淺談年徑流的分析要領(lǐng)

1、淺談年徑流的分析要領(lǐng)                          摘要：年徑流的分析計算是為水利水電工程的規(guī)劃設(shè)計服務(wù)的，年徑流分析計算成果與用水資料相配合，進行水庫調(diào)節(jié)計算，便可求出水庫的興利庫容。年徑流分析計算成果是進行水資源評價的重要依據(jù)，也是制定和實施國民經(jīng)濟計劃的重要依據(jù)之一。文章對年徑流的分析要領(lǐng)進行了探討。關(guān)鍵詞：年徑流特征；年降水量；年

2、徑流系數(shù)年徑流是一個年度內(nèi)在河槽里流動的水流。年徑流分析計算要求提供兩種不同類型的成果：一種是長系列年、月徑流資料；另一種是代表年的月徑流過程。在分析計算這兩種成果時，都有徑流資料充足、徑流資料不足和缺乏徑流資料三種情況。因此，年徑流分析計算方法共有六種，要求掌握各類方法的原理和內(nèi)容，以及相同和不同之處。在開始做某設(shè)計站的年徑流分析計算時，首先要對徑流資料進行“三性”（可靠性、一致性、代表性）審查。為了深刻認(rèn)識年徑流及其變化規(guī)律，就必須從物理成因方面去分析和研究影響年徑流的因素，尤其在徑流資料短缺時，顯得更為重要。當(dāng)具有短期實測徑流資料時，常常需要建立年徑流量與有關(guān)因素之間的相關(guān)關(guān)系來展延年徑

3、流系列；當(dāng)缺乏徑流資料時，常用水文比擬法或等值線圖法來推估年徑流量，上述情況都要分析影響年徑流的因素。一、影響年徑流的因素我們通常用水量平衡方程來研究影響年徑流的因素。對于閉合流域，年水量平衡方程為：P=R + E +W（5-3）其中年徑流量R 的大小取決于年降水量P和年蒸發(fā)量E，還與流域蓄水變化量W 有關(guān)。前兩項屬于流域氣候因素，而后一項則主要取決于流域下墊面因素以及人類活動情況。在多年平均情況下，W各年有正有負(fù)，使，故得多年平均的流域水量平衡方程為：P0 = R0 + E0（5-4）因此，影響多年平均年徑流量的因素主要是流域的氣候因素。在氣候因素中，年降水量與年蒸發(fā)量對年徑流量的影響程度，

4、隨流域所在地區(qū)不同而有差異。流域下墊面因素對年徑流也有一定的影響。流域下墊面因素包括地形、土壤、地質(zhì)、植被、湖泊、沼澤和流域面積等。這些因素對年徑流的作用，一方面表現(xiàn)在流域蓄水能力上，另一方面通過對降水和蒸發(fā)等氣候條件的改變間接地影響年徑流。此外，人類活動對年徑流也有影響。人類活動對年徑流的影響，包括直接與間接兩個方面。直接影響如跨流域引水，將本流域的水量引到另一流域，或?qū)⒘硪涣饔虻乃奖玖饔颍贾苯佑绊懞哟ǖ哪陱搅髁?。二、年徑流分析計算的目的年徑流分析計算是水資源利用工程中最重要的工作之一。設(shè)計年徑流是衡量工程規(guī)模和確定水資源利用程度的重要指標(biāo)。推求不同保證率的年徑流量及其分配過程，就是設(shè)

5、計年徑流分析計算的主要目的。設(shè)計保證率：水資源利用工程包括水庫蓄水工程、供水工程、水力發(fā)電工程和航運工程等，其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，用保證率表示，反映對水利資源利用的保證程度，即工程規(guī)劃設(shè)計的既定目標(biāo)不被破壞的年數(shù)占運用年數(shù)的百分比。破壞率：水資源利用程度，在分析枯水徑流和時段最小流量時，還可用破壞率，即破壞年數(shù)占運用年數(shù)的百分比來表示，在概念上更為直觀。保證率和破壞率的換算：設(shè)保證概率為p，破壞概率為q，則p1-q。三、年徑流系列的一致性和代表性分析（一）年徑流系列的一致性分析應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計法進行年徑流的分析計算時，一個重要的前提是年徑流系列應(yīng)具有一致性。就是說組成該系列的流量資料，都是在同樣的氣候條件、

6、同樣的下墊面條件和同一測流斷面上獲得的。其中氣候條件變化極為緩慢，一般可以不加考慮。人類活動影響下墊面的改變，有時卻很顯著，為影響資料一致性的主要因素，需要重點進行考慮。測量斷面位置有時可能發(fā)生變動，當(dāng)對徑流量產(chǎn)生影響時，需要改正至同一斷面的數(shù)值。（二）年徑流系列的代表性分析年徑流系列的代表性，是指該樣本對年徑流總體的接近程度，如接近程度較高，則系列的代表性較好，頻率分析成果的精度較高，反之較低。樣本對總體代表性的高低，可通過對二者統(tǒng)計參數(shù)的比較加以判斷。但總體分布是未知的，無法直接進行對比，只能根據(jù)人們對徑流規(guī)律的認(rèn)識以及與更長徑流、降水等系列對比，進行合理性分析與判斷。常用的方法如下：1進

7、行年徑流的周期性分析。對于一個較長的年徑流系列，應(yīng)著重檢驗它是否包括了一個比較完整的水文周期，即包括了豐水段(年組)、平水段和枯水段，而且豐、枯水段又大致是對稱分布的。2與更長系列參證變量進行比較。參證變量系指與設(shè)計斷面徑流關(guān)系密切的水文氣象要素，如水文相似區(qū)內(nèi)其他測站觀測期更長，并被論證有較好代表性的年徑流或年降水系列。四、年徑流的頻率分析水文要素頻率分析的通用方法，在前面已有詳細(xì)闡述，此處重點針對年徑流的特點，補充介紹一些應(yīng)予注意的事項。（一）年徑流的年度選擇日歷年度：當(dāng)年徑流資料經(jīng)過審查、插補延長、還原計算和資料一致性和代表性論證以后，應(yīng)按逐年逐月統(tǒng)計其徑流量，組成年徑流系列和月徑流系列

