流域降雨径流预报中土壤含水量计算分析
在降雨径流类型流域洪水预报工作中，降雨前期流域土壤含水量是个重要分析计算指标，其对预报成果精度起着重要作用。流域降雨前期土壤含水量计算涉及几个重要参数，即折减系数k、蒸发能力Em、流域降雨最大初损值Im，这些参数都需由具体流域实例数据分析求得。文章以西南岔河南岔站为例，对该流域的各项参数进行了实例计算分析，得到了该区域的经验参数范围，为流域洪水预报基础工作夯实了实践基础。
标签：西南岔河流域；降雨径流预报；土壤含水量；参数计算；经验参数范围
前言
在中小流域，由于流域面积较小，往往仅有一处流域出口控制站，在洪水预报时必须利用测站上游流域降雨来预报洪水，这种利用流域上游降雨来预报测站洪水的预报方法称为降雨径流预报。在利用流域降雨预报洪水径流时必须事先确定流域降雨前期的土壤含水量，以便根据不同土壤含水量来分析和计算径流过程，因为在相同的降雨量级时，流域前期土壤含水量不同，其产流量存在较大差异。不同流域之间因流域特性不同，其土壤蒸发和雨水下渗规律也不同，必须具体流域具体计算分析各自的土壤含水量参数。
1 流域平均前期土壤含水量参数计算方法介绍
在某次降雨前流域原有的土壤含水量称为前期土壤含水量。它的大小与本次降雨的下渗损失量直接有关，是影响降雨产流的主要因素。目前，实测的土壤含水量资料很少，且土壤含水量在流域上的分布规律也比较复杂，因此，还不能用直接的方法求得。通常是用雨量资料间接推算。这种方法只是求得一个反映前期土壤湿润情况的指标pa，又称前期影响雨量。计算流域逐日pa值公式如下：
pa.t=kpt-1+k2pt-2+k3pt-3+……+knpt-n （1）
式（1）中Pa.t—第t日的土壤含水量指标（mm）；pt-1、pt-2、pt-3、……pt-n—第t日，前一天、二天、…n天的日雨量（mm）；K—日折减系数，与土壤的蒸发能力有关；n—计算天数（d），一般取15-30天。因土壤含水量有一个饱和限度值，式（1）计算出的pa值必须规定一个最大限度，也称为最大初损值Im，因此计算流域土壤含水量pa值的前提是首先要求出折减系数K和最大初损值Im。
1.1 折减系数K值得确定
目前，根据土壤蒸发能力确定K值得方法如下：由Et=pa.t-pa.t+1=pa.t-Kpa.t=pa.t（1-K），可以得出K=1-（Et/pa.t），因土壤含水量达
第9章年径流分析与计算 41．什么是水库的兴利调节和防洪调节？ 天然径流在时间、空间上的分布一般不完全符合人类的需要。为了除水害，兴水利，需要采取人工措施对天然径流进行调节，称为径流调节。 利用水库，以兴利为目的进行的径流调节称为水库兴利调节。为调蓄洪水进行的径流调节称为水库防洪调节。 需注意，实现径流调节不仅可以采用水库调节一种方式。修建一些别的工程，如水土保持工程，或采取一些农业措施、林业措施等，也可实现径流调节。但在本课程中主要介绍利用水库进行兴利调节和防洪调节。 42．水库的特征水位和相应库容有哪些，各有什么意义？ 首先应当明确，水库特征水位和相应库容这部分内容十分重要。因为，一方面水库特征水位和相应库容是水利工程专业最基础的知识，另一方面，只有透彻地理解了水库的特征水位和相应库容的有关概念，才能理解水库运行和发挥作用的机制，也才能理解和掌握进行兴利调节计算和防洪调节计算，以及进行水库参数选择的方法。 文字教材中的图9.3是水库特征水位和相应库容的示意图。 如图示，水库最低的特征水位是死水位。死水位是水库在正常运用情况下，允许消落到的最低水位，死水位以下的库容称为死库容。在正常运用情况下，死库容不参与径流调节。水库设置死库容，是为了容纳水库的泥沙淤积，以及满足灌溉、航运等部门对于最低水位的要求。为了环境保护的需要，也需要设置死库容。因水库只有保持一定的蓄水量，才能使水库库区沉积的有害物质得到稀释，使污染物不超过规定的标准。 正常运用情况下，为了满足设计的兴利要求，在设计枯水年（或设计枯水段）开始供水的时候，水库必须蓄到的水位称为正常蓄水位。正常蓄水位到死水位之间的容积，称为兴利库容。正常蓄水位与死水位之间的水层深度称为消落深度。水库蓄水达到正常蓄水位，就能够按照设计标准满足兴利的需要。正常蓄水位的高低，兴利库容的大小，反映了水库兴利调节能力的大小，同时也反映了水库工程投入和淹没损失的大小。正常蓄水位提高，兴利库容加大，水库能发挥更多、更大的综合效益，但同时水库的坝高要加高，工程投资要加大，水库造成的淹没损失也要加大。因此，必须合理地选择水库的正常蓄水位。 图9.3中，正常蓄水位以下为防洪限制水位。防洪限制水位是水库在汛期开始和汛期中允许兴利蓄水的上限水位。为了保持足够的库容拦蓄洪水，水库在汛期到来时和汛期当中，必须限制兴利蓄水，使水库的水位不超过防洪限制水位。只有洪水到来时，才允许在调蓄洪水的过程中使水位超过防洪限制水位。汛期水库调洪后，在一场洪水消退时，水库要迅速泄洪，使得水位尽快回降到防洪限制水位，准备迎接下一次洪水的到来。 在水库正常蓄水位以上，有和防洪有关的另外三个特征水位，即设计洪水位、校核洪水位和防洪高水位。
第二章 降雨径流相关预报 在现代水文预报中，虽然大量使用流域水文模型，例如新安江模型、萨克门托模型、水箱模型和陕北模型等进行流域降雨径流预报。但是，不少生产单位，尤其是一些大型水库的管理单位，他们在长期的工作实践中已建立了一套适合于当地实际情况的经验性降雨径流预报方案。 2.1 降雨径流相关图的形式 降雨径流经验关系曲线有各种形式，一般有产流量(f R =次雨量P ，前期影响雨量a P ，季节，温度)、)(0Q P f R a ，洪水起涨流量前期影响雨量=和考虑雨强的超渗式关系曲线形式。这里介绍国内普遍使用的产流量与降雨量和前期影响雨量三者的关系，即R P P a ~~相关图。 图2-1 降雨径流相关图 使用R P P a ~~关系曲线进行净雨量计算一般有两种处理途径：一种是根据洪水初期的a P 值，把时段雨量序列变成累积雨量序列，用累积雨量查出累积净雨，由累积净雨再转化成时段净雨量序列；另一种方法是根据时段降雨序列资料直接推求时段净雨序列。第一种方法的缺点是在整个洪水过程中，使用一条 R P ~曲线， 没有考虑洪水期中a P 的变化。而后者的不足是，当时段取的过小时，一般时段雨量不大，推求净雨时的查线计算易集中在曲线的下段。两种方法的结
