对径流量的分析方法

A. 径流调节的计算方法有哪些叙述其主要区别

应用水量平衡方程（见水量平衡）对径流系列进行逐时段的水库水量蓄泄计算，求出水库蓄水量和供水量的全过程，或者概率分布与保证率曲线。每一计算时段的水量平衡方程为：
V2＝V1＋Wi－W0
式中V1、V2分别为计算时段初及时段末的水库蓄水量；Wi、W0分别为计算时段的水库来水量及供水量。
计算时段主要根据水库的调节周期决定。日调节水库以小时为单位；年或多年调节以月（旬）为单位。具体计算时，假定已知时段初水库蓄水量V1及时段来水量Wi，按照规定的水库调度要求，由水量平衡方程求出时段水库供水量W0及时段末蓄水量V2。以上一时段末的水库蓄水量作为本时段初的水库蓄水量，即可顺序进行全系列的调节计算。

径流调节，是指通过修建水库，重新分配不同季节河流流量(蓄洪济枯)，改善枯水季节河流通航条件的一种工程措施。
河川径流具有年内、年际变化很大的特点，并且地区分布也不均匀，无法满足国民经济各部门的用水要求，这就要求通过水库对天然径流在时间和空间上进行重新分配，以适应需水要求，称为水库的径流调节(也称为枯水调节、兴利调节)。
释义编辑
径流调节(runoff regulation) 人为改变河川天然径流在时间上分配的措施 。河川天然径流量在季节和年际间的分配很不均匀，地区分布也不平衡，不利于区域经济社会的持续发展。若加以人工调节，可使水量按时间需要重新分配，在各时段内按需使用。其主要方式是利用水库(或湖泊)在丰水期蓄水，在高水位期弃水，在其他时期按用水需要供水。按调节周期的长短，分多年调节、年调节、季调节和日调节等。在固定的周期内(如一年)，当水库一次充满、然后供水利用时，称“一次式调节”；反之，多次充满和利用，称“多次式调节”次如二次式、三次式等)。综合应用长期调节(即多年、年、季调节)和日调节，可减少或完全消除因弃水造成的水量损失，解决天然径流与用水要求的矛盾。有时也将利用水库滞蓄洪水以减少下游洪灾的防洪调节列为一种径流调节。
主要类型编辑
水库径流调节多以一二个目标为主，按水库的蓄水能力和蓄、供水持续时间的不同，水库实现径流调节的方式也不相同 [4] 。
日调节或周调节
多见于径流量在一日或一周内变化不大，建有中小型水库主要用于水力发电的水源，属于短期调节。电力系统中的用电负荷，在一日内的白天和深夜、一周中的工作日和周休日的差异很大，有了水库，可在深夜或周休日用电负荷低时。把多余的水量存人水库，到白天或工作日用电负荷高时用来加大发电量，使整个电力系统在满足电负荷要求的条件下，减少系统煤耗和具有较高的运行效率．这种调节称为日调节或周调节。它所需要的水库库容一般都不大。
年调节和多年调节
我国江河的径流，一般季节性变化很大，洪水期和枯水期相比，径流水量差别悬殊，使得按季节用水量变化不大的发电、航运、生活和工业供水等部门，发生枯水期水量不足、洪水期水量过剩的矛盾。这就需要建造库容量大的水库，在一年内对天然径流进行重新分配，称作年调节或季调节。汛期过后，水库又回复到调节泄水运行状态。这种具有弃水过程的调节，通常叫做不完全年调节；若水库库容足以完全积蓄汛期水量而不产生弃水，叫做完全年调节。几乎所有的年调节水库，都同时进行日调节或周调节。
水电站应用编辑
通过水库的调蓄，对天然来水在时间上进行重新分配，用于水力发电。按照调节方式和调节能力，可将水电站分为5种类型 [5] ：
（1）径流式水电站又称“无调节水电站”。水电站的出力完全取决于河川径流量的大小，对天然水流(河川径流)无调节能力。为了充分发挥设备的效益，径流式水电站多在负荷曲线的基荷部分工作。
（2）日调节电站将一天内大部分时段的来水量蓄存起来，供负荷紧张时使用，24小时完成一个循环。
（3）周调节电站将每周休息日的来水量蓄存起来，分配到其他各工作日使用，一周完成一个循环。
（4）年调节电站将丰水季节的多余水量蓄存起来供枯水季节使用，一年完成一个循环。
（5）多年调节电站将丰水年的多余水量蓄存起来，分配给枯水年使用，其循环周期不是固定的，通常长达数年。具有多年调节能力的电站同时也可进行年调节、月调节和日调节。