8、。這些數(shù)據(jù)絕大部分可自水文年鑒上直接引用，但須注意水文年鑒上刊布的數(shù)字是按日歷年分界的，即每年l-12月為一個完整的年份。水文年度：在計算流域水量平衡關(guān)系時，最好采用水文年度。一個水文年度內(nèi)的徑流應(yīng)該是該水文年度的降水所產(chǎn)生的。水利年度：在水資源利用工程中，為便于水資源的調(diào)度運用，常采用水利年度，有時亦稱為調(diào)節(jié)年度。它不是從1月份開始，而是將水庫調(diào)節(jié)庫容的最低點作為一個水利年度的起始點，周而復(fù)始加以統(tǒng)計，建立起一個新的年徑流系列。當(dāng)年徑流系列較長時，用上述日歷年度、水文年度或水利年度所獲得的系列做出的頻率分析成果是很接近的。（二）線型與參數(shù)估算經(jīng)驗表明，我國大多數(shù)河流的年徑流頻率分析，可以采用

9、P-型頻率分布曲線，但規(guī)范同時指出，經(jīng)分析論證亦可采用其他線型。P-型年徑流頻率曲線有三個參數(shù)，其中均值一般直接采用矩法計算值；變差系數(shù)可先用矩法估算，并根據(jù)適線擬合最優(yōu)的準(zhǔn)則進行調(diào)整；偏態(tài)系數(shù)一般不進行計算，而直接采用的倍比。在進行頻率適線和參數(shù)調(diào)整時，可側(cè)重考慮平、枯水年份年徑流點群的趨勢。五、年徑流資料的審查分析（一）資料可靠性分析資料的可靠性審查是要鑒定原始資料的可靠性程度。流量測驗整編資料是年徑流計算的依據(jù)。為保證計算成果的質(zhì)量，應(yīng)在了解原測驗整編方法的基礎(chǔ)上，通過必要的分析計算，審查，驗證原整編成果，如上下游水量平衡檢查，年降雨徑流關(guān)系分析等。如果發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)會同原整編刊印單位進一

10、步審查。如在測驗誤差幅度以內(nèi)，且對設(shè)計值影響不大，可以不改。如有明顯誤差或系統(tǒng)誤差，應(yīng)作必要的修正。通過資料可靠性審查，對歷年實測徑流資料的可靠程度（誤差幅度）應(yīng)有一明確評價。（二）資料一致性分析頻率計算中所用的統(tǒng)計系列應(yīng)由同一成因的資料組成。對于年徑流資料來所，資料的一致性表現(xiàn)在流域氣候條件和下墊面條件的穩(wěn)定性上。當(dāng)氣候條件或下斷面有顯著變化時，資料的一致性就會遭到破環(huán)。一般認(rèn)為，影響年徑流的因數(shù)中，流域氣候條件變化是緩慢的，即從短短幾十年或幾百年來看，可認(rèn)為是相對穩(wěn)定的。但下斷面條件卻可能由于人類活動而有顯著變化。例如上游修建了引水工程，則工程建成后下游實測徑流資料的一致性便遭到破環(huán)。遇此

11、情況，應(yīng)將引水工程修建后的資料進行還原計算，修正到工程建造前的同一基礎(chǔ)上。如果下墊面條件的變化不顯著，則不必進行修正。年徑流設(shè)計值原則上應(yīng)為天然徑流設(shè)計值，即要求還原到同一成因基礎(chǔ)的天然狀態(tài)。（三）資料代表性分析資料代表性是指樣本資料的統(tǒng)計特性能否很好的反映總體的統(tǒng)計特性。若樣本對總體的代表性不好，就會給計算成果帶來誤差。1長短系列統(tǒng)計參數(shù)對比分析由于總體的概率分布是未知的，代表性的鑒別一般只能通過與更長期的系列作比較來衡量。一般分析資料代表性的方法是：設(shè)某站具有n年的實測資料年徑流資料，為了檢驗著這一資料系列的代表性，可在同一氣候區(qū)內(nèi)，選擇下墊面條件相似且具有長系列年徑流資料的測站作參證站，

12、來進行對比分析。上述方法是基于這樣兩個假定：長系列的代表性比短系列的代表性高，因而可以長系列為基礎(chǔ)來檢驗短系列的代表性。同一氣候區(qū)內(nèi)，參證站與設(shè)計站年徑流量的時序變化具有相當(dāng)高的一致性，因而可以把參證站的代表期直接移用于設(shè)計站。2累積平均統(tǒng)計分析累積平均統(tǒng)計分析是對具有長系列的年徑流量，自現(xiàn)在起逐年依次逆時序按下式計算累積均值：1=W12=1/2（W1+ W2）n=1/n（W1+ W2+ Wn）式中：1，2，n年徑流量累積均值；W1，W2，Wn自現(xiàn)在起依次逆時序各年的年徑流量；n資料年數(shù)。以年徑流量累積均值與時間（年）點繪成的關(guān)系線稱為累積均值過程線。該過程線反映了年徑流量的豐枯變化，它隨著時間的增長，變幅越來越小，變化趨勢穩(wěn)定。達到穩(wěn)定時間的長短與豐枯變化及變幅有關(guān)，在一定程度上反映了資料系列的代表性。一般認(rèn)為參證站累積均