水利水電工程水文計算規(guī)范

中華人民共和國水利行業(yè)標準2020-07-24發(fā)布2020-10-24實施中華人民共和國水利部發(fā)布計算規(guī)范》等3項水利行業(yè)標準的公告2020年第11號替代標準號發(fā)布日期實施日期1規(guī)范23品服務(wù)總則2020年7月24日——SL278—2002本標準主要起草人：王俊陳劍池徐高洪徐長江邴建平邵駿戴明龍賈建偉劉偉郭海晉王鐵鋒劉翠杰本標準在執(zhí)行過程中，請各單位注意總結(jié)經(jīng)驗，積累資料，隨時將有關(guān)意見和建議反饋至水利部國際合作與科技司(通信地址：北京市西城區(qū)白廣路二條2號；郵政編碼：100053;電話電子郵箱：bzh@),以供今后修訂 1 32.1基本資料搜集整理 32.2基本資料復(fù)核評價 3 53.1徑流分析計算的基本要求 53.2徑流系列的一致性處理 53.3徑流資料插補延長 63.4徑流系列代表性分析 3.5徑流分析計算 83.6枯水徑流分析計算 93.7冰雪融水補給地區(qū)徑流分析計算 3.8巖溶地區(qū)徑流分析計算 4.1懸移質(zhì)泥沙分析計算 4.2推移質(zhì)泥沙分析計算 5水位和水位流量關(guān)系 5.1江河水位分析計算 5.2潮水位分析計算 5.3水位流量關(guān)系擬定 6氣象要素、水面蒸發(fā)、水溫和冰情 6.1主要氣象要素統(tǒng)計分析 6.2水面蒸發(fā)分析計算 6.3水溫分析計算 206.4冰情分析計算 207水文測報系統(tǒng) 附錄A主要水文地質(zhì)參數(shù) 25附錄B水溫分析計算 27附錄C冰情分析計算 29 3511.0.3水文計算應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計要求，包括下列全部或部分1.0.4水文計算應(yīng)深入調(diào)查研究，搜集、整理、復(fù)核基本資料和有關(guān)信息，并分析水文特性及人類活動對水文要素的232.1基本資料搜集整理2.2基本資料復(fù)核評價453.1徑流分析計算的基本要求3.2徑流系列的一致性處理域引(調(diào))水量等。應(yīng)按公式(3.2.3)水量平衡方程式計算。也可采用降雨徑流模6W?——實測徑流量；W?——跨流域引(調(diào))水量，引出為“十”,引入為“—”;2當水土保持、地下水和礦產(chǎn)開采、城鎮(zhèn)化等下墊面因素3.2.4徑流系列的一致性處理應(yīng)逐年、逐月(旬)進行。逐年處理所需資料不足時，可按人類活動措施的不同發(fā)展時期采用豐、平、枯水典型年進行估算。逐月(旬)處理所需資料不足3.2.5對一致性處理成果應(yīng)從單項指標、定額和分項水量，上下游、干支流和地區(qū)間的水量平衡，降雨徑流關(guān)系等方面，檢查3.3徑流資料插補延長3.3.1設(shè)計依據(jù)站實測徑流系列不足30年，或雖有30年但系列代表性不足時，應(yīng)進行插補延長。插補延長年數(shù)應(yīng)根據(jù)參證站資料條件、插補延長精度和設(shè)計依據(jù)站系列代表性要求73.4徑流系列代表性分析83.5.1徑流頻率計算依據(jù)的資料系列應(yīng)在30年以上。徑流的統(tǒng)3.5.2在連序徑流系列中，按大小次序排列的第m項的經(jīng)驗頻率應(yīng)按公式(3.5.2)數(shù)學(xué)期望公式計算。式中pm——第m項徑流的經(jīng)驗頻率；3.5.3徑流頻率曲線的線型應(yīng)采用皮爾遜Ⅲ型。經(jīng)分析論證，系數(shù)C?表示。