第四章设计年径流量的计算(gao)

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第二节 正常径流量的计算
一、基本概念及其特点 1. 年径流量
是指相应于某一设计频率 的年径流量。 ——设计年径流是水库、 塘坝设计确定有效库容的 一个重要水文依据。
2. 年径流量的变化特点
3. 设计年径流量 4. 多年平均径流量 5. 正常年径流量
在气候和下垫面基本稳定的条件下，随着观 测年数的增加，Qn趋向于一个稳定数值，这
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第一节 河流与流域
三、流域特征
1. 流域地形特征
（1）流域平均高度 （2）流域平均坡度 又称地面平均坡度，是坡地漫流过程 的一个影响因素，在小流域洪水汇流 计算时，是一个重要参数。流域平均 坡度按下式计算： J=(a1J1+ a2J2＋...+ anJn)/A 式中：J——流域平均坡度 Ji——相邻两等高线间的平均坡度 ai——相邻两等高线间的面积，km2 A——流域面积，km2
③意义：流域面积是河流的重要特征。
它不仅决定河流的水量也影响径流的过 程。在其它因素相同时，流域面积越大， 河流的水量也越大，对径流的调节作用 也大，洪水过程较为平缓，枯水流量相 对较大；面积越小，流量也越小。 山东农业大学林学院
第一节 河流与流域
三、流域特征
1. 流域几何特征
（1）流域面积 （2）流域长度和平均宽度 ②流域平均宽度：指流域面 积与流域长度的比值。
第四章 设计年径流量的计算
第一节 第二节 第三节 河流与流域 正常径流量的计算 径流的年际变化
第四节
第五节 第六节
径流的年内分配
枯水径流量 多年平均年输沙量的估算
本章重点：正常径流量的计算与径流的年际变化
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第一节 河流与流域
一、基本概念
1. 河流定义及其组成
（2）构成河流的两个基本 要素：经常或间歇性的水流 和河槽（河床）。
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第二节 正常径流量的计算
二、正常年径流量的推算方法(三种)
1.有长期实测资料时正常年径流量的计算
2.有短期实测资料时正常年径流量的计算
（1）短期实测资料条件
①参证变量与研究变量在成因上要 有联系。当需要借助其他流域资料 时，参证流域与研究流域也需具备 同一成因的共同基础。 ②参证变量的系列要比研究变量 的系列长。 ③参证变量与研究变量须具有一定 同步系列，以便建立相关关系。 山东农业大学林学院
几年或十几年的实测资料，且资 料的代表性较差。
（2）系列展延插补方法
系列展延插补方法：主要是相关分析法， ②利用算数平均法直接计算会产 即通过建立年径流量与其密切相关的要 生很大的误差，必须把资料系列 素（称为参证变量）之间的相关关系， 延长，提高资料的代表性。 然后利用有较长观测系列的参证变量来 展延研究变量年径流量的系列。
第一节 河流与流域
一、基本概念
1. 河流定义及其组成
2. 水系
大小河流构成脉络相 通的水流系统称为水 系。 直接入海或内陆湖泊
的河流叫做干流。汇入干 流的河流叫一级支流；流 入一级支流的称二级支流， 依次类推。
③中游：比降与流速减小、流量加大、冲
刷淤积不严重、河槽多为粗沙。 ④下游：位于河流的最下一段。比降与流 速更小、流量更大、淤积占优势、多浅滩 沙洲、河槽多细沙或淤泥。 ④河口：河流的出口处。河流注入海洋或 湖泊处，有大量的泥沙淤积形成三角洲。
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第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
（3）平行水系：若干近 似乎行 的支流汇入干流。 这种水系的洪水状况与 暴雨中心的走向、分布 关系密切，若暴雨中心 由上游向下游移动，易 造成大洪水，反之则比 较平缓。
（2）羽状水系：干流较长，支流从左
右岸相间呈羽状汇入干流。这种水系由于 干流较长，各支流汇入干流的时间有先有 后，河网汇流时间较长，调蓄作用大，洪
F L 式中：B — 流域的平均宽度（km） B F — 流域面积（km2） L — 流域长度（km）
①流域长度：即流域的轴长，是 以河口为中心，任意长为半径， 画出若干圆弧，各交流域的边界 于两点，这些弧线中点的连线的 长度即为流域长度，单位km 。
——若流域形状不甚弯 曲，且左右岸对称，可 用干流长度或河源到河 口的直线距离代替。
