第四章设计径流量的计算精选文档.ppt
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1、本讲稿第一页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 一、基本一、基本概概念念 1.1.河流定河流定义义及其及其组组成成 (1 1)地地表表水水在在重重力力的的作作用用下下,沿沿着着陆陆地地表表面面上上的的线线形形凹凹地地流流动动,并并汇汇集集于于各各级级河河槽槽上上称称为为河河流流。(2 2)构构成成河河流流的的两两个个基基本本要要素素:经经常常或或间间歇歇性性的的水水流流和和河河槽槽(河河床床)。(3 3)河河流流可可分分成成河河源源、上上游游、中中游游、下下游游及及河河口口五五段段。河河源源:河河流流的的发发源源地地。一一般般是是溪溪涧涧、泉泉水水、湖湖泊泊、沼沼泽泽和和冰冰川川。
2、上上游游:连连着着河河源源,河河流流的的上上段段。特特点点:河河谷谷狭狭窄窄、比比降降陡陡、流流量量小小、流流速速大大、冲冲刷刷占占优优势势、河河槽槽多多为为基基岩岩或或砾砾石石、多多急急滩滩、瀑瀑布布。本讲稿第二页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 中中游游:比比降降与与流流速速减减小小、流流量量加加大大、冲冲刷刷淤淤积积不不严严重重、河河槽槽多多为为粗粗沙沙。下下游游:位位于于河河流流的的最最下下一一段段。比比降降与与流流速速更更小小、流流量量更更大大、淤淤积积占占优优势势、多多浅浅滩滩沙沙洲洲、河河槽槽多多细细沙沙或或淤淤泥泥。河河口口:河河流流的的出出口口处处。河河流流注注
3、入入海海洋洋或或湖湖泊泊处处,有有大大量量的的泥泥沙沙淤淤积积形形成成三三角角洲洲。1.1.河流定河流定义义及其及其组组成成 一、基本一、基本概概念念 2.2.水系水系 大大小小河河流流构构成成脉脉络络相相通通的的水水流流系系统统称称为为水水系系。直直接接入入海海或或内内陆陆湖湖泊泊的的河河流流叫叫做做干干流流。汇汇入入干干流流的的河河流流叫叫一一级级支支流流;流流入入一一级级支支流流的的称称二二级级支支流流,依依次次类类推推。3.3.流域流域 汇汇集集地地面面水水和和地地下下水水的的区区域域称称为为流流域域。闭闭合合和和非非闭闭合合流流域域?本讲稿第三页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与
4、流域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河系特征根根据据干干流流与与支支流流的的分分布布及及组组合合情情况况的的不不同同,可可分分以以下下4 4种种类类型型:(1 1)扇扇形形水水系系:各各支支流流较较集集中中地地汇汇于于干干流流。流流域域呈呈扇扇形形或或圆圆形形。扇扇形形水水系系在在降降雨雨时时,各各支支流流的的洪洪水水几几乎乎同同时时到到达达流流域域出出口口处处,因因此此,这这种种水水系系很很容容易易发发生生危危害害性性洪洪水水。本讲稿第四页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河系特征(2 2)羽羽状状水水系系:干干流流较较
5、长长,支支流流从从左左右右岸岸相相间间呈呈羽羽状状汇汇入入干干流流。这这种种水水系系由由于于干干流流较较长长,各各支支流流汇汇入入干干流流的的时时间间有有先先有有后后,河河网网汇汇流流时时间间较较长长,调调蓄蓄作作用用大大,洪洪水水过过程程较较为为平平缓缓。(3 3)平平行行水水系系:若若干干近近似似乎乎行行 的的支支流流汇汇入入干干流流。这这种种水水系系的的洪洪水水状状况况与与暴暴雨雨中中心心的的走走向向、分分布布关关系系密密切切,若若暴暴雨雨中中心心由由上上游游向向下下游游移移动动,易易造造成成大大洪洪水水,反反之之则则比比较较平平缓缓。本讲稿第五页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流
6、域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河系特征(4 4)混混合合状状水水系系:大大多多数数河河流流的的水水系系并并不不是是由由单单一一的的某某种种水水系系过过程程,一一般般都都包包括括上上述述两两种种或或三三种种形形式式,把把这这种种由由两两种种以以上上的的水水系系复复合合而而成成的的水水系系为为混混合合状状水水系系。2.2.河河长长 (1 1)从从河河口口到到河河源源,沿沿河河道道溪溪线线量量得得的的距距离离称称为为河河长长,单单位位为为k kmm。河河长长是是确确定定河河流流落落差差、比比降降、汇汇流流时时间间和和流流量量的的重重要要参参数数。(2 2)在在河河槽槽中中各各断断
