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 > 7.3 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
各位同学大家好
本小节我们来介绍具有长期实测资料时
设计年径流量及年内分配的分析与计算
这一节主要涉及三个内容
1 资料审查
2 设计长期年的年 月径流量系列的选取
和频率分析
3 代表年年 月径流量系列的频率计算
首先我们来了解一下长期实测资料
所谓长期实测资料或者说较长年径流序列
就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
那么拿到一个长期序列就能直接用于设计吗
当然不能
径流资料与规划的水利工程的规模息息相关
容不得一点马虎
因此
在使用前
需要对拿到的长期数据进行资料审查
俗称三性审查
即可靠性 一致性
代表性审查
可靠性
主要面向测验和整编的可靠性
可通过三项检查要具体实施
1 水位资料的审查
检查原始水位资料情况并分析水位过程线形状
分析有无不合理的现象
2 水位流量关系曲线的审查
检查水位流量关系曲线绘制
看看是否外溢点
检查曲线延长结果
看看水位为0和流量为0
或者漫滩流量前后的数据合理性
3 分析历年水位流量关系曲线的变化情况
看看是否有不合理的地方
三性检查的第二项是一致性
即面向气候条件和下垫面条件的稳定性
可总结为“三同”
即要求在同样的气候条件 同样的下垫面条件
和同一测流断面上获得的资料
一致性的检查主要看两点
第一是否存在迁站 面积变更等历史
第二是否有显著的下垫面和人类活动影响
导致径流发生变化
如果第一个问题存在
则需要将数据修正到同一断面
一般可采用面积比法来解决
如果是第二个问题
则需要对实测序列进行还原计算
常用的方法主要是水量平衡法
和降雨径流相关法
三性检查的最后一项是代表性
主要面向数据样本对总体的代表性
一般可通过周期分析法和与更长的参证数据
对比的方式检查
其中
周期分析法主要用于检查序列
是否包括完整的丰平枯过程
左下角的图形就解释了
如何用与更长的参证数据对比
来实施代表性审查
20年资料通过与参证站40年资料的对比
发现两者的均值 变差系数 偏态系数
都比较接近
故认为这20年具有代表性
确定了资料的可靠性 一致性和代表性
我们就可以进行长期实测资料
年月径流量序列的选取和应用
在此之前
我们先来了解一下年径流的年度选择
在水文计算中
不仅包括我们常说的日历年
还有水文年和水利年
水文年
指以水文现象的循环
作为年径流量计算的起讫时间
一般从每年的汛期开始到下一年的枯水期结束
在北方通常都是7月1日到次年6月31日
对于春汛河流
则应以上一年降雪开始月份作为计算年径流的
起讫时间
水利年度有所不同
我们也把水利年度称为调节年度
一般是将水库调节库容的最低点
也就是我们汛前的某一个月份
当然了 不同的地方入汛的迟早不一样
需要具体确定
利用这样一个点作为我们水利年度的起始点
各个水库有所差异
具体采用什么年度
可根据工程类型或服务对象的需求选定
一般水库通常偏多
所以多采用水利年度多一点
接下来就可以选取设计年月径流序列了
我们可以将经过审查和分析后的实测径流系列
再按水利年度排列
得到一个新的年 月径流系列
然后 从这个长系列中选出代表段
这里需要注意可能不是全部
代表段中应包括有丰 平 枯水年
并且有一个或几个完整的调节周期
代表段的年径流量均值
离势系数应与长系列的相近
用这个代表段的年 月径流量过程来代表
未来工程运行期间的年 月径流量变化
这个代表段就是水利计算所要求的所谓
“设计年 月径流系列”
可能很多同学会问
为什么要取代表段 全用不好吗
举个简单的情况来说明
比如全序列中包含一个丰
一个平
两个枯
那么通过这样的全序列做出来的结果
能有代表性吗
答案显而易见
因此需要我们在长期资料中筛选代表段
不过当然是越长越好
那么有了这些设计年 月径流系列
怎么使用呢
目前两种方式
(一) 采用长系列操作法
时历法或综合法把长序列资料全部使用
即基于历年逐月径流过程(来水)
和历年逐月的用水过程
逐年进行来水 用水平衡计算
求得逐年所需的库容值
在我们的工程设计中
一般大型或重点工程必须采用这种方式
(二)选取代表年进行分析计算
这里的代表年的选取包括两种方式
一种是实际代表年法
一种是设计代表年法
所谓的实际代表年法
就是从实测年 月径流量系列中
选出一个实际年作为代表年
用其年径流分配过程直接与该年的用水过程
相配合而进行调节计算
求出调节库容
确定工程规模
比如选择一个历史上的特大干旱年
由于曾经发生的干旱年份给人以深刻的印象
认为只要这样年份的供水得到保证
就达到修建水库的目的了
由于该方法主观性强
