型的基本原理
通过这些原理
我们可以知道
气候因素 下垫面因素
人类活动都会影响年径流量及其年内过程
下面我们来逐个看一下
第一个气候因素
气侯要素是影响河川径流最基本
和最重要的因素
气候要素中的降水和蒸发
直接影响河川径流的形成和变化
这个我们可以透过我们水文学原理中的
水量平衡公式
P=R+E
很容易理解
具体而言
降水形式 总量 强度 过程
以及在空间上的分布
都会影响河川径流的变化
例如
降水量越大
河川径流就越大
降水强度越大
短时间内形成洪水的可能性就越大
而在降水一定的情况下
蒸发量越大
径流越小
蒸发量一般指实际蒸发量
其包括了水面蒸发 土壤蒸发
和植被蒸散发的总和
目前
我们的常规监测手段中
一般有蒸发皿蒸发量
类型植被的蒸发能力和遥感蒸发监测
实际蒸散发量还是一个比较前沿的课题
目前还没有什么特别成熟的方法来解决
这也需要我们的同学们
在这方面进行更多的学习 产出和应用
从区域上看
不同地区的气候因素影响有所区别
如湿润地区 降水量较多
其中大部分形成径流
年径流系数较高
降水量与径流量之间关系密切
说明降水量对径流量起着决定性作用
蒸发作用相对较小
而在干旱地区 降水量少
且大部分耗于蒸发
年径流系数很低
降水量与径流量之间关系不密切
说明降水量和蒸发都对径流量
起着相当大的作用
由于降水和蒸发都不同程度受到全球环流
和区域小气候的影响
因此
目前全球正在发生的气候变化
也会对降水和蒸发产生影响
很多地区都发现了降水或蒸发的非平稳特征
可见
未来的径流变化在气候变化的驱动下
可能会呈现与以往不一样的变化
需要我们不断研究探索
提出有价值的应对方策略
除了气候因素
下垫面因素也是影响径流的重要因素
从我们的水文模型原理中
我们可以得到很好地理解
植物截留
入渗系数
坡面产流等等参数或产汇流过程
都与下垫面的变化息息相关
转到年径流上
则下面垫的影响主要集中在两个方面
(1) 通过流域蓄水量变化值
影响年径流量的变化
(2) 通过对气候因素的影响
间接地对年径流量发生作用
具体来看
如地形的影响
就包括山地对气流的抬升和阻滞作用
会使迎风坡降水量增大
同时
地形对蒸发也有影响
一般气温随地面高程的增加而降低
因而使蒸发量减少
而湖泊的影响主要表现在湖泊
会增加流域的水面面积
加大蒸发
年径流量减小
同时
湖泊会增大了流域的调蓄能力
减小径流年际变化
再有
流域的大小
也会影响年径流
如流域面积增大时
地下蓄水量相应加大
枯季径流会增加
另外
随着流域面积的增加
流域内部各地径流的不同期性愈加显著
所起的调节作用就更加明显
最后一个因素就是人类活动的影响
人类活动的影响主要包括直接影响
和间接影响两个层面
直接影响就是人类活动直接作用于径流过程
不经过其他因素
如跨流域引水
会直接导致本流域的年径流量减少
河道引用水直接影响下游的实测径流
蓄水工程
拦蓄地表径流
消减洪峰流量
改变径流过程
比如年调节水库通过蓄丰补枯
会直接影响流域年径流的年内分配
而多年调节水库甚至直接影响
流域径流的年际变化
地下水开采会降低流域地下水位
改变地下水与河道的水分补排关系
导致河道基流减少
等等
那么 除了直接变化
再有就是间接影响
即它会通过
如修水库 塘堰等水利工程
旱地改水田
坡地改梯田
植树造林
种植牧草等措施
改变下垫面性质
增加蒸发量
使年径流量减小
同时我们大范围开展的水土保持
导致的地表植被条件变化
会改变降水入渗系数
增加产流
减少对地下水的补给
导致汛期水量增加
而枯水期水量减少
本小节到此结束
谢谢大家的观看与学习
-1.1 水资源开发利用及洪水灾害治理
--1.1 小节测试
--1.1 课后讨论
-1.2 水文水利计算的任务与内容
--1.2 小节测试
--1.2 课后讨论
-1.3 水文水利计算的主要研究方法
--1.3 小节测试
--1.3 课后讨论
-2.1 洪水资料的分析处理
--2.1 小节测试
-2.2 历史洪水的调查和考证
--2.2 小节测试
-2.3 考虑历史洪水资料信息的洪水频率计算方法
--2.3 小节测试
--2.3 课后讨论
-2.4 设计成果的合理性分析
--2.4 小节测试