果存在差别，至于何者更接近实际也很难断言。 2.2 前期影响雨量a P 的计算 A P 由前期雨量计算，也称前期影响雨量，是反映土壤湿度的参数。其计算公式为 若前一个时段有降雨量，即01>-t P 时，则 )(11,,--+=t t a t a P P K P (2-1) 若前一个时段无降雨时，即01=-t P ，则 1,,-=t a t a KP P (2-2) 式中：K 为土壤含水量衰减系数，对于日模型而言，一般地取85.0≈K ；1,-t a P 和t a P ,分别为前一个时段和本时段的前期影响雨量；1-t P 为前一个时段降雨量。式(2-1)和(2-2)为连续计算式。由于 ?????????+=+=+=+=--+---------) ()()()(,1,33,2,22,1,11,,n t n t a n t a t t a t a t t a t a t t a t a P P K P P P K P P P K P P P K P (2-3) 将式(2-3)各行逐一代入得到 )(,33221,n t n t a n t t t t a P P K P K P K KP P -----+++++= (2-4) 式(2-4)为向前倒数n 天的一次计算式。一般取15天既可满足计算要求。 用m I 表示流域最大损失量，在数值上等于流域蓄水容量。以mm 表示，通常mm 100~60≈m I 。当计算的m a I P >时，则以m I 作a P 值计算，即认为，此后的降雨量P 不再补充初损量，全部形成径流R 。 当计算时段长h 24≠?t 时，土壤含水量衰减系数K 应该用下式换算 N KD K /1= (2-5) 式中：t N ?=/24，KD 为土壤含水量日衰减系数，K 为计算时段是t ?小时的土壤含水量衰减系数。
采用地面分类计算法计算平原区地表水资源量 本次水资源调查评价中，地表水资源量计算是一个很重要的部分。在有水文径流实测资料的地区是通过实测资料还原和一致性分析后的径流量系列，作为评价地表水资源量的依据。但我省的平原区，尤其是珠江三角洲平原区，基本上没有能满足要求的径流实测资料，因此，只能采用其它方法计算平原区的地表水资源量。 由于我省降雨资料丰富，基本上每个县级以上城市都有气象局的蒸发资料，因此可通过降雨和蒸发资料来计算平原区的地表水资源。本次根据我省的实际情况，我们采用南京水文所水资源室推荐的地面分类计算法来计算平原区的地表水资源。 1计算方法 南方水网地区水资源分区下垫面一般可分为水面、城镇建设区、水田和旱地（包括非耕地）四种类型。根据不同下垫面的特点采用不同的方法计算其产水深，从而求出整个水资源分区的产水量。以1天为计算时段，采用逐日计算。 ①、水面产水深 水面产水为年降雨量与年蒸发量之差，即： 式中： R w 为为时段水面产水量（mm ）； P 为为时段降雨量（mm ）； K e 为为蒸发皿折算系数； E o 为时段蒸发皿蒸发量（mm ）。 ②、城镇建成区产水 城镇建设区特点是下垫面透水性较差，产水量可简单表示为降雨量乘以径流系数，即： o e W E K P R ?-=P C R I I ?＝
式中： R I为时段不透水地面产水量（mm）； C I为径流系数； P为为时段降雨量（mm）； ③、水田产水 水田的产水由排水及渗漏形成的壤中径流两部分组成。当水田的蓄雨深小于最大蓄雨深时不排水，当蓄雨大于最大雨深时则超出部分排水，保持水田蓄雨不大于最大蓄雨深，当蓄雨消耗完后则依靠灌溉使水田保持适宜水深。本次计算定义水田蓄雨容量为水田最大蓄雨深和水田适宜水深的上、下限均值之差，根据《广东省一年三熟灌溉定额》，我省的水田蓄雨容量在水稻的生长期平均为50mm。另外，在水田蓄雨期间每天还要产生渗漏，由于广东省平原区的地下水位较高，在自然条件下，渗漏量在一个月内基本能从土壤中流出，渗漏水基本上排入地表径流。我省的水田以壤土为主，根据《广东省一年三熟灌溉定额》，水田日渗漏强度取壤土的早稻和晚稻的均值，为2.75mm/d。灌溉水量因为需要还原，为了不重复计算，因此在此不考虑。 Hh = P + Ho - E R – S 若Hh ≥Hr 则Hh = Hr 若Hh≥2.75 则S = 2.75 R R = P + Hh – Hr + S 式中： Hh为水田蓄雨深 Ho为水田初始蓄雨深 S 为水田渗漏量
第6卷第3期 环境工程学报 Vol ．6，No ．32012年3月 Chinese Journal of Environmental Engineering Mar ．2012 不同地表雨水径流冲刷特性分析 冯 伟 1，2 王建龙 1* 车伍 1 (1．城市雨水系统与水环境省部共建教育部重点实验室(北京建筑工程学院)，北京100044; 2．建研科技股份有限公司，北京100013) 摘要选择北京市某城区典型地表(校园、自行车道、商业街和高架桥)的雨水径流作为研究对象，系统分析了不同 地表雨水径流的冲刷特性。分析结果表明:不同地表初期冲刷现象都比较明显，控制不同地表20%的初期雨水可以削减污 染物总量的40% 60%，高架桥初期雨水径流中COD 、SS 和TP 浓度最高，校园初期雨水径流中TN 浓度最高。不同地表雨 水径流的水质优劣顺序为:校园＞商业街＞自行车道＞高架桥。校园和自行车道在整个降雨过程中D 50和D 90粒径大小相近，分别为30μm 和50μm 左右，且变化幅度都较小。高架桥和商业街在雨水径流初期D 50和D 90粒径有明显减小，但后期均出现较大幅度的波动，其粒径明显大于校园和自行车道。