B. 径流量如何计算

单位换算即可。一年有31536000秒。那么1立方米/秒的径流量。折合0.31536亿立方米/年径流量。同理1亿立方米/年径流量折合2.844立方米/秒的径流量。

C. 只有降雨资料和汇水面积，如何计算某频率下的径流量

这需要一个降雨产流模型。有两种实现途径。
其一：采用降雨产流模型对所有有资料的年份进行降雨产流计算，得到各年的径流量；对径流量进行频率分析，经过适线拟合（一般采用P-III型频率分布）得到径流量的频率分布，从而可得不同频率（重现期）下的径流量。
其二：先对降水资料进行频率分析，经过适线拟合得到降水的频率分布，可得不同频率下的降水量；根据降水量，选择相应的典型降水过程及时期；对典型降水过程的降水量进行适当的放大或者缩小，使放大或缩小后的降水量与相应频率的降水量相同，得到设计降水过程；设计降水过程代入降雨产流模型，得到径流量。
精度要求不高时，可采用径流系数法代替降雨产流模型进行径流计算。

D. 径流差积曲线怎么分析

首先，差积曲线就是累积距平曲线，累积距平是由距平累加得到。再说什么是模比系数差积曲线，类似降雨差积曲线，历年降雨-多年降雨平均=降雨距平，降雨距平逐年累加得到降雨累计距平也就是降雨差积曲线。

只需要将你算得模比系数替换降雨，既得到模比系数差积曲线。

从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整个过程，称为径流形成过程。

径流的形成是一个极为复杂的过程，为了在概念上有一定的认识，可把它概化为两个阶段，即产流阶段和汇流阶段。

(4)对径流量的分析方法扩展阅读：

当降雨满足了植物截留、洼地蓄水和表层土壤储存后，后续降雨强度又超过下渗强度，其超过下渗强度的雨量，降到地面以后，开始沿地表坡面流动，称为坡面漫流，是产流的开始。如果雨量继续增大，漫流的范围也就增大，形成全面漫流，这种超渗雨沿坡面流动注入河槽，称为坡面径流。地面漫流的过程，即为产流阶段。

例如，通过人工降雨、人工融化冰雪、跨流域调水增加河川径流量；通过植树造林、修筑梯田、筑沟开渠调节径流变化；通过修筑水库和蓄洪、分洪、泄洪等工程改变径流的时间和空间分布。

径流是地球表面水循环过程中的重要环节，它的化学、物理特性对地理环境和生态系统有重要的作用。

E. 气候变化对径流的影响

6.3.2.1 降水径流量关系的变化

资料和统计结果表明，窟野河流域的径流主要以降水补给为主，其径流量的丰、枯与降水量的多少有关。据统计1956～2006年的逐月数据，降水与径流量的相关系数为0.71，远超过置信度水平r0.01=0.425。这说明降水对径流趋势产生重要影响，也充分说明降水量对流域径流趋势变化的重要性。但由于人类活动的影响，不同时期的降水径流关系存在差异，图6.37给出了窟野河流域1983年前后两个阶段的降水径流关系。