-2.5 设计洪水值的抽样误差和安全修正值问题
--2.5 小节测试
--2.5 课后讨论
-3.1 防洪安全设计
--3.1 小节测试
-3.2 设计洪水概念
--3.2 小节测试
-3.3 设计洪水过程线的拟定
--3.3 小节测试
--3.3 课后讨论
-3.4 设计洪水的地区组成
--3.4 小节测试
-3.5入库设计洪水
--3.5 小节测试
--3.5 课后讨论
-4.1 暴雨特性分析
--4.1 小节测试
-4.2 点暴雨量频率计算
--4.2 小节测试
-4.3 面暴雨量频率计算
--4.3 小节测试
--4.3 课后讨论
-4.4 设计暴雨量的时空分布计算
--4.4 小节测试
-4.5 由设计暴雨推求设计洪水
--4.5 小节测试
--4.5 课后讨论
-5.1 小流域设计暴雨
--5.1 小节测试
-5.2 由推理公式推求设计洪水
--5.2 小节测试
--5.2 课后讨论
-5.3 由地区经验公式推求设计洪水
--5.3 小节测试
-5.4 城市化对水文的影响
--5.4 小节测试
-5.5 城市排水管网设计流量计算
--5.5 小节测试
--5.5 课后讨论
-6.1 可能最大暴雨的基础理论
--6.1 小节测试
-6.2 可能最大暴雨的估算
--6.2 小节测试
-6.3 可能最大洪水
--6.3 小节测试
-7.1 年径流及其表征指标
--7.1 小节测试
-7.2 影响年径流的要素
--7.2 小节测试
-7.3 具有长期实测资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 具有长期实测资料时的设计年径流量及年内分配计算与分析
--7.3 小节测试
--7.3 课后讨论
-7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 具有短期实测径流资料时设计年径流量及年内分配的分析计算
--7.4 小节测试
--7.4 课后讨论
-8.1 用水户分类及其层次结构
--8.1 小节测试
-8.2 工业需水量的计算与预测
--8.2 小节测试
--8.2 课后讨论
-8.3 灌溉用水量的计算与预测
--8.3 小节测试
-8.4 生态需水的计算与预测
--8.4 小节测试
--8.4 课后讨论
-8.5 其他用水的计算与预测
--8.5 小节测试
-9.1 径流调节的定义及分类
--9.1 小节测试
--9.1 课后讨论
-9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 水库特性
--9.2 小节测试
--9.2 课后讨论
-9.3 水库的水量损失
--9.3 小节测试
-9.4 设计保证率
--9.4 小节测试
-9.5 径流调节计算基本原理
--9.5 小节测试
--9.5 课后讨论
-9.6 根据用水过程确定水库的兴利库容
--9.6 小节测试
-9.7 根据兴利库容确定调节流量
--9.7 小节测试
-9.8 根据既定兴利库容和水库操作方案推求水库运用过程
--9.8 小节测试
--9.8 课后讨论
-10.1 水能利用与电力系统负荷
--10.1 小节测试
-10.2 保证出力与多年平均发电量计算
--10.2 小节测试
-10.3 水电站装机容量的选择
--10.3 小节测试
-10.4 正常蓄水位与死水位选择
--10.4 小节测试
-11.1 灌溉工程水利计算概述
--11.1 小节测试
-11.2 引水灌溉工程水利计算
--11.2 小节测试
-11.3 蓄水灌溉工程水利计算
--11.3 小节测试
-11.4 提水灌溉工程水利计算
--11.4 小节测试
-11.5 地下水灌溉工程水利计算
--11.5 小节测试
-12.1 水库调洪的任务
--12.1 小节测试
-12.2 水库调洪计算的原理
--12.2 小节测试
-12.3 水库调洪计算的列表试算法
--12.3 小节测试
-12.4 水库调洪计算的半图解法
--12.4 小节测试
-12.5 其他情况下的水库调洪计算
--12.5 小节测试