上述研究成果对于城市不同地表雨水径流污染控制和场地开发具有重要意义。 关键词 不同地表 浓度初期冲刷质量初期冲刷雨水径流 中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号1673- 9108(2012)03-0817-06Analysis on characteristics of stormwater runoff flush on different land surfaces Feng Wei 1， 2 Wang Jianlong 1Che Wu 1 (1．Key Laboratory of Urban Stormwater System and Water Environment (Beijing University of Civil Engineering and Architecture )， Ministry of Education ，Beijing 100044，China ;2．CABR Technology Co．，Ltd．，Beijing 100013，China ) Abstract Selected stormwater runoff from typical land surfaces (at campus ，cycle way ，business street and viaduct )in Beijing as the research objects ，characteristics of stromwater runoff in different land surfaces were analyzed．The results showed that the first flush phenomenon of different land surfaces were very obvious．Controlling 20%of the initial stormwater ，it is possible to remove 40% 60%of the pollutant total quantity．COD ，SS and TP concentrations in the viaduct initial stromwater runoff were the highest ，and the highest concen-tration of TN was from the campus initial stromwater runoff．For different land surfaces ，the superior sequence of stromwater runoff water quality was followed :campus ，business street ，cycle way ，viaduct．The particle size of D 50and D 90were almost equal during the entire rainfall process of the campus and cycle way ，which were about 30μm and 50μm ，separately ，and the variation range was small．For the business street and viaduct ，the parti-cle size of D 50and D 90decreased obviously in initial rainfall ，but they had markedly fluctuation in the later peri-od ，and the partical size was significantly greater than that from the campus and cycle way．The research results will play an important role in the control of urban stormwater runoff pollution of different land surfaces and sites development． Key words different land surfaces ;concentration first flush ;mass first flush ;stormwater runoff 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAJ08B13-04)收稿日期:2010－11－16;修订日期:2010－12－20 作者简介:冯伟(1985 )，女，硕士研究生，主要从事城市水生态环 境保护方面的研究。E-mail :fengwei556@163．com *通讯联系人，wangjianlong@bucea．edu．cn 雨水径流污染是在雨水径流的冲刷作用下，大气、地面和地下的污染物质进入水体而造成的水污染 ［1］ 。雨水径流具有随机性、非连续性、突发性、难 控性等特点［2］ ，对城市水环境造成很大威胁。国外 从20世纪70年代起就对城市雨水径流污染及其控 制展开了大量研究，主要集中在污染物时空分布、初期冲刷效应(first flush effect )与径流模型开发等方面 ［3-9］ 。国内自20世纪80年代开始对非点源污 染开展研究， 在雨水径流的污染规律和径流水质特性及主要影响因素方面取得了一定的成果，但城市