統(tǒng)計參數(shù)可用矩法等方法初估，用適線法調(diào)整確定。適線時，應(yīng)在擬合點群趨勢的基礎(chǔ)上，側(cè)重考慮3.5.5當工程地址與設(shè)計依據(jù)站的集水面積相差不超過15%,積比推算工程地址的徑流量。當兩者集水面積相差超過15%,或雖不足15%,但區(qū)間降水、下墊面條件與設(shè)計依據(jù)站以上流代表年的徑流資料作為設(shè)計依據(jù)。代表段的徑流系列應(yīng)包含豐、平、枯水年在內(nèi)的一個或多個完整的周期，且其年徑流的均值、變差系數(shù)應(yīng)與長系列接近。代表年應(yīng)選擇測驗精度較高的年份，93.6枯水徑流分析計算3.7冰雪融水補給地區(qū)徑流分析計算3.7.1設(shè)計流域冰川覆蓋率大于5%或受冰雪融水影響的設(shè)計可用氣溫與徑流相關(guān)，或降水、氣溫等與徑流相關(guān)進行插補3.8巖溶地區(qū)徑流分析計算系數(shù)相差20%以上，且徑流年內(nèi)分配有明顯差異，或設(shè)計依據(jù)站以上流域地下分水線與地面分水線的控制面積相差20%以上3.8.3巖溶地區(qū)的徑流還原計算，除按3.2節(jié)的規(guī)定執(zhí)行外，3.9地下水分析計算4.1懸移質(zhì)泥沙分析計算5泥沙來源、地區(qū)分布、水沙關(guān)系及人類活動影響調(diào)查1懸移質(zhì)泥沙系列較長時可按3.4.2條1款的規(guī)定評價長4.2推移質(zhì)泥沙分析計算5.1江河水位分析計算5.1.4水位經(jīng)驗頻率，應(yīng)按公式(3.5.2)計算。5.2潮水位分析計算5.2.3設(shè)計依據(jù)站實測潮水位系列有5年以上，但不足30年5.3水位流量關(guān)系擬定2受下游變動回水影響的河段，可擬定以下游頂托水位6.1主要氣象要素統(tǒng)計分析6.1.4氣象要素特征值的統(tǒng)計系列不宜少于30年。系列較短6.2水面蒸發(fā)分析計算2E-601型蒸發(fā)器和口徑為20cm、80cm蒸發(fā)器觀測資6.4.6工程冰情可采用下列途徑分析計算：2缺乏實測資料時，可參照鄰近地區(qū)工程興建前后冰情變6.4.7冰情分析計算成果，應(yīng)從計算方法、地區(qū)綜合分析等方7水文測報系統(tǒng)7.1施工期水文測報規(guī)劃4編制投資概(估)算。7.2運行期水文自動測報系統(tǒng)辨力、通信頻段和信道帶寬、系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性等技術(shù)附錄A主要水文地質(zhì)參數(shù)中細砂中砂中粗砂A.0.3不同巖性滲透系數(shù)K,見表A.0.3。分區(qū)7Ym地區(qū)和內(nèi)陸河灌溉區(qū)亞黏土、表A.0.2(續(xù))分區(qū)7ym半濕潤表A.0.3不同巖性滲透系數(shù)K中砂系數(shù)K0.02~0.2~20~50~80~B.0.1水庫水溫分布類型可按公式(B.0.1)指標判別。α=W/V(B.0.1)式中α——判別系數(shù)；W——多年平均年徑流量，m3;V——總庫容，m3。a<10時為分層型；α>20時為混合型；10≤a≤20時為過渡型。B.0.2垂向水溫分布可按公式(B.0.2-1)~4)計算：式中Ty——從庫水面計水深為y處的月平均水溫，℃;T?