径流分析计算大纲范本

FCD 11011

FCD

水利水电工程 初步设计阶段 径流分析计算大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1996年3月

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水电站初步设计阶段

径流分析计算大纲

主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员:

勘测设计研究院

年 月

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目 次

1. 引 言 ......................................................4 2. 设计依据文件和规范 ..........................................4 3. 基本资料 ....................................................4 4. 径流分析计算内容和要求 .......................................6 5. 径流特性分析..................................................6 6. 径流还原计算..................................................7 7. 径流系列代表性分析...........................................10 8. 径流系列计算.................................................11 9. 径流频率分析计算.............................................14 10. 径流年内分配.................................................18 11. 应提供的设计成果.............................................19

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1. 引 言

提示：简述工程所在流域的情况, 一般说明下列内容： (1) 工程所在流域(简称设计流域)的经纬度, 地理位置； (2) 河流发源地, 流域四周分水岭, 流域地貌、地形、地质、土壤、植被； (3) 流域面积、高程, 干流长度、坡降, 流域形状和主要支流分布； (4) 工程所在地点、集水面积及其占全流域面积的百分数； (5) 流域内水利水电工程、水保措施概况。

2. 设计依据文件和规范

2.1 有关本工程径流计算的文件

(1) 规划与可行性研究阶段的设计报告、专题报告以及审查意见； (2) 初步设计任务书和项目任务书。 2.2 主要设计规范 (1) SDJ 214-83 (2) SL 44-93 (3) DL 5020-93 (4) DL 5021-93

3. 基本资料

3.1 基本资料的收集和整理

提示：基本资料是径流分析计算的基础。应按径流分析计算的基本内容要求、设计任务和径流计算方法, 收集下列全部或部分资料。

3.1.1 流域自然地理特征资料

流域面积、地理位置(含经纬度)、地形、地貌、地质、土壤、植被、干流及主要支流分布、干流长度、坡度等。 3.1.2 水利和水土保持措施资料

与工程径流计算有关的已建大中型水库、引水蓄水工程、分洪滞洪工程、水土保持措施

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水利水电工程水文计算规范(试行)； 水利水电工程设计洪水计算规范； 水利水电工程可行性研究报告编制规程 水利水电工程初步设计报告编制规程

及土地利用措施等。 3.1.3 水文气象资料

本流域与工程径流计算有关的气象资料及主要水文测站的水位、流量整编成果, 有关洪枯水调查考证资料, 历年资料复核评价的意见及成果； 邻近流域主要水文测站的水位、流量整编成果, 资料复核评价及成果； 本流域和邻近流域径流统计参数等值线图, 经验公式等。

3.1.4 其它资料

与本工程有关的以前水文气象分析研究成果； 本工程前阶段径流计算成果及有关资料。 3.2 基本资料复查 3.2.1 水位资料复查

(1) 复查重点：观测精度较差、水尺位置和高程系统变动较多时期的资料。

(2) 复查方法：上下游站水位相关和水位过程对照, 本站水位过程线的连续性和年际间衔接等。

(3) 复查结果：评价水位资料的质量。如发现有的因素影响水位精度, 依照具体情况换算改正。

3.2.2 流量资料复查

(1) 复查重点:测验和整编精度较差时期的资料。

(2) 复查方法:历年水位流量关系曲线比较、流量与水位过程线对照、水位流量关系与水位面积关系对照、上下游水量平衡分析等方法, 检查水位流量关系曲线定线及高低水延长的合理性。

提示：注意检查浮标系数和流速系数采用是否恰当? 借用断面是否合理? 若其对计算成果影响较大时, 要通过比测验证。当发现水位流量曲线异常、点据偏离突出或上下游水量不平衡情况, 要查清原因。

(3) 复查结果:评价流量资料的质量。如发现的问题, 其差别在测验允许误差范围以内, 且对工程设计影响不大的, 可以不改。如为明显错误或系统性偏差, 应予改正, 并写出说明, 建档备查。

3.2.3 雨量资料复查

提示：当径流资料短缺, 需利用雨量资料插补延长径流系列时, 应复查雨量资料。

(1) 复查重点:各站点实测雨量中特殊偏大、偏小的资料。

(2) 复查方法:检查雨量观测场地位置、高程、地形影响、测器类型、安装方式、观测和整编方法, 分析设计站径流与相应面积雨量关系的合理性等。

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提示：(1)矩法计算的参数偏小, 随着矩的阶次增高偏小越多, 当资料年限不长时, 抽样误差亦较大, 故Cs值常不用公式计算,而用Cs/Cv确定, 按适线情况选定。 (2)天然径流出现零值时, 按零值项系列处理, 经验频率用(9)式估算, 频率曲线的末端, 应终止于径流为零值处, 在零值之间的衔接尽可能使曲线与经验点相互协调。