目前
实际代表年法仅在小型灌溉工程的设计中
应用较广
第二个是就是我们的设计代表年法
首先咱们看一下设计代表年年径流量的
计算步骤
1 计算时段
来确定计算时段
这里我们需要根据按工程的要求来选定
比如灌溉工程
计算时段为灌溉期
水电工程
时段期
计算时段选好后
第二步就是频率计算
若时段为年
可以水利年度整理的资料
可以直接来进行计算
如果计算时段为3个月
则统计连续最枯3个月
不固定起讫时间
也不受水利年度分界的限制
整理好数据
用前面章节所学的适线法推求指定频率的
设计年(或时段)径流量
这样每一年的年径流量就具有一个频率值
然后在实测径流资料中
按一定的原则选取代表年
这里注意
选取的是
实际年份
需要说明的是对灌溉工程
一般只选枯水年为代表年
对水电工程
一般选丰水25% 平水50%和枯水75%
三个代表年
上面提到的一定的原则是什么呢
下面我们从两点来解释一下
(1) 选取年径流量
接近于设计年径流量的代表年
比如理论曲线上
50%的对应是3.4亿
而所有实际年份中只有1987年最接近
3.42亿
那么这样就可以认为其满足这一点
1987年是可以选定为代表年的
(2)选取对工程较不利的代表年径流过程线
上一点中我们提到了年径流量的问题
在第二点中我们提到的是年径流过程线
也就是年内分配的问题
尽量选择一些对工程不利的
一般选取枯水期较长
且枯水期径流又较枯的年份
如果两个拟选取的年份的实际径流量
都接近代表年
那么就选择对不利的那个
因为这样工程更偏安全
这里需要指明两个概念
第一个就叫设计年径流量
它是你选定理论频率所对应的设计值
也就是我们上面说的3.4亿
而不是1987年的3.42亿
这里
1987年只是一个选定的设计代表年
3.42亿是设计代表年的年径流量
其主要用作后面的年内分配的计算
好
接下来
我们来看一下设计代表年年径流量的
年内分配如何来做
尽管我们选定的代表年本身就有一个年内分配
但是并不能将其作为设计年内分配
要将其变成设计年内分配
有两种方法
1 同倍比法
2 同频率法
同倍比法
即用设计年径流量(3.4亿)
与代表年的年径流(3.42亿)量的比值
或设计的供水期水量
与代表年的供水期水量的比值
对整个代表年的月径流过程进行缩放
得到设计年内分配
全部月份乘以同一个系数
而同频率法与上面提到的同倍比不同
其基本思想是使所求的设计年内分配的
各个时段径流量都符合设计频率
采用各时段不同的倍比缩放代表年的逐月径流
听上去不好理解
这样
我们用例题来给大家做进一步的解释
这是一道同倍比法的计算例题
首先已知条件给出
设计年径流量为460万m3
表中给出了代表年的逐月过程
可计算得到
设计代表年的年径流量480万m3
这是根据两个径流量的比值
得到缩放倍比
这个缩放比就是0.958
将其乘到代表年的逐月过程上
就得到了设计年径流过程
即设计年内分配
这里主要介绍的是同频率法
大家看例题已知18年年月资料
求保证率为90%的最小3个月和最小五个月的
设计径流量
最后要求设计年内分配过程
首先
我们看一下根据表2中
p=90%的计算结果
选定代表年
为1964-1965和1971-1972作为枯水代表年
然后
作各个时段的水量频率曲线
在代表年的逐月径流过程上
统计最小3个月的流量
连续最小5个月的流量
并要求长时段的水量包含
短时段的水量在内
接下来
按照上面的公式计算不同时段的缩放倍比
得到3个月的倍比是1.06
5个月中另外两个月的倍比是0.844
12个月中余下的7个月的倍比是0.858
将其分配乘到两个代表年的逐月过程上
即可得到设计年内分配
大家注意一下我们右下角的图
是不同方法的计算结果
与代表年实际过程的对比图
可以看到不同方法其间还是有微小差异的
下面我们来具体看看他们之间的区别
(1) 同倍比法按同一倍比缩放
代表年的月径流过程
求得的设计年内分配仍保持原代表年分配形状
而同频率法由于分段采用不同倍比缩放
求得的设计年内分配
有时可能不同于原代表年的分配形状
(2) 用同倍比法缩放求得的设计年内分配
常随控制时段的不同
代表年的不同而有很大的不同
从而使调节计算求得的库容值有较大的波动
用同频率法求得的设计年内分配
受代表年的影响相对较小
两者更有不同
在使用过程中可根据工程需求和规范
适宜使用
得到了这些结果之后
还有最后一步
就是成果合理性检查
即主要对参数进行合理性分析(均值 CV CS)
这种检查方法包括三种
① 选有长资料的参证流域进行成果检验
②看一下所求的的代表流域在空间分布上
与其他流域之间的空间规律
③水量平衡理论
看校对一下我们的处理是否合适
如果有不合理的地方需要返回去进行修正
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