雨水收集利用的总体规划及计算数据 根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》的规定：雨水储存设施的有效储水容积不易小于集水面重现期1—2年的日雨水设计径流总量扣除设计初期径流弃流量，本设计取一年。统计常州市年均降雨量1066.0mm，一年一遇日降雨量为46mm，本次设计水池容积计算取46mm。 1、车间二汇水面积为16752㎡，径流系数为0.9。 按照46mm降雨厚度计算，下垫面可收集雨水量为： W=10ΨH F （1.1）式中 W ——雨水储水池容积，m3 ； Ψ——雨量径流系数; H——设计日降雨量，mm/d ； F ——汇水面积，h㎡。 项目区域内一场降雨共收集雨水量为W： W＝16752×0.9×0.046＝693m3 按设计规范要求，屋面雨水初期弃流可采用2-3mm径流厚度，本方案取2mm。初期雨水弃流量为： W1=16752×0.9×0.002＝30m3 一场降雨实际可收集雨水量为： Q = W – W1 =693-30=663m3 2、车间一汇水面积为9725㎡，径流系数为0.9。 按照46mm降雨厚度计算，下垫面可收集雨水量为： W=10ΨH F （1.1）式中 W ——雨水储水池容积，m3 ； Ψ——雨量径流系数; H——设计日降雨量，mm/d ； F ——汇水面积，h㎡。 项目区域内一场降雨共收集雨水量为W： W＝9725×0.9×0.046＝402m3 按设计规范要求，屋面雨水初期弃流可采用2-3mm径流厚度，本方案取2mm。初期雨水弃流量为：
W1=9725×0.9×0.002＝17m3 一场降雨实际可收集雨水量为： Q = W – W1 =402-17=385m3 若同时收集车间一、二的屋面雨水，一次降雨约收集雨水1048m3。
白云致友汽车配件交易中心雨水径流控制
一、雨水径流量计算 建设前本项目占地面积47798m 2，下垫面主要为碎石路面、土路面和公共绿地。碎石路面占地面积12000m 2，土路面占地面积17198m 2，绿地占地面积18600m 2。 表1 建设前下垫面面积统计 建设前综合径流系数，计算公式如下： m ld ld kst kst fst fst S )F ()F ()F (''''''ψ?∑+ψ?∑+ψ?∑= ψ= 【12000x0.40+17198x0.29+18600x0.15】/47798=0.263 采用广州市暴雨强度公式，计算总公式： 750 .0)259.11() lg 438.01(427.3618++= t P q =357.5L/s.ha=0.357 L/s.m 2 1).设计重现期：P=5a 2).设计降雨历时：t=20min 3).地面综合径流系数：取Ψ=0.263 建设前雨水径流量为Q （jsq ），建设前没有雨水径流削减措施，因此Q d （jsq ）=0 Q （jsq ）= Q s （jsq ）-Q d （jsq ） =0.263x47798x0.357=4490L/s 式中：Q （jsq ）——建设前雨水径流量（L/s ）； Q s （jsq ）——建设前雨水设计流量（L/s ）； Q d （jsq ）——建设前雨水径流措施径流削减总量（L/s ）。 建设后下垫面主要为透水地面、绿地和不透水地面。透水性人行道、露天停车场、铺装地面面积8184m 2，绿地占地面积18600m 2，硬屋面硬化面积9500m 2，非渗透车道路面7000m 2。
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 1
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 2
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) 3
1. 引言 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 水利水电工程水文计算规范(试行)； (2) SL 44-93 水利水电工程设计洪水计算规范； (3) DL 5020-93 水利水电工程可行性研究报告编制规程 (4) DL 5021-93 水利水电工程初步设计报告编制规程 3. 基本资料 3.1 基本资料的收集和整理 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 4
（2）地表径流污染物 本产业转移园规划区内已开发的区域为华鸿铜业，面积为20公顷，未开发面积为 407.57公顷。 根据历史气象资料统计，园区所在区域多年平均降雨量为22l6mm，径流系数按《环境影响评价技术导则—地表水环境》（HJ/T 2.3-93）中表15的推荐值，硬化地面（道路路面、人工建筑物屋项等）的径流系数可取值 0.80，其它绿化地面（草地、植被地表等）的径流系数可取 0.18。地表径流量估算公式如下：Qm103C Q A（3-1）式中：Qm——降雨产生的路面水量，m3 /a； C——集水区径流系数； Q——集水区多年平均降雨量，mm； A——集水区地表面积，m2。 通过地表径流量估算公式计算，可得目前园区地表年径流量，见表3-18。 表3-18不同类型区域地表径流量 地表类型 已建成区 未建成区 合计地面面积（ha） 20.0
407.57 427.57径流系数 0.80 0.18 ——地表径流量（万m3/a） 35.46 160.44 195.90对于地表径流中水污染物浓度参数选取，可类比《面污染源管理与控制手册》（科学普及出版社广州分社），具体取值见表3-19。一般来说，面源污水大部分的污染物出现在降雨前15分钟初期的雨水中，假定降雨集中在一年中的150天，每天连续6小时的降雨，6小时降雨的前15分钟为初期降雨，计算得出一年中的初期降雨总径流量为 8.16万m3 /a。 表3-19不同类型区域地表径流中水污染物浓度参数单位： mg/L污染源 农田径流 xx径流BOD57 30COD 80 20～600总氮93～10总磷 0.02～