7、面面的的最最低低点点的的联联线线称称为为溪溪线线,或或中中泓泓线线。本讲稿第六页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河系特征 2.2.河河长长 3.3.河河网网密度密度 单单位位流流域域面面积积内内干干、支支流流的的总总长长度度称称河河网网密密度度。可可用用下下式式计计算算:河河网网密密度度表表示示一一个个地地区区河河网网的的疏疏密密程程度度,是是流流域域中中径径流流发发展展的的标标志志之之一一。河河网网密密度度越越大大,流流域域被被洪洪水水切切割割程程度度越越大大,径径流流汇汇集集较较快快;河河网网密密度度小小,径径流流汇汇集集慢慢,流流
8、域域排排水水不不良良。本讲稿第七页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河系特征 2.2.河河长长 3.3.河河网网密度密度 4.4.河流河流弯弯曲系曲系数数 某某河河流流的的实实际际长长度度与与河河流流直直线线长长度度之之比比称称河河流流的的弯弯曲曲系系数数。它它表表示示河河流流平平面面形形状状的的弯弯曲曲程程度度。弯弯曲曲系系数数越越大大,表表明明河河流流越越弯弯曲曲,径径流流汇汇集集相相对对较较慢慢,对对航航运运及及排排洪洪不不利利。本讲稿第八页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河
9、系特征 2.2.河河长长 3.3.河河网网密度密度 4.4.河流河流弯弯曲系曲系数数 5.5.河流的河流的断断面面 纵纵断断面面:是是指指河河底底高高程程沿沿河河长长的的变变化化,一一般般用用纵纵断断面面图图表表示示。以以河河长长为为横横坐坐标标,河河底底高高程程为为纵纵坐坐标标绘绘制制而而成成的的图图为为河河槽槽的的纵纵断断面面图图。纵纵断断面面图图表表示示河河流流的的纵纵坡坡和和落落差差的的沿沿程程分分布布。本讲稿第九页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 1.1.水系形水系形状状 二、河系特征二、河系特征 2.2.河河长长 3.3.河河网网密度密度 4.4.河流河流弯弯曲系曲系
10、数数 5.5.河流的河流的断断面面 横横断断面面:指指垂垂直直于于流流向向的的断断面面。两两边边以以河河岸岸为为界界,下下面面以以河河底底为为界界。分分单单式式及及复复式式两两种种,单单式式断断面面水水面面宽宽度度随随水水深深的的变变化化没没有有突突变变点点,是是连连续续变变化化的的,而而复复式式断断面面水水面面宽宽度度随随水水深深的的变变化化有有突突变变点点,是是不不连连续续的的。河河流流横横断断面面是是计计算算流流量量的的主主要要依依据据。本讲稿第十页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 二、河系特征二、河系特征 6.6.河流的比降河流的比降 (1 1)河河道道纵纵比比降降:是是
11、指指河河段段落落差差与与相相应应河河段段长长度度之之比比即即单单位位河河长长的的落落差差。用用下下式式计计算算:当当河河槽槽纵纵断断面面呈呈折折线线时时,通通过过下下游游端端断断面面河河底底处处作作一一斜斜线线(A AB B),使使此此斜斜线线以以下下面面积积与与原原河河底底线线以以下下面面积积相相等等。A AB B线线的的坡坡度度即即为为河河槽槽的的平平均均坡坡度度(J J)。L L为为河河长长,l li i为为各各段段河河长长,h hi i为为相相应应各各段段的的河河底底高高程程。(2 2)河河流流横横比比降降:河河流流横横断断面面的的水水面面,一一般般是是横横向向倾倾斜斜或或凹凹凸凸不不
12、平平的的,这这种种河河流流表表面面横横向向的的水水面面倾倾斜斜称称为为横横比比降降。本讲稿第十一页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 三、流域特征三、流域特征 1.1.流域几何特征流域几何特征 流流域域面面积积:流流域域分分水水线线和和出出流流断断面面所所包包围围的的面面积积称称流流域域面面积积,单单位位为为k kmm2 2。(1 1)流域面)流域面积积 测测量量面面积积方方法法:一一般般可可用用求求积积仪仪法法、数数方方格格法法、权权重重法法等等进进行行测测定定。意意义义:流流域域面面积积是是河河流流的的重重要要特特征征。它它不不仅仅决决定定河河流流的的水水量量也也影影响响径径流