(2) 不连续径流系列参数矩法计算公式:

N年中有b项特枯水, 其中有L项发生在n年内, (N-b)年系列的均值和方差与(n-L)年的相同, 则:

Q0?1Nb[?Qj?j?1N?bn?Lbn?Qi?L?1i] (15)

n Cv?1Q01N?1[?(Qj?Q0)?j?12N?bn?L?(Qi?L?1i?Q0)2 (16)

式中:Qj??各项特枯径流量(j=1,2,3…b)。

提示：特枯水发生在n年内, 不做特枯水处理时,按(11)、(12)式计算的Q0偏小, Cv偏大。若特枯水均发生在n年之外, 不考虑加入频率计算, 仅依n年系列按(11)、(12)式计算, 则Q0偏大、Cv偏小。

9.1.5 各频率径流量计算

根据上述计算分析确定的各种时段径流的统计参数Q0、Cv、Cs/Cv, 采用P－Ⅲ型曲线的模比系数kp值, 算得各种时段的各频率径流量。 9.2 短缺径流资料的设计径流计算

提示：(1)适用于坝址(设计站)无实测径流资料和只有短期实测资料而插补延长的精度不高或不足30年系列等情况, 进行设计径流计算。 (2)按设计流域及其附近地区资料情况, 选用下述一种或两种方法估算坝址径流的统计参数。 下列方法作短缺资料情况的径流计算, 宜用于集水面积较小的中小型工程设计和合理性检查。 (1) 等值线图法

应用工程所在省(区)最近刊布的水文图表集的径流有关统计参数等值线图, 查算工程坝址处径流的统计参数, 由P－Ⅲ型曲线kp值表算得坝址各频率径流量。

提示：(1)用等值线时,需先了解绘制该地区等值线依据资料的系列长度、数量、精度、各测站位置及集水面积等。 (2)若设计站有部分实测径流资料, 可与等值线对照检查,如发现有偏大或偏小, 应检查原因, 使用时应考虑这项因素。

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(2) 水文比拟法

提示：按设计流域和邻近相似流域资料情况, 选用下述一种方法计算。

① 设计流域雨量资料较多, 先计算各年面平均雨量, 后借用邻近相似流域的降水?径流关系推算各年径流量, 再进行频率计算, 得出坝址径流统计参数和各频率径流量。 ② 邻近相似流域有较长径流资料的参证站, 其集水面积与设计流域相差不大。按面积比或水量比, 将参证站均值修正移用至设计流域, 其它参数借用参证站数值, 后用P－Ⅲ型曲线kp值表, 算得坝址各频率径流量。 (3) 经验公式法

应用工程所在地区最近确定的径流量有关经验公式, 估算坝址设计径流量。

提示：应用时, 需先用本地区实际资料检验公式中的参数。

9.3 径流设计成果合理性检查 9.3.1 检查内容

各时段径流的统计参数(Q0、Cv、Cs/Cv)和相应的各频率径流量。 9.3.2 检查方法

提示：根据设计流域和邻近地区资料情况, 选用下述部分或全部方法, 检查分析径流成果的合理性。

(1) 设计站(坝址)不同时段径流参数比较。

提示：径流的Q0随时段的增长而递增。Cv值随时段增长而递减, 丰水期大于枯水期, 年的小于丰水期大于枯水期。Cs/Cv值变化较小。

(2) 设计站(坝址)与上下游、干支流邻近站径流参数和各频率径流比较。

提示：(1)上下游、干支流站同一时段的Q0随集水面积增大而递增, Cv和Cs/Cv随面积增大而递减。各统计参数和设计值与集水面积点绘在对数纸上, 一般为直线关系。 (2)上下游、干支流的气候和地形条件不一致时, 结合流域和降水分布特性分析, 判断统计参数和设计值的合理性。 (3) 设计站(坝址)与邻近流域测站径流参数和各频率径流比较。 提示：邻近流域与设计流域属气候一致区, 地理条件也相似时, 径流变化规律与上下游径流变化情况相似

(4) 设计站(坝址)与以上流域降水量相应参数比较。

提示：径流Q0值(径流深)应小于相应的面雨量均值, 而Cv值相反。径流系数变化合理。

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9.3.3 检查结果

提示：评价设计径流成果的合理可靠性。如发现统计参数和设计值有不合理情况, 应考虑引据资料的精度及计算方法可能引起的误差范围、径流及参数在时程和地区上变化幅度, 不同时段径流成因差异引起的变化等因素, 对统计参数协调修正, 而后确定合理的设计径流值。