——庫表面月平均水溫，℃,可根據(jù)設(shè)計水庫庫區(qū)的氣溫并利用氣候條件相似同類水庫的氣溫—庫表水溫關(guān)系求得，也可用已建水庫庫表水溫與緯度的關(guān)系插補；n、x——與m有關(guān)的參數(shù)；Tb——庫底月平均水溫，℃,對于分層型水庫，各月庫底水溫與其年值差別甚小，可用年值代替；對于過渡型和混合型水庫，各月庫底水溫可用公式表B.0.2庫底水溫計算公式中的參數(shù)T、K′9KC.1.1天然河道冰厚增長可用公式(C.1.1)計算：t——日平均氣溫，℃,從穩(wěn)定轉(zhuǎn)負日起算；n——計算天數(shù)；k——經(jīng)驗系數(shù)，東北地區(qū)k=2.0～2.3,華北地區(qū)k=α——經(jīng)驗指數(shù)，東北地區(qū)α=0.50～0.56,華北地區(qū)α=C.1.2天然河道最大冰厚可用公式(C.1.2)計算：式中hm——冰期最大冰厚，cm;C.2.1秋季流冰花總量可按水文學(xué)法用公式(C.2.1-1)～公Qg=KηBVghg式中W——秋季流冰花總量，密實體，10?m3;Qg——計算斷面日平均冰花流量，密實體，m3/s;K——冰花密實體折算系數(shù)；η——日平均流冰疏密度，以冰花面積占敞露河面面積十分率表示；B——斷面敞露水面寬，m;Vg——日平均冰花流動速度，可用平均水面流速代替，y,——結(jié)晶冰容重，一般近似地取0.917g/cm3;n——流冰花天數(shù)。C.2.2河段日產(chǎn)冰量可按熱平衡分析法用公式(C.2.2-1)、公式(C.2.2-2)估算：式中Q——計算河段日產(chǎn)冰量，密實體，m3/d;B—計算河段平均水面寬，m;335——結(jié)冰潛熱，MJ/t;S?——太陽散射輻射熱；S?——反射輻射熱損失；S?——水面有效輻射熱；S?——水面對流熱損失；S?——河床與水流間的熱量交換；S?——水流動力加入熱量；S1o——降水進入河中的熱交換量。C.2.3當流冰歷時加長，兩岸岸冰不斷增寬時，河段敞露度β和計算河段平均水面寬B也應(yīng)變化。C.3零溫斷面位置的計算C.3.1零溫斷面位置應(yīng)為出庫斷面(如水電站尾水斷面)至零溫斷面的距離。C.3.2零溫斷面位置可采用公式(C.3.2)計算：式中Lo——出庫斷面至零溫斷面的距離，km;Q——水庫下泄日平均流量，m3/s;標準用詞必須應(yīng)宜允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)不宜可SDJ214—83(試行)本標準主要起草人：金蓉玲郭海晉楊玉榮熊明張有芷余開金徐高洪陳劍池榮鳳聰蔣鳴楊永德黎書銓1總則 2基本資料 4泥沙 555水位和水位流量關(guān)系 6氣象要素、水面蒸發(fā)、水溫和冰情 7水文測報系統(tǒng) 782.1基本資料搜集整理2.2基本資料復(fù)核評價2.2.4我國的流量測驗，20世紀50年代中期以前一般采用浮3.1徑流分析計算的基本要求3.2徑流系列的一致性處理流及其過程發(fā)生明顯變化，需要對受影響的部分進行一致性3.2.2一般情況下，農(nóng)業(yè)耗水需要根據(jù)灌溉面積、灌溉定額、5%,可認為影響較小。蓄水工程的蓄變量可按水位和容積曲線3.3徑流資料插補延長3.3.1隨著我國水利水電建設(shè)的發(fā)展，20世紀50、60年代以3.3.2徑流系列的插補延長，一般根據(jù)資料條件采用不同的3.4徑流系列代表性分析3.4.2徑流系列的代表性分析，可根據(jù)資料條件采用不同的列具有代表性，從而認為與短系列降水資料同步的設(shè)計依據(jù)站徑流系列也具有代表性。3.4.3通過分析檢查，發(fā)現(xiàn)系列偏豐或偏枯時，可參照參證站長、短系列的比例關(guān)系，修正徑流計算成果。當難以修正時，要對計算成果加以說明。3.5.1我國現(xiàn)有水文站觀測系列多數(shù)超過30年，即使觀測系列不足30年，也可通過插補延長達到要求。