0.6对于园区已建成区水中污染物的浓度可参考城市暴雨水，未开发区域可参考农业耕地雨水径流中水污染物的浓度，结合表3-19，计算本工业园区地表径流量，见表3-20。 表3-20工业园现状地表径流中主要水污染物排放负荷单位： t/a地表类型 已建成区 未开发区 合计初期雨水径流量 （万m3/a） 1.48 6.69 8.16BOD5 0.44 0.47 0.91COD 4.58 5.35 9.93总氮 0.10 0.60 0.70总磷
4 设计年径流量的计算 4.1 正常年径流量的计算 在一个年度内，通过河川某一断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。河川径流在时间上的变化过程有一个以年为周期循环的特性，这样，我们就可以用年为单位分析每年的径流总量以及径流的年际与年内分配情况，掌握它们的变化规律，用于预估未来各种情况下的变化情势。 河川径流量是以降水为主的多因素综合影响的产物，表现为任一河流的任一断面上逐年的天然年径流量是各不相同的，有的年份水量一般，有的年份水量偏多，有的年份则水量偏少。年径流量的多年平均值称为多年平均径流量 多年平均径流量Q＝∑Q i/n ∑Q i各年的年径流量之和 n——年数。 在气候和下垫面基本稳定的条件下，随着观测年数的不断增加，多年平均年径流量Q 趋向于一个稳定数值，这个稳定数值称为正常年径流量。 显然，正常年径流量是反映河流在天然情况下所蕴藏的水资源，是河川径流的重要特征值。在气候及下垫面条件基本稳定的情况下，可以根据过去长期的实测年径流量，计算多年平均年径流量来代替正常年径流量。 但是正常年径流量的稳定性不能理解为不变性，因为流域内没有固定不变的因素。就气候和下垫面条件来说，也是随着地质年代的进展而变化，只不过这种变化非常缓慢，可以不用考虑，但是大规模的人类活动，特别是对下垫面条件的改变将使正常年径流量发生显著变化。 根据观测资料的长短或有无，正常年径流量的推算方法有三种：有长期实测资料，有短期实测资料和无实测资料。 4.1.1 有长期实测资料时正常年径流量的推算
有长期实测资料的含意是：实测系列足够长，具有一定的代表性，由它计算的多年平均值基本上趋于稳定。由于各个流域的特性不同，其平均值趋于稳定所需的时间也是不会相同。对于那些年径流的变差系数Cv变化较大的河流，所需观测系列要长一些，反之则短些。所谓代表性一般是指在观测系列中应包含有特大丰水年，特小枯水年及大致相同的丰水年群和枯水年群。 当满足以上条件时，可用算术平均法直接计算出正常年径流量。 Q=∑Q i/n n――为观测年数 Q i---为，某年的年径流量 此法的关键是分析资料的代表性，即在实测资料的系列中必须包含河川径流变化的各种特征值，同时还要同临近有更长观测资料的流域进行对比分析，进一步确定实测资料的代表性。 根据我国河流的特点和资料条件，一般具有二三十年以上可作为有长期资料处理。 4.1.2 有短期实测资料时正常年径流量的推算 短期实测资料是指一般仅有几年或十几年的实测资料，且资料的代表性较差。此时，如果利用算数平均法直接计算将会产生很大的误差，因此，计算前必须把资料系列延长，提高其代表性。 延长资料的方法，主要是通过相关分析，即通过建立年径流量与其密切相关的要素（称为参证变量）之间的相关关系，然后利用有较长观测系列的参证变量来展延研究变量年径流量的系列。 4.1.2.1参证变量的选择 展延观测资料系列的首要任务是选择恰当的参证变量，参证变量的好坏直接影响精度的高低。一般参证变量应具备以下三个条件： （1）参证变量与研究变量在成因上是有联系的。当需要借助其他流域资料时，参证流域与研究流域也需具备同一成因的共同基础）。 （2）参证变量的系列要比研究变量的系列长。 （3）参证变量与研究变量必须具有一定的同步系列，以便建立相关关系。 当有好几个参证变量可选时，可以选择与研究变量关系最好的作为首选参证变量，也可以同时选择好几个参证变量，建立研究变量与所选参证变量间的多元相关关系。总之，以研究成果精度的高低作为评判参证变量选择好坏的标准。 目前，水文上常用的参证变量是年径流量资料和年降水量资料。 4.1.2.2利用年径流资料展延插补资料系列 在研究流域附近有长期实测年径流量资料，或研究站的上、下游有长期实测年径流量资料的水文站。经分析，证明其径流形成条件相似后，可用两者的相关方程延长插补短期资料。
流域地表径流系数的计算方法研究 摘要：径流系数是描述降雨和径流关系的重要参数 ,在雨洪控制利用系统的理论研究、 规划、 设计计算中应用广泛 ,在流域或区域的雨水径流总量、 径流峰流量、 流量过程线以及非点源污染物总量、 各设施规模的计算中也起着极其重要的作用。由于径流系数有着不同的含义,其相应的统计计算方法、适用条件、应用目的和取值不尽相同。而且要获得流域的径流系数通常是比较困难的，在一些特殊流域基本上很难获得能满足要求的径流实测资料，尤其在多年平均径流量的计算中实测数据资料往往相当缺乏，在这样的情况下有必要利用一些特殊的方法去满足工程建设对水文数据的需求。本文综合了大量的数据以及列举了多个例子，详细地介绍了不同情况下径流系数的推求方法，并在此基础上研究总结提出了过程中发现的一些问题和心得。 关键词：流域 径流量 降雨量 径流系数 一 引言 流域径流系数是指同一流域面积、同一时段内径流量与降水量的比值，以小数或百分数表示。计算式为：α＝R/P ，式中α为径流系数，R 为径流深度，P 为降水深度。α值变化于0～1之间，湿润地区α值大，干旱地区α值小。我国台湾地区河流年平均径流系数＞0.7，表明径流十分丰富；径流贫乏的海滦河平原，年平均径流系数仅有0.1。 根据计算时段的不同，可分为瞬时雨量径流系数、雨量径流系数、年径流系数、多年平均径流系数等。径流系数综合反映流域内自然地理要素对降水─径流关系的影响。 