13、流的的过过程程。在在其其它它因因素素相相同同时时,流流域域面面积积越越大大,河河流流的的水水量量也也越越大大,对对径径流流的的调调节节作作用用也也大大,洪洪水水过过程程较较为为平平缓缓,枯枯水水流流量量相相对对较较大大;面面积积越越小小,流流量量也也越越小小。本讲稿第十二页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 三、流域特征三、流域特征 1.1.流域几何特征流域几何特征 (1 1)流域面)流域面积积 (2 2)流域)流域长长度和平均度和平均宽宽度度 流流域域长长度度:即即流流域域的的轴轴长长,是是以以河河口口为为中中心心,任任意意长长为为半半径径,画画出出若若干干圆圆弧弧,各各交交流流
14、域域的的边边界界于于两两点点,这这些些弧弧线线中中点点的的连连线线的的长长度度即即为为流流域域长长度度,单单位位k kmm。若若流流域域形形状状不不甚甚弯弯曲曲,且且左左右右岸岸对对称称,可可用用干干流流长长度度或或河河源源到到河河口口的的直直线线距距离离代代替替。流流域域平平均均宽宽度度:指指流流域域面面积积与与流流域域长长度度的的比比值值。本讲稿第十三页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 三、流域特征三、流域特征 1.1.流域几何特征流域几何特征 (1 1)流域面)流域面积积 (2 2)流域)流域长长度和平均度和平均宽宽度度 (3 3)流域)流域形形状状系系数数 流流域域形形状
15、状系系数数(K Ke e):是是流流域域分分水水线线的的实实际际长长度度(l l)与与流流域域同同面面积积圆圆的的周周长长(L L)之之比比。流流域域形形状状与与圆圆的的形形状状相相差差越越大大,K Ke e也也越越大大,流流域域形形状状越越狭狭长长,径径流流变变化化越越平平缓缓。K Ke e值值接接近近于于1 1.0 0时时,流流域域形形状状接接近近圆圆形形,这这样样流流域域易易造造成成大大的的洪洪水水。K Ke e1 1?在在等等面面积积的的几几何何图图形形中中,圆圆的的周周长长最最小小!本讲稿第十四页,共六十七页第一第一节节 河流河流与与流域流域 三、流域特征三、流域特征 1.1.流域几
16、何特征流域几何特征 (1 1)流域面)流域面积积 (2 2)流域)流域长长度和平均度和平均宽宽度度 (3 3)流域)流域形形状状系系数数(K Ke e)(4 4)流域)流域不不对对称称系系数数(K Ka a)K Ke e表表示示流流域域左左右右岸岸面面积积分分布布的的不不对对称称程程度度。K Ke e是是左左右右岸岸面面积积之之差差与与左左右右岸岸面面积积之之和和的的比比值值。计计算算公公式式为为:当当K Ka a愈愈大大时时,流流域域愈愈不不对对称称。左左、右右流流域域面面积积内内的的来来水水也也愈愈不不均均匀匀,径径流流不不易易集集中中,调调节节作作用用越越大大。本讲稿第十五页,共六十七页
17、第一第一节节 河流河流与与流域流域 三、流域特征三、流域特征 1.1.流域地形特征流域地形特征 (1 1)流域平均高度)流域平均高度 流流域域平平均均高高度度是是指指流流域域范范围围内内地地表表平平均均高高程程。可可用用下下式式计计算算:H H0 0=(a a1 1h h1 1+a a2 2h h2 2.+a an nh hn n)/A A式式中中:H H0 0流流域域平平均均高高度度(mm)a ai i相相邻邻两两等等高高线线间间的的面面积积,k kmm2 2h hi i相相邻邻两两等等高高线线的的平平均均高高度度,mm A A流流域域总总面面积积,k kmm2 2本讲稿第十六页,共六十七页
18、第一第一节节 河流河流与与流域流域 三、流域特征三、流域特征 1.1.流域地形特征流域地形特征 (2 2)流域平均坡度)流域平均坡度 又又称称地地面面平平均均坡坡度度,是是坡坡地地漫漫流流过过程程的的一一个个影影响响因因素素,在在小小流流域域洪洪水水汇汇流流计计算算时时,是是一一个个重重要要参参数数。流流域域平平均均坡坡度度按按下下式式计计算算:J J=(a a1 1J J1 1+a a2 2J J2 2.+a an nJ Jn n)/A A式式中中:J J流流域域平平均均坡坡度度J Ji i相相邻邻两两等等高高线线间间的的平平均均坡坡度度a ai i相相邻邻两两等等高高线线间间的的面面积积,
19、k kmm2 2A A流流域域面面积积,k kmm2 2(1 1)流域平均高度)流域平均高度 本讲稿第十七页,共六十七页 1.1.年年径径流量流量 在在一一个个年年度度内内,通通过过河河川川某某一一断断面面的的水水量量,称称为为该该断断面面以以上上流流域域的的年年径径流流量量。它它可可用用年年平平均均流流量量、年年径径流流深深、年年径径流流总总量量或或年年径径流流模模数数来来表表示示。径径流流模模数数?第二第二节节 正常正常径径流量的流量的计计算算 一、基本一、基本概概念及其特点念及其特点本讲稿第十八页,共六十七页 1.1.年年径径流量流量 一、基本一、基本概概念及其特点念及其特点 2.2.年