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第二节 正常径流量的计算
一、基本概念及其特点 1. 年径流量
在一个年度内，通过河川某一断 面的水量，称为该断面以上流域 的年径流量。它可用年平均流量、 年径流深、年径流总量或年径流 模数来表示。径流模数？？
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第二节 正常径流量的计算
一、基本概念及其特点 1. 年径流量
某河流的实际长度与河流直线 长度之比称河流的弯曲系数。 它表示河流平面形状的弯曲程 度。弯曲系数越大，表明河流 越弯曲，径流汇集相对较慢， 对航运及排洪不利。
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第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
2. 河长 3. 河网密度 4. 河流弯曲系数 5. 河流的断面
纵断面：是指河底高程沿河长的变化， 一般用纵断面图表示。以河长为横坐 标，河底高程为纵坐标绘制而成的图 为河槽的纵断面图。纵断面图表示河 流的纵坡和落差的沿程分布。
水过程较为平缓。
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第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
2. 河长
（1）从河口到河源，沿 河道溪线量得的距离称 为河长，单位为km。河 长是确定河流落差、比 降、汇流时间和流量的 重要参数。
（4）混合状水系：大多 数河流的水系并不是由 单一的某种水系过程， 一般都包括上述两种或 三种形式，把这种由两 种以上的水系复合而成 的水系为混合状水系。
F左 F右 F左 F右 F左、F右 — 左、右岸的流域面积（km2）
Ka
式中：K a — 流域的不对称系数
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第一节 河流与流域
三、流域特征
1. 流域地形特征
（1）流域平均高度
流域平均高度是指流域范围内地表平均 高程。可用下式计算： H0=(a1h1+ a2h2＋...+ anhn)/A 式中：H0——流域平均高度（m） ai——相邻两等高线间的面积，km2 hi——相邻两等高线的平均高度，m A——流域总面积，km2
H 2 H1 L 式中：I — 河底比降 I L — 河段长度（m） H 2、H 1 — 河段上、下游两点的高程（m）
1 1 1 1 ( h0 h1 )l1 ( h1 h2 )l2 ( hn1 hn )ln ( h0 JL h0 ) L 2 2 2 2 整理后得； （h h1）l1 ( h1 h2 )l 2 hn 1 hn）l n 2h0 L （ J 0 L2
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第一节 河流与流域
三、流域特征
1. 流域几何特征
（1）流域面积 （2）流域长度和平均宽度 （3）流域形状系数 ② Ke≥1？？
在等面积的几何 图形中，圆的周 长最小！
①流域形状系数(Ke)：是流域分 水线的实际长度（l）与流域同 面积圆的周长（L）之比。
Ke l l l 0.28 L 2 F F
年径流量的多年平均 值称为多年平均径流 量Qn。
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个稳定数值称为正常年径流量Q0。
第二节 正常径流量的计算 二、正常年径流量的推算方法(三种)
1.有长期实测资料时正常年径流量的计算 （1）长期实测资料条件 ①实测系列长度：根据我国 河流的特点和资料条件，一 般具有二三十年以上可作为 有长期资料处理。 ②代表性：一般是指在观测 系列中应包含有特大丰水年， 特小枯水年及大致相同的丰 水年群和枯水年群。
③流域形状与圆的形状相差越大，Ke也越 大，流域形状越狭长，径流变化越平缓。 Ke值接近于1.0时，流域形状接近圆形，这 样流域易造成大的洪水。
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第一节 河流与流域
三、流域特征
1. 流域几何特征
（1）流域面积 （2）流域长度和平均宽度 （3）流域形状系数(Ke) （4）流域不对称系数(Ka) ②当Ka愈大时，流域愈不对 称。左、右流域面积内的来 水也愈不均匀，径流不易集 中，调节作用越大。 ①Ke表示流域左右岸面积分布 的不对称程度。 Ke是左右岸面 积之差与左右岸面积之和的比 值。计算公式为：