瞬时雨量径流系数是指某一特定的流域或汇水面上 ,降雨期间随时间变化的径流厚度和降雨厚度之间的瞬时变化关系 ,是一个动态的变量 ,这个意义上的径流系数就是瞬时雨量径流系数。雨量径流系数是指降雨时 ,在某一汇水面上产生的径流量 (厚度 )和降雨量 (厚度 )的比值 ,一般用于估计一场降雨在某一汇水区域内单位面积产生的平均径流厚度。年径流系数和多年平均径流系数反映了流域降雨厚度和径流厚度长时间的关系 ,是一个累积结果。在各种径流系数中应用较为广泛的是年径流系数和多年平均径流系数。径流系数的计算主要是要计算流域相应时间段内径流量与降雨量。 二 径流量的计算 （一） 年径流量的计算 流域年降雨次数为n 次，且每次降雨所产生的径流量均有实测数据资料，则流域的年径流量可按下式计算。 Q= ∑=n 1 i Qi （1） 式中 Q ——流域年径流总量（mm ）； Q i ——第i 次降雨产生的径流量（mm ）。 （二） 多年平均径流量的计算 1.有长期实测资料的多年平均径流量的计算 所谓的有长期实测资料，是指实际观测的年数n 在20年以上。它包括有丰、平、枯水年的观测资料，由它计算的径流量多年平均值基本上是稳定的。在这种情况下，可以由下式（2）计算径流量的多年平均值，以此值代表多年平均径流量，即：
4设计年径流量的计算 4.1正常年径流量的计算 在一个年度，通过河川某一断面的水量，称为该断面以上流域的年径流量。河川径流在时间上的变化过程有一个以年为周期循环的特性，这样，我们就可以用年为单位分析每年的 径流总量以及径流的年际与年分配情况，掌握它们的变化规律，用于预估未来各种情况下的 变化情势。 河川径流量是以降水为主的多因素综合影响的产物，表现为任一河流的任一断面上逐年的天然年径流量是各不相同的，有的年份水量一般，有的年份水量偏多，有的年份则水量偏 少。年径流量的多年平均值称为多年平均径流量 多年平均径流量Q=EQ i/n 刀Q各年的年径流量之和n 年数。 在气候和下垫面基本稳定的条件下，随着观测年数的不断增加，多年平均年径流量Q趋 向于一个稳定数值，这个稳定数值称为正常年径流量。 显然，正常年径流量是反映河流在天然情况下所蕴藏的水资源，是河川径流的重要特征值。在气候及下垫面条件基本稳定的情况下，可以根据过去长期的实测年径流量，计算多年 平均年径流量来代替正常年径流量。 但是正常年径流量的稳定性不能理解为不变性，因为流域没有固定不变的因素。就气候和下垫面条件来说，也是随着地质年代的进展而变化，只不过这种变化非常缓慢，可以不用 考虑，但是大规模的人类活动，特别是对下垫面条件的改变将使正常年径流量发生显著变化。 根据观测资料的长短或有无，正常年径流量的推算方法有三种：有长期实测资料，有短期实测资料和无实测资料。 4.1.1 有长期实测资料时正常年径流量的推算 有长期实测资料的含意是：实测系列足够长，具有一定的代表性，由它计算的多年平均值基本上趋于稳定。由于各个流域的特性不同，其平均值趋于稳定所需的时间也是不会相同。对于那些年径流的变差系数Cv 变化较大的河流，所需观测系列要长一些，反之则短些。所谓代表性一般是指在观测系列中应包含有特大丰水年，特小枯水年及大致相同的丰水年群和枯水年群。
姓名： XXX 学号：XXXX 计算原理与方法 方法概述 在现代水文预报中，虽然大量使用流域水文模型，例如新安江模型、萨克门托模型、水箱模型和陕北模型等进行流域降雨径流预报。但是，不少生产单位，尤其是一些大型水库的管理单位，他们在长期的工作实践中已建立了一套适合于当地实际情况的经验性降雨径流预报方案。由分析计算得到的降雨量、流域蓄水量或前期影响雨量，按相关分析的方法，建立它们与径流深之间的相关图， 这些相关图反映了流域的产流规律。应用此相关图可以由降雨计算出相应的产流量。这种图一类是没有固定的数学模型，称之为经验的降雨径流相关图。 图1 降雨径流相关图 降雨径流经验关系曲线有各种形式，一般有产流量(f R =次雨量P ，前期影响雨量a P ，季节，温度)、)(0Q P f R a ，洪水起涨流量前期影响雨量=和考虑雨强的超渗式关系曲线形式。这里采1.2制作方法 1.2.1前期影响雨量a P 的计算 A P 若前一个时段有降雨量，即01>-t P 时，则 (11,,--+=t t a t a P P K P 若前一个时段无降雨时，即01=-t P ，则
1,,-=t a t a KP P (2) 式中：K 为土壤含水量衰减系数；1,-t a P 和t a P ,分别为前一个时段和本时段的前期影响雨量；1-t P 为前一个时段降雨量。 K 值可按下式计算： 1p E K WM =- (3) 1.2.2降雨径流相关图的绘制 根据计算出的流域平均降雨量P 和P 所产生的径流量R ，以及相应的前期影响雨量a P ，便可建立降雨径流相关图。由式),(a P P f R =建立起来的三变数降雨径流相关图的步骤如下： 根据已知模型参数b 、WM ，首先计算a 、WMM ，然后分别算出在不同的W 0（相应于Pa 按等差序列设定，如0、10、20、30、……、120mm ）和P 下的R 。 与流域蓄水量W 相对应的纵坐标a 为 1 1*[1(1)] + =--b W a WMM WM (4) 1= +WMM WM b (5) 当a P E WMM +-<时 1()()1b a P E R P E WM W WM WMM ++-?? =---+- ? ? ? (6) 当a P E WMM +-≥时 ()()R P E WM W =--- (7) 1.3实时预报方法 根据降雨过程及降雨开始时的a P ，首先累计各时段的降雨过程，在图上查出累计的净雨过程，然后将累计的净雨过程，两两相减，得到各时段的降雨所对应的时段净雨。若降雨开始时的a P 不在某一条等值线上，则用内插法查算。 由于在实时预报阶段要计算蒸发量E ，从而计算得到有效降雨量PE ，蒸发计算可采用一、二、三层蒸发模式计算法，本作业采用二层蒸发模式法，计算方法如下： 该模型把流域蓄水容量m W 分为上下二层，m WU 和m WL ，m W =m WU + m WL 。实际蓄水量也相应分为上下二层，t WU 和t WL ，t W =t WU +t WL 。并假定：下雨时，先补充上层缺水量，满足上层后再补充下层；蒸散发则先消耗上层的t WU ，蒸发完了再消耗下层的t WL 。上层按蒸散发能力蒸发，下层的蒸散发量假定与下层蓄水量成正比，即： 当t m t t E WU P ??≥+时 t t t t t m t EL EU E ,0EL ,E EU ??????+=== (8) 当t m t t E WU P ??<+时