20、年径径流量的流量的变变化特点化特点 (1)年年内内变变化化:由由以以年年为为周周期期的的汛汛期期与与枯枯季季水水量量所所构构成成,但但各各年年汛汛期期、枯枯季季的的历历时时有有长长有有短短,发发生生有有早早有有迟迟,水水量量有有大大有有小小,不不重重复复,有有偶偶然然性性。(2 2)年年际际变变化化:在在年年际际间间变变化化很很大大,丰丰水水年年径径流流量量可可达达平平水水年年的的2 2-3 3倍倍,枯枯水水年年径径流流量量仅仅为为平平水水年年的的1 1/1 10 0-1 1/5 5。(3 3)年年径径流流量量在在多多年年变变化化中中有有丰丰水水年年组组和和枯枯水水年年组组交交替替出出现现的的
21、现现象象。第二第二节节 正常正常径径流量的流量的计计算算 本讲稿第十九页,共六十七页 1.1.年年径径流量流量 一、基本一、基本概概念及其特点念及其特点 2.2.年年径径流量的流量的变变化特点化特点 3.3.设计设计年年径径流量流量 是是指指相相应应于于某某一一设设计计频频率率的的年年径径流流量量。设设计计年年径径流流是是水水库库、塘塘坝坝设设计计确确定定有有效效库库容容的的一一个个重重要要水水文文依依据据。4.4.多年平均多年平均径径流量流量 年年径径流流量量的的多多年年平平均均值值称称为为多多年年平平均均径径流流量量Q Qn n。5.5.正常年正常年径径流量流量 在在气气候候和和下下垫垫面
22、面基基本本稳稳定定的的条条件件下下,随随着着观观测测年年数数的的增增加加,Q Qn n趋趋向向于于一一个个稳稳定定数数值值,这这个个稳稳定定数数值值称称为为正正常常年年径径流流量量Q Q0 0。第二第二节节 正常正常径径流量的流量的计计算算 本讲稿第二十页,共六十七页(1 1)长长期期实测资实测资料料条条件件 二、正常年二、正常年径径流量的推算方法流量的推算方法(三三种种)1.1.有有长长期期实测资实测资料料时时正常年正常年径径流量的流量的计计算算 实实测测系系列列长长度度:根根据据我我国国河河流流的的特特点点和和资资料料条条件件,一一般般具具有有二二三三十十年年以以上上可可作作为为有有长长期
23、期资资料料处处理理。代代表表性性:一一般般是是指指在在观观测测系系列列中中应应包包含含有有特特大大丰丰水水年年,特特小小枯枯水水年年及及大大致致相相同同的的丰丰水水年年群群和和枯枯水水年年群群。(2 2)正常年)正常年径径流量流量计计算算 算算术术平平均均法法计计算算:Q Q0 0=Q Qi i /n n n n为观测年年数数;Q Qi i为某某年年的的年年径径流流量量。第二第二节节 正常正常径径流量的流量的计计算算 本讲稿第二十一页,共六十七页二、正常年二、正常年径径流量的推算方法流量的推算方法(三三种种)2.2.有短期有短期实测资实测资料料时时正常年正常年径径流量的流量的计计算算 1.1.
24、有有长长期期实测资实测资料料时时正常年正常年径径流量的流量的计计算算 (1 1)短期)短期实测资实测资料料条条件件短短期期实实测测资资料料:是是指指一一般般仅仅有有几几年年或或十十几几年年的的实实测测资资料料,且且资资料料的的代代表表性性较较差差。利利用用算算数数平平均均法法直直接接计计算算会会产产生生很很大大的的误误差差,必必须须把把资资料料系系列列延延长长,提提高高资资料料的的代代表表性性。系系列列展展延延插插补补方方法法:主主要要是是相相关关分分析析法法,即即通通过过建建立立年年径径流流量量与与其其密密切切相相关关的的要要素素(称称为为参参证证变变量量)之之间间的的相相关关关关系系,然然
25、后后利利用用有有较较长长观观测测系系列列的的参参证证变变量量来来展展延延研研究究变变量量年年径径流流量量的的系系列列。(2 2)系列展延)系列展延插插补补方法方法第二第二节节 正常正常径径流量的流量的计计算算 本讲稿第二十二页,共六十七页 2.2.有短期有短期实测资实测资料料时时正常年正常年径径流量的流量的计计算算 1.1.有有长长期期实测资实测资料料时时正常年正常年径径流量的流量的计计算算 (1 1)短期)短期实测资实测资料料条条件件 (2 2)系列展延)系列展延插插补补方法方法 二、正常年二、正常年径径流量的推算方法流量的推算方法(三三种种)(3 3)参参证变证变量量选择选择条条件件 参参
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