（2）系列展延插补方法
（3）参证变量选择条件 水文上常用的参证变 量：年径流量资料和
年降水量资料。
第二节 正常径流量的计算
二、正常年径流量的推算方法(三种)
2.有短期实测资料时正常年径流量的计算 （4）利用年径流量资料展延插补资料系列
F — 流域面积（km ）
2
河网密度表示一个地区河网的疏密程度，是 流域中径流发展的标志之一。河网密度越大， 流域被洪水切割程度越大，径流汇集较快；河 网密度小，径流汇集慢，流域排水不良。
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第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
2. 河长 3. 河网密度 4. 河流弯曲系数
L K l 式中：K — 河流的弯曲系数 L — 河流的实际长度（km） l — 河流的直线长度（km）
（1）地表水在重力的 作用下，沿着陆地表 面上的线形凹地流动， 并汇集于各级河槽上 称为河流。
（3）河流可分成河源、上游、中游、下游及河口五段。
①河源：河流的发源地。一般是溪涧、泉水、湖泊、沼泽和冰川。 ②上游：连着河源，河流的上段。特点：河谷狭窄、比降陡、流量
小、流速大、冲刷占优势、河槽多为基岩或砾石、多急滩、瀑布。 山东农业大学林学院
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（2）正常年径流量计算
算术平均法计算： Q0=∑Qi / n n——为观测年数; Qi——为某年的年径流量。
第二节 正常径流量的计算 二、正常年径流量的推算方法(三种)
1.有长期实测资料时正常年径流量的计算
2.有短期实测资料时正常年径流量的计算
（1）短期实测资料条件 ①短期实测资料：是指一般仅有
（2）在河槽中各断面的最低点的 联线称为溪线，或中泓线。
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第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
2. 河长 3. 河网密度
单位流域面积内干、 支流的总长度称河 网密度。可用下式 计算：
F 式中：D — 河网密度（km / km2） D
L L — 干、支流总长度（km）
（2）河流横比降： 河流横断 面的水面，一般是横向倾斜或 凹凸不平的，这种河流表面横 向的水面倾斜称为横比降。 山东农业大学林学院
第一节 河流与流域
三、流域特征
1. 流域几何特征
（1）流域面积 ② 测量面积方法：一般可
用求积仪法、数方格法、 权重法等进行测定。
①流域面积：流域分水线和出流 断面所包围的面积称流域面积， 单位为km2。
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第一节 河流与流域
二、河系特征
6. 河流的比降
当河槽纵断面呈折线时，通过下 游端断面河底处作一斜线（A B），使此斜线以下面积与原河 底线以下面积相等。AB线的坡 度即为河槽的平均坡度 （J）。 L为河长，li为各段河长， hi为相应各段的河底高程。
（1）河道纵比降：是指河段 落差与相应河段长度之比即单 位河长的落差。用下式计算：
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第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
2. 河长 3. 河网密度 4. 河流弯曲系数 5. 河流的断面
横断面： 指垂直于流向的断面。两边 以河岸为界，下面以河底为界。分单 式及复式两种，单式断面水面宽度随 水深的变化没有突变点，是连续变化 的，而复式断面水面宽度随水深的变 化有突变点，是不连续的。河流横断 面是计算流量的主要依据。
（1）年内变化：由以年为周
期的汛期与枯季水量所构成，但 各年汛期、枯季的历时有长有短， 发生有早有迟，水量有大有小， 不重复，有偶然性。
2. 年径流量的变化特点
（2）年际变化：在年
际间变化很大，丰水年径 流量可达平水年的2-3倍， 枯水年径流量仅为平水年 的1/10-1/5。
（3）年径流量在多年变化中有 丰水年组和枯水年组交替出现的 现象。
3. 流域
汇集地面水和地下水的区 域称为流域。闭合和非闭 合流域？？ 山东农业大学林学院
第一节 河流与流域
二、河系特征
1. 水系形状
（1）扇形水系：各支流 较集中地汇于干流。流 域呈扇形或圆形。扇形 水系在降雨时，各支流 的洪水几乎同时到达流 域出口处，因此，这种 水系很容易发生危害性 洪水。
根据干流与支流的分布及 组合情况的不同，可分以 下4种类型：