統(tǒng)計時段根據(jù)工程設(shè)計的要求確定。對水電工程，年水量和枯水期水量決定著發(fā)電效益，采用年或枯水期作為統(tǒng)計時段；而灌溉工程則要求灌溉期或灌溉期各月作為統(tǒng)計時段等。3.5.2～3.5.4洪水頻率計算中的經(jīng)驗頻率公式、頻率曲線線型及參數(shù)估計方法，在SL44中均有詳細說明，其基本原則適用于徑流頻率計算。唯在適線時，在擬合點群趨勢的基礎(chǔ)上，洪水頻率曲線側(cè)重考慮大洪水點據(jù)，而徑流頻率曲線一般側(cè)重考慮平、枯水年的點據(jù)。對于實測或調(diào)查的特枯水年徑流，其經(jīng)驗頻率pm可按公式(1)計算：式中Pm——第M項特枯徑流的經(jīng)驗頻率；M——特枯徑流序位；a——特枯徑流個數(shù)。3.5.5推算工程地址設(shè)計徑流量時，當工程地址和設(shè)計依據(jù)站集水面積超過15%,或區(qū)間降水、下墊面條件差異較大時，不能簡單地按面積比推算工程地址的徑流量，需考慮降水和徑流系數(shù)等的差別進行改正。3.5.6本次修訂強調(diào)了代表段的徑流系列要具有完整的周期。在分析再分析降水數(shù)據(jù)的適用性基礎(chǔ)上，通過水文模型模擬3.6枯水徑流分析計算3.7冰雪融水補給地區(qū)徑流分析計算覆蓋率、冰川物質(zhì)平衡水平、冰川融水徑流占總徑流的比重、狀況，積雪高程分布和消融面積的季節(jié)變化特征等方面的3.8巖溶地區(qū)徑流分析計算3.8.5巖溶地下水運動分管道流(南方居多)和滲透流(北方居多)兩種類型。前者地表和地下水轉(zhuǎn)換頻繁，儲水空間調(diào)蓄能力較差；后者徑流過程滯后降雨過程的時間較長，調(diào)蓄能力較強，年內(nèi)分配較前者均勻。巖溶地區(qū)徑流與非巖溶地區(qū)徑流相比較，具有相對穩(wěn)定，年內(nèi)分配相對均勻的特點。因此，在利用上下游及鄰近流域參證站推求設(shè)計依據(jù)站徑流年內(nèi)分配時，需考慮兩者徑流類型和溶洞、暗河的調(diào)蓄能力的差異，特別是對枯季徑流的影響。流域內(nèi)溶洞、暗河的調(diào)蓄能力可通過調(diào)查、測量等方法確定。3.8.6非閉合流域徑流參數(shù)換算為閉合流域相應(yīng)參數(shù)的計算公式見公式(2)和公式(3):式中W?——流域閉合情況下的多年平均徑流量，m3;W!——流域非閉合情況下的多年平均徑流量，m3;“—”,虧水時取“十”;C——流域閉合情況下的變差系數(shù)；C!——流域非閉合情況下的變差系數(shù)，據(jù)實測資料計算。3.9.1本標準地下水資源量分析計算的對象為與大氣降水、地表水有直接聯(lián)系的潛水(含微承壓水),當工程需要時，也可包括承壓水。分析計算內(nèi)容為補給量、排泄量和可開采量，可根據(jù)設(shè)計要求選定。在北方平原區(qū)，地下水過度開采影響了補給量和排泄量的關(guān)系，需分析其影響。3.9.2地下水資源量分析計算所需搜集的資料中，含水層特征包括地質(zhì)構(gòu)造、包氣帶及開采含水層巖性組成、厚度和空間位置等；地下水動態(tài)觀測資料是指地下水水位、水溫、水質(zhì)等。3.9.3在地下水資源量計算中，首先按地形地貌特征劃分出平原區(qū)和山丘區(qū)，稱一級計算區(qū)。再根據(jù)次級地形地貌特征、地層巖性及地下水類型，將山丘區(qū)劃分為一般山丘區(qū)和巖溶山區(qū)；將平原區(qū)劃分為一般平原區(qū)、內(nèi)陸盆地平原區(qū)、山間平原區(qū)和沙漠區(qū)，稱二級計算區(qū)。最后根據(jù)水文地質(zhì)條件將二級計算區(qū)劃分為若干水文地質(zhì)單元。