中国地表径流及径流地带 中国地表径流分布很不均匀，由于气候、地址、地形、土壤、植被等自然条件及人类活动的影响，。在本文中主要介绍中国地表径流的空间分布、时程分布以及中国地表径流形成的影响因素。 一、中国地表径流的空间分布 这一部分我们将从中国的流域水系、年径流量、径流模数和年径流深四个角度进行分析说明。 （一）中国的流域与水系 1、流域概况 我国河流可划分为外流流域与内流流域两大部分。外流流域包括太平洋流域、印度洋流域和北冰洋流域，分布在我国东部、南部和新疆西北部一角，总面积达61,213百平方公里，占我国领土总面积的63.8%。内流流域处于欧亚大陆内流流域的东部，分布在我国西部的蒙新干旱地区和青藏大高原内部，面积达34,787
我国内、外流域的主要分界线，北起中、苏国界大兴安岭西麓，大致沿东北—西南向南下，经内蒙古高原南缘、阴山山脉、贺兰山、祁连山、日月山、巴颜喀拉山、念青唐古拉山和冈底斯山，止于我国西端国境，大致与400mm等降水量线重合。分水线以东，除鄂尔多斯高原和松嫩平原有面积不大的内流区，其余均为外流区；以西除新疆西北角的额尔齐斯河流域为外流区，其余全属内流流域。 ●外流域中的内流区 a.鄂尔多斯高原 之所以在这里出现内流区，是因为：首先，这里属于温带大陆性气候，降水较少且时空分布极为不均，日照强烈，蒸发量大（如图）；其次，由于该地的构造基底属于鄂尔多斯盆地，所以本来径流量不大的河流最终汇入内陆湖盆；再者，由于该地区沿河农业的灌溉用水，更加减少了地表径流量，致使河流在中途断流，形成内流区。 b.松嫩平原北部 该地区成为内流区主要原因是地壳运动和河道变迁。早在几十万年前，松嫩平原就发展形成一个大型凹陷盆地，平原东、北、西面山地的各条河流相继延伸到平原内，后来，平原产生差异性沉降，河水漫溢消失在地势低洼的平原内。因地下水排泄和循环慢，地表径流也缓慢，蒸发较弱，地表季节性或常年积水，平原内最终形成一大片封闭的永久性淡水沼泽区（如图），也就是我们熟悉的扎龙湿地。 ●内流域中的外流区 系指新疆西北角的额尔齐斯河流域（如图），额尔齐斯河发源于阿尔泰山南坡（大西洋西风气流的迎风坡），由于下面构造凹陷形成深大断裂，以及准噶尔
一、概念题 （一）填空题 1、某一年的年径流量与多年平均的年径流量之比称为。 2、描述河川径流变化特性时可用变化和变化来描述。 3、下墊面对年径流的影响，一方面，另一方面。 4、对同一条河流而言，一般年径流流量系列Q i （m3/s）的均值从上游到下游是。 5、对同一条河流而言，一般年径流量系列C v值从上游到下游是。 6、湖泊和沼泽对年径流的影响主要反映在两个方面，一方面由于增加了，使年径流量减少； 另一方面由于增加了，使径流的年内和年际变化趋缓。 7、流域的大小对年径流的影响主要通过流域的而影响年径流的变化。 8、根据水文循环周期特征，使年降雨量和其相应的年径流量不被分割而划分的年度称为。 9、为方便兴利调节计算而划分的年度称为。 10、水文资料的“三性”审查是指对资料的、和进行审查。 11、对年径流系列一致性审查是建立在气候条件和下墊面条件稳定性上的，一般认为 是相对稳定的，主要由于受到明显的改变使资料一致性受到破坏。 12、当年径流系列一致性遭到破坏时，必须对受到人类活动影响时期的水文资料进行计算，使之状态。 13、流域的上游修建引水工程后，使下游实测资料的一致性遭到破坏，在资料一致性改正中，一定要将 资料修正到引水工程建成的同一基础上。 14、在缺乏实测径流资料时，年径流量的估算常用一些间接的方法（如参数等值线图法，经验公式法， 水文比拟法等）。采用这些方法的前提是。 15、流量历时曲线是。 16、在一定的兴利目标下，设计年径流的设计频率愈大，则相应的设计年径流量就愈，要求的水 库兴利库容就愈。 17、当缺乏实测径流资料时，可以基于参证流域用法来推求设计流域的年、月径流系列。 18、年径流设计成果合理性分析，主要是对进行合理性分析。 19、在干旱半干旱地区，年雨量与年径流量之间的关系不密切，若引入为参数，可望改善年 雨量与年径流量的关系。 20、月降雨量与月径流量之间的关系一般较差，其主要有两个原因：（1）；（2）月
降雨径流预报瞬时单位线推求分析 作者：田长涛 来源：《水能经济》2017年第03期 【摘要】降雨-径流型洪水预报目前普遍适用于中小流域，该预报方法主要是利用降雨径流汇流单位线法来预报流域出口断面洪水过程，是目前常用的较成熟预报方法之一。该方法依据历史洪水数据分析，总结归纳出各种类型的洪水单位线，鉴于目前存在的多种推求流域汇流单位线的方法，针对某次历史洪水并非所有方法都可以求出单位线，本文以瞬时单位线法为例，对实例洪水进行单位线推求分析，求得单位线满足使用条件，并对推求方法和注意事项提出了建议。中小流域洪水预报方法较多，本文仅对瞬时单位线推求作了简要论述，重点针对实践环节，文中结论仅供参考。 【关键词】降雨径流型洪水预报；河网汇流；瞬时单位过程线；径流过程；净雨量 1、流域汇流单位线法洪水预报简介 水文预报常用的方法有上下游相应水位（流量）法和降雨径流預报法。降雨径流预报法主要应用在流域预报断面上游无控制站，只能依靠上游降雨来预报断面洪水过程。