水资源系统分析第六讲剖析讲课稿.ppt

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1、水资源系统分析第六讲剖析6.1河川径流计算6.1.1什么是河川径流计算？为什么要计算河川径流？河川径流计算是指根据实测的水文资料，通过分析和计算，得到符合模拟模型要求的、代表流域时间和空间分布特征的水文系列的过程。河川径流计算是建立模拟模型的前提和基础。6.1.2河川径流计算的时段划分水资源规划方案中，当涉及在时间和空间上对天然流量进行分配时，通常不用日流量或周流量，而用旬、月流量就已足够了。在这种分析中所考虑的最短时段，通常不少于水流从流域的上游端到下游端所需的汇流时间。合适的模拟时段数以及每个模拟时段的长度，取决于水文的变化(即天然流量的变化)

2、以及可用计算时间。6.1.3天然河川径流量计算方法在任一特定点上，可能抽用和存蓄的水量在某种程度上是该点可用水量的函数。每一时段、每一个点的流量，必须根据一个或多个附近测点的实测流量数据进行计算。计算流量所使用的方法取决于流域集水区的特性，湿润区和干旱区有所不同。在湿润地区，一般在整个流域中的集水区是均匀分布的，旬、月降水量的空间分布，在流域的各部分也变化不大。在这种情况下，在任意一点s处的计算流量可根据该点以上的集水区面积和最近的或最有代表性的测点s’的积水面积和流量求得，即任意两点流量之差称为流量增量。利用上式计算流量将得到正的流量增量。在干旱

3、地区，流量增量可能是负的，这表明河流沿下游方向有净的流量损失。这种情况可能是河流发源于多雨地区，而流入少雨区域。在这种干旱地区，可能没有径流进入河流，而沿河道却有相当大的水量蒸发和渗入地下的损失。对于不清楚河流突然转入地下的地点而只考虑其均匀水量损失的河道，在s点处的某个特定时段t的平均流量是距它最近的或最具有代表性的测点流量的函数，也是该点s和点s’之间河道长度的函数。似定长度乙沿下游方向为正，则计算干旱地区流量的一种方法是使用指数衰减函致:参数ßt取决于集水区域的特性和时段t的长度。可根据沿集水区干旱地区各测站的河道长度及平均流且计算而得。当使

4、用这个方法计算刀ßt时，每个时段应有足够的长度，以平均时段内土壤含水最的短期随机变化。否则，用于计算这些参数的数据点的分布可能过于离散。对于高程变化很大，因而降水和径流分布变化也很大的流域，上述两个公式都不适用。在这种情况下，如能推导出年平均流量与集水面积和高程之问的关系，就可计算算任一非侧点s的年平均流量。把计算的s点处的年平均流量且乘以每一时段流量对年流量的比率，得出该点每时段平均流量的估计值。另外，多点加权平均计算流量的方法也经常所用。例如，对于有n个测点的计算点u，可以采用下式计算：6.1.6河川径流的随机生成技术由于河川径流实际上是一个随

5、机过程，因此，随机生成技术在河川径流的计算中应用广泛。河川径流的随机生成技术主要包括：统计的河川径流模型自回归马尔可夫模型自回归滑动平均模型多站模型多时段多站模型根据降水资料生成河川径流6.1.4河川径流计算面临的挑战（现代水资源规划若干问题之一）生产实践中常用的河川径流计算方法是“还原法”，即：天然径流量＝实测径流量＋还原量还原量是指被人类生产生活消耗的水量，通常采用调查的方法得到。随着人类活动的加剧，许多地区特别是干旱半干旱地区流域下游径流实测值持续减少，衰减到天然径流的50%甚至更少时，水文“还原”便产生了一个本质性的变化：原本在总径流量中占

6、次要成分的“还原量”，成为总径流量中的主体部分。从而产生了“还原失真”与“还原失效”两个问题。“还原失真”与“还原失效”是两个不同性质的问题。“还原失真”是指还原分析中的误差扩大化引起的水文系列失真；“还原失效”则是指传统还原分析无法解释某些水文下垫面的变化导致水文循环规律变化这一现象。6.1.5分布式水文模型用于河川径流计算分布式水文模型从产汇流机理出发，依据物理学上质量、动量与能量守恒定律以及流域产汇流的特性，导出描述地表径流和地下径流的偏微分方程组，较为具体地描述了流域下垫面空间分布特性与产流能力之间的因果关系，对于人类活动所引起的水文过程变

7、化比较敏感并且能够予以反映。因此，采用分布式流域水文模型对水文系列进行一致性修正是可行的。6.2供水水库的库容计算水库库容可根据共作用，主要分成三部分:(1)用于供水与调节河流流量的有效库容(2)用于淤积泥沙、发展旅游事业或水力发电所要求的死库容;(3)为减轻下游的洪水灾害而预留的防洪库容。水库库容的这些部分常可单独地模拟，然后把他们叠加在一起决定水库的总库容。6.2.1兴利库容累计曲线分析Rippl在1938年最早提出的方法。此法就是要寻求一系列特定的水库泄流量Rt和已知的历史入流量或模拟入流量Qt的最大正累计差。当整个观测期水库泄流量之和不超过

8、水库入流量之和时，可使用下述方法。式(5-7)是一个等价于各种图解方法的解析公式。这些图解方法类似于RIPPL原先提出的寻