以上分區(qū)可根據(jù)工程的具體情況，簡化或3.9.4主要水文地質(zhì)參數(shù)包括給水度、降水入滲補給系數(shù)、潛水蒸發(fā)系數(shù)、渠系滲漏補給系數(shù)、灌溉入滲補給系數(shù)、含水層滲透系數(shù)等，其定義如下：給水度μ,是含水層給水和蓄水能力的一個指標，在數(shù)值上等于飽和巖土層在重力作用下自由排出的水的體積與巖土層體積的比值。降水入滲補給系數(shù)α,是降水入滲補給的地下水量與其相應(yīng)降水量的比值。潛水蒸發(fā)系數(shù)C,是潛水蒸發(fā)量與其相應(yīng)水面蒸發(fā)量(E-601型蒸發(fā)器觀測值)的比值。渠系滲漏補給系數(shù)m,是渠系滲漏補給地下水量與渠首引水總量的比值，用公式(4)計算：Qj——經(jīng)由渠系輸送到田間的凈灌水量，m3;Qs——除補給地下水外的全部損失量，m3;包括水面蒸發(fā)損失、滋潤土壤損失、浸潤帶蒸發(fā)損失等。灌溉入滲補給系數(shù)β,是田間灌溉水入滲補給地下水量與凈灌溉水量的比值。含水層滲透系數(shù)K,是水力坡度(又稱水力坡降)等于1時的滲流速度(m/d)。水文地質(zhì)參數(shù)是地下水資源量計算最主要的基礎(chǔ)資料。確定(中國水利水電出版社，2014年)的附表5-1、附表5-2和附表5-3。3.9.7地下水可開采量是指在經(jīng)濟合理、技術(shù)可能、不造成地4.1懸移質(zhì)泥沙分析計算水土保持措施等人類活動，分析泥沙來源、地區(qū)分布和水沙4.1.2一般采用滑動平均等方法對泥沙系列進行兩者是不同的概念。通常采用輸移比將侵蝕模數(shù)轉(zhuǎn)換成輸沙4.2推移質(zhì)泥沙分析計算5.1江河水位分析計算5.1.5水位數(shù)值與基面高程有關(guān)，若數(shù)值較大，一般不直接采用水位進行頻率計算。河底高程接近基面零點高程時，可直接采5.1.6本條為新增條文。受頂托影響河段的洪水遭遇及沿海地區(qū)洪潮遭遇規(guī)律分析原則和方法，可參照GB/T50805《城市防5.1.7設(shè)計水位計算成果，可從實測或調(diào)查的水面線、水位流量關(guān)系曲線及不同方法的計算成果等方面分析比較，檢查其合5.2潮水位分析計算5.2.2設(shè)計依據(jù)站有30年以上潮水位資料系列時，需在一致性求，按年最大(年最小)值法選取高、低潮水位。對歷史上出現(xiàn)的特高、特低潮水位，注意特高潮水位時有無漫5.2.3本條參照GB/T51015《海堤工程設(shè)計規(guī)范》編寫，采用極值同步差比法應(yīng)按公式(5)計算：式中hsx、hsy——參證站和設(shè)計依據(jù)站的設(shè)計高(低)潮水Rx、Ry——參證站和設(shè)計依據(jù)站的同期各年年最高(低)潮水位的平均值與平均海平面的差值；具有連續(xù)3個月以上，包含有增水的短期潮水位觀測資料，5.2.4根據(jù)我國濱?；蚋谐焙佣?7個站潮水位資料分析，皮爾在GB/T51015中，設(shè)計潮(水)位頻率分析的線型，在受實測潮水位值過小(甚至出現(xiàn)負值),一般將潮水位加上一位)和相應(yīng)的高低潮水位(或高高潮水位)及漲潮歷時、落潮歷頻率高高潮水位(或高低潮水位)相接近的若干次潮水位過程，5.2.7設(shè)計高、低潮水位計算成果，可通過本站與地5.3水位流量關(guān)系擬定5.3.3水位觀測和流量測驗需符合GB/T5011受洪水漲落而產(chǎn)生附加比降影響的繩套曲線，可通過6.1主要氣象要素統(tǒng)計分析為歷年10min平均最大風速及其風向，摘自自記記錄，需要給6.2水面蒸發(fā)分析計算C,值在0.08～0.15,用10年以上資料系列計算多年平均年、月口徑、80cm口徑(20世紀50年代有些站用FFH-3000型)蒸因此，規(guī)定可用20m2蒸發(fā)池資料直接計算水庫年、月水面蒸2采用E-601型觀測資料、20cm口徑和80cm口徑大水體的水面蒸發(fā)量折算系數(shù)見表1。