10. 径流年内分配

10.1 有径流资料的设计年内分配

提示：按径流调节计算要求和资料条件, 选用下述一种方法, 确定设计径流年内分配成果。

(1) 长系列法(时历法)

将坝址采用的全部径流系列或代表段径流系列, 作为设计年内分配。

提示：代表段选择原则:代表段系列的Q0、Cy值与长系列接近, 并且有丰、平、枯水年, 是一个或几个完整的调节周期。

(2) 典型年法

代表年应从测验精度较高的实测年份中挑选, 一般选取枯、平、丰三个代表年。代表年的年径流量和调节供水期的径流量应接近设计频率的径流量。

提示：(1)典型年选择原则:有丰、平、枯水年的年内分配特征, 并且对工程不利的情况。 (2)典型年径流与设计年径流不同时, 按调节计算要求,用同倍比法或同频率法, 对典型年内分配作水量修正。 (3)同倍比法适用于以年径流控制的调节计算。同频率法适用于按年与周期分别控制的调节计算。

(3) 其它方法

提示：用流量历时曲线表示径流年内分配。根据设计需要, 采用全部径流系列或代表段系列或典型年流量。将径流资料, 按日平均流量大小的递减次序排列, 绘制流量历时曲线(Qj??t), 作为设计径流的年内分配。

10.2 无径流资料的设计年内分配

提示：按设计流域和邻近地区资料情况选用下述一种方法,确定设计径流年内分配成果。

(1) 上下游站年内分配移用法

提示：(1)适用于设计站上游或下游有参证站实测径流资料,且属同一气候区的情况。 (2)按参证站径流系列的长短, 选用下述一种方法确定设计站径流年内分配。 18

① 参证站径流系列较长, 区间水量对参证站与设计站年内分配过程影响不大时。先对参证站径流做频率计算, 按设计站的设计频率选定典型年, 算出年内各月分配百分比, 将用于设计站。后分别乘设计站的设计年径流量, 作为设计年内分配。

② 参证站径流系列较短, 与设计站集水面积相差不大时, 先分析参证站丰、平、枯水年及其年内分配, 后直接移用。若区间来量使得设计站与上下游站年内分配不一致时, 先考虑区间来量修正参证站径流年内分配比例系数后移用, 再乘设计站的设计年径流量, 作为设计年内分配。 (2) 水文比拟法

提示：(1)适用于邻近相似流域有实测径流资料的情况。 (2)按设计流域及邻近相似流域资料等情况,选用下述一种方法确定设计站径流年内分配。

① 两流域相似条件好, 影响径流年内分配的主要因素无明显差别。先对相似站径流做频率计算, 按设计站的设计频率选择典型年, 算出年内各月分配百分比, 移用至设计站。后分别乘设计站的设计年径流量, 作为设计年内分配。

② 两流域都有降水资料, 且降水年内分配差异不大。先分析相似流域的丰、平、枯水的年、月径流系数, 移用至设计站, 算出各月径流, 后用设计年径流控制修正。

③ 两流域面积相差较大。先割去相似站径流中的地下径流, 算出地表径流年内各月分配百分比, 移用至设计站。设计站的设计年径流量扣去地下径流, 得地表设计径流值, 后乘上述各月分配百分比, 加入地下径流得出设计站径流年内分配。 (3) 地区综合法

应用工程所在省(区)最近刊布的水文图表集的分区径流年内分配资料, 查得工程所在区的丰、平、枯水典型年的径流年内分配百分数, 后分别乘设计站的设计年径流量, 作为设计年内分配。

11. 应提供的设计成果

11.1 径流分析计算报告

提示：按本工程径流分析计算情况及结果编写, 内容包括下述全部或部分项目。

(1) 设计流域自然地理概况；

(2) 设计站及主要参证站历年实测水文资料情况及复查评价； (3) 人类活动对径流影响及还原计算；

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(4) 坝址径流系列计算及代表性分析； (5) 径流补给来源及年际年内变化规律分析； (6) 设计径流分析计算； (7) 设计径流年内分配； (8) 径流成果合理性检查。 11.2 附 表

提示：按本工程径流计算结果, 列入下述全部或部分成果表。

(1) 坝址历年各月平均流量表； (2) 坝址历年各旬平均流量表； (3) 区间历年各月(旬)平均流量表； (4) 坝址代表年的年、月(旬)平均流量表； (5) 坝址代表年逐日平均流量表；

(6) 坝址和主要参证站各频率年(期)平均流量表。 11.3 附 图

提示：按本工程径流计算情况, 列入下述全部或部分图。

(1) 设计流域水系及水文测站分布图； (2) 坝址年径流频率曲线图；

(3) 其它:径流插补延长的主要相关图、径流合理性检查图等。

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