这类预报步骤有产流和汇流两部分，产流指分析降雨在经过蒸发、下渗、截留损失后有多少净雨能够形成径流并进入河网；汇流指由降雨形成的径流在断面形成何种径流过程，该过程主要由径流历时、各时段流量和洪峰流量来表示。产流分析由事先根据各场次历史洪水计算的降雨和相应径流深相关点据图查得。汇流分析则需要利用流域汇流单位线来完成。 2、流域汇流单位线简介 我们将一次降雨过程形成的洪水按时间-流量关系画在图上，该线称为洪水过程线，只是该过程线由不同量级降雨形成。为了方便应用，将规定量级降雨（10mm单位）形成的径流过程线称为汇流单位线。单位线指标有峰值、洪峰滞时（指降雨历时中间点至洪峰的时距）、径流总历时、降雨（径流）时段。单位线时段取决于降雨资料时段，根据资料观测精度一般有6、12、24h等。应用单位线预报洪水时将实际降雨按与10mm净雨的倍比来计算径流过程。 3、瞬时单位线推求方法介绍 瞬时单位线洪水时段都是瞬时的，可以转换为任意时段，其对降雨时段没有要求，实用性强，主要参数为反应流域调节能力的n、k。计算公式为，实际应用时由实例洪水通过矩法算出。 4、实例应用分析
Jan. ,2019Vol. 41 NO. 1 2019年1月第41卷第1期小地下水Ground water 衡水市城区降水径流分析 张新潮，徐 佳，张爽娜 （河北省衡水水文水资源勘测局，河北衡水053000） ［摘要〕利用衡水市城区及周边站点降水、径流实麻观测资料，分析彩响城区径流的因素。计算得出城区不 同强度平均径流系数，次降水径流系数多在0.32以下，符合衡水市城区发展现状。根据城区计算的不同强度次降 水量、次径流深成果，分别绘制X 、Y 散点图，添加趋势线并显示公式，降水径流相关关系较好，呈线性关系，遂得出降 水径流P-R 线性方程式，可为城区防洪排涝提供预测预报服务。 ［关键词］衡水市城区；降水径流；系数；方程式 ［中图分类号］P333.6 ［文献标识码〕B ［文章编号］1004 - 1184（2019）01 -0173 -03 1衡水市城区雨污排放状况 河北省衡水市区分为主城区、路北区、河东区三大排水 区域。主城区主要通过胡堂排干渠排水，路北区主要通过班 曹店排干渠排水，河东区及南部新区主要通过京衡大街主管 道排入浚阳河，市区各排水分支管网通过截流最终进入市污 水处理厂处理。汛期雨水较大时，可通过东浚阳、北门口、前 进街等多处排涝闸提闸直接排水入淺阳河。 衡水市区工业废水和生活污水经污水处理厂处理后经闸 西干渠排入漫阳河，城市雨洪部分就近排入景观水体、坑塘 等，其余与污水处理厂处理后的污水排入浚阳河。濫阳河衡 水站位于溢阳河大西头枢纽以下400 m 处，衡水市排污水和 雨洪排水口均在该断面以上，淺阳河上游来水在侯庄枢纽以 上导入淺阳新河，所以衡水站控制来水全部为衡水市区排污 和城市雨洪。 2城区监测站点、资料选择及参数计算方法 衡水市城区及周边先后建有衡水湖、市水务局、水文局 等6处降水量站点，能够准确计算城区面降水量，漫阳河衡 水站为水文站，降水量、径流资料齐全，并能够完全控制市区 排污和城市雨洪，城区生活污水和生产废水排放比较稳定， 可以看作基流，衡水站洪水过程扣除基流（排污），即为衡水 市城区雨洪径流量。 2.1雨量站点选择及面雨量计算方法 根据研究区内及周边雨量站点的设站时间及控制范围， 选取对应的雨量站，并对产生次洪水的有效降水进行分析， 采用面积加权法、以点代面法计算次面平均降水量。 2.2次洪水过程选取原则 根据衡水站2004 -2017年洪水水文要素摘录表、降水 量摘录表，参考水位变化，选取雨洪对应关系良好的洪水过 程为原则，计算次地表径流深及次地表径流系数，其中去除 了一些基流量大或可能为上游排水的场次洪水过程。 2.3次洪水地表径流计算方法 城区次洪水地表径流量一般用径流深（R ）或径流系数 （a ）来表示，其关系表达式为： R = R itl - R? （ 1） a = R/P （2） 式中：R 为次洪水地表径流量（m m ） ；a 为次洪水地表径 流系数；P 为次面平均降水量（m m ）;R*为本次降水所形成的 基流（或污水）总量（mm ）； 2.4次洪水地表径流计算成果 从衡水站水文资料成果中，选取了测验和整编可靠，雨 洪对应关系良好的洪水过程计算地表径流深和径流系数。 共选取雨洪过程65次，其中，中小雨雨洪过程有22次、大雨 雨洪过程有19次、暴雨及大暴雨过程有24次。经计算，得 出衡水市城区次洪水地表径流系数成果，不同强度降水径流 系数中小雨平均为0.20,大雨平均为0.20,暴雨及大暴雨平 均为0. 24,综合平均降水径流系数为0. 21。 3降雨径流关系分析 3.1次降雨径流关系的建立与参数计算 根据研究区计算的次降水量、次径流深成果，在Excel 表 中绘制X 、Y 散点图，X 代表降水量、Y 代表径流量，添加趋势 线并显示公式⑴、显示R 平方值，此处R 为相关系数，以下用 r 代替。根据X 、Y 散点图呈现的关系，在趋势预测/回归分析 类型中分别选取指数、线性、对数、多项式和審函数进行趋势 线比较，最终选取曲线拟合较好，趋势线r 2较大的趋势预测/ 回归分析类型为最优⑵。 通过中小雨、大雨、暴雨及大暴雨的趋势线分析，发现多 项式拟合和线性拟合都较好，最终选取较为简单的线性关系 方程式,降水径流相关关系方程表达式为： R = aP + b 由于径流系数a = R/P,故a 与P 之间关系可以表示为： a = a + b/P 从Excel 表中绘制的中小雨、大雨、暴雨及大暴雨、综合 降雨散点图中，可以看出P~R 线性方程式及参数a 、b,以及 相关系数r 平方值。P~a 通过计算可得关系式。衡水市城 区降水径流相关图见图1?图4；具体P ?R 和P ?a 线性方 程式见表1。 ［收稿日期］2018 -09 -22 ［作者简介］张新潮（1974 -）,男，河北枣强人，高级工程师，主要从事水文水资源监测与评价工作。 173