從本次延長系列后的營88氣候區(qū)省(自治區(qū)、直轄市)站名123456789中溫帶遼寧—二龍山內(nèi)蒙古紅山巴彥高勒哈地坡一暖溫帶官廳山東南四湖二級湖閘 陸水88氣候區(qū)省(自治區(qū)、直轄市)站名123456789宜昌東湖東溪口中亞古田廣東廣州高原氣候區(qū)白地合蒸發(fā)實驗及氣象觀測資料，建立了地區(qū)經(jīng)驗公式，可用于計算不同氣候區(qū)水庫水面蒸發(fā)量。(1)蒸發(fā)實驗站資料分析的經(jīng)驗公式。根據(jù)豐滿、營盤、桓仁、官廳、三門峽、重慶、東湖、宜興、太湖、羅桐埠、東溪口、古田、廣州等13站確定的公式見公式(6):根據(jù)紅山、三盛公、上銓、哈地坡、白地、拉薩大橋等6站確定的公式見公式(7):重慶實驗站確定的公式見公式(8):古田實驗站確定的公式見公式(9):陽朔實驗站確定的公式見公式(10):式中eo——根據(jù)水面溫度求得的飽和水汽壓，hPa;E?o——20m2蒸發(fā)池的日蒸發(fā)量，mm;E漂——漂浮蒸發(fā)器日蒸發(fā)量，mm。(2)普通氣象觀測資料分析的經(jīng)驗公式。官廳水庫的經(jīng)驗公式見公式(11):式中E——E-601型蒸發(fā)器月蒸發(fā)量，mm;D——月空氣飽和差，hPa,為月內(nèi)飽和差的累積值。云南滇池的經(jīng)驗公式見公式(12):的分布參見圖1,庫底各月平均水溫與庫底年平均水溫差異較(B.0.2-4)是中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司(原水利部圖1庫底年平均水溫沿緯度分布圖6.4.1我國西部和北部地區(qū)的河、湖水體，冬季會出現(xiàn)冰情，6.4.3我國長期進行多項目冰情觀測的水文測站不多，有些冰情特征值變化較穩(wěn)定，20年觀測資料已有一定代表性。當系列不足20年，或雖有20年，但設(shè)計斷面所在河段冰情復(fù)雜，觀測資料未能觀測到有關(guān)的冰塞、冰壩和冰情極值等資料時，要進行冰情實地調(diào)查。冰情調(diào)查內(nèi)容主要是冰情特征中的極值，不同開河形式的出現(xiàn)幾率，冰塞、冰壩發(fā)生的時間、地點、規(guī)模、災(zāi)害及成因，調(diào)查時要注意人類活動對冰情的6.4.4用上下游或鄰近流域參證站資料時，需注意兩地水力條件及熱力條件的差異。水力條件主要是流速、流量、水深及急灘、彎道、淺灘等；熱力條件主要是緯度、河流走向、水溫、日照、兩岸山體的遮擋程度和泉水等自然因素，以及比工程地址與編制圖表依據(jù)站之間水力和熱力條件差異進行修陽散射輻射熱S?兩者之和為太陽總輻射，采用設(shè)計地區(qū)的實測資料計算。無實測資料時可采用公式(15)計算：別由圖2、圖3查得。公式(15)未考慮高程訂正，使用時需要注意。圖2J?一時間、緯度關(guān)系圖反射輻射熱損失S?,可用公式(16)計算：式中K——反射率，由表2查得。水面有效輻射熱S?,是水面發(fā)出的長波輻射和水表面吸收的大氣逆輻射之差，可用公式(17)計算：ta——設(shè)計斷面所在河段日平均氣溫，℃。北緯/()11月12月注：摘自M.H.布德科著《地表面熱量平衡》,科學(xué)出版社，1960年。水面蒸