图6.37 窟野河流域年降水径流关系

将1951～1983年作为前期，1984～2006年作为后期。可以看出:①窟野河流域年降水量与年径流量关系点群较为散乱，统计结果表明，两个时段内年降水量与径流量的线性相关系数分别为0.51与0.26，相关系数远低于月降水、径流之间的相关系数;②前期的年降水、径流量点群总体在后期的降水径流点群之上，说明同样的降水条件下，后期径流量总体比前期径流量偏小;③另外，前期的年降水径流的相关系数高于后期的降水径流相关系数，说明人类活动不仅改变了年降水径流的相关关系，同时也降低了二者之间的相关性，使得流域水循环系统更为复杂。

除了降水之外，气温也是影响河川径流的重要因素之一，根据1956～2006年实测资料和统计结果表明，3月份气温略大于0℃，这一时期，径流量随着气温升高和冰雪融化有增加趋势。但从年际尺度来看，气温与径流却存在负相关关系，究其原因，主要由于气温升高导致区域总蒸发量增加所致。

6.3.2.2 气候变化和人类活动对径流量历史变化的影响

气候变化对区域水资源产生重要的影响。水文要素径流量与气候因子气温和降水的相关关系存在滞后性，考虑窟野河流域属于干旱半干旱区，滞后性较弱，故只考虑气温和降水量对径流的影响。从前面降水量趋势分析可知，窟野河流域多年平均降水量总体上呈现减少趋势，1984～2006年年均降水量比1956～1983年年均降水量减少34.7mm。从20世纪50年代中期到20世纪80年代中期出现两次递减趋势，20世纪90年代到21世纪递减趋势缓慢。

河川径流是气候条件与流域下垫面综合作用的产物，径流不仅受人类活动影响显着，而且对气候变化响应敏感。若在人类活动比较显着之前，流域已经有若干年的降水、径流、气温等观测资料，则可以利用这些资料建立率定流域水文模型，然后保持流域水文模型参数不变，将人类活动影响后的气象资料输入流域水文模型，延展该时期的天然水文过程，与人类活动影响时期实测的水文变量相比较，便可以得到人类活动对流域水文的影响。

流域水文模拟方法不需要昂贵的流域试验，时间花费相对较少，现代计算机技术的发展使得该方法受到水文学者的青睐。但是，使用流域水文模拟途径，不仅要求研究区域必须具有必要的水文气象资料，而且对水文模型要求:①模型应该包括所研究问题的应用范围;②在尽可能考虑问题复杂性和足够精度的前提下，应用最简单的模型。

流域水文变化是环境变化的结果，环境变化主要指气候变化(波动)和人类活动对流域下垫面等自然状况的改变两个方面^[97]。河川径流来源于降水，气候条件的变化也直接影响到径流的丰枯。采用流域水文模型模拟途径分析变化环境下流域径流量的变化，首先将流域水文系列划分为两个阶段，即人类活动未大规模影响前的天然阶段和人类活动影响后的阶段。第一个阶段作为基准时期，该时期的实测径流量也相应地作为基准值，第二个阶段为人类活动影响阶段。常说的气候变化是人类活动影响阶段气候要素较基准期的变化，而人类活动土地利用、自然开发、工农业用水需求等方面较基准期的改变。

河川径流变化归因识别的重要方面是如何还原人类活动影响下的天然径流量。流域水文模型的快速发展，使之成为天然径流量还原的重要工具。将天然时期的水文气象资料输入水文模型率定，模型及率定参数可以反映人类活动显着影响之前对径流的影响。保持模型参数不变，将人类活动影响期间的气象资料再输入水文模型，则还原出的径流量反映了原始土地利用和用水结构状况下的产流过程。

以流域天然时期的径流量作为基准值，则人类活动影响时期的实测径流量与天然时期的基准值之间的差值包括两部分:其一为人类活动影响部分，其二为气候变化影响部分。下式给出了环境变化对径流影响的分析方法。

ΔR_T=R_HR-R_B (6.21)

ΔR_H=R_HR-R_HN (6.22)

ΔR_C=R_HN-R_B (6.23)

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

变环境条件下的水资源保护与可持续利用研究

式中:ΔR_T为径流变化总量;ΔR_H为人类活动对径流的影响量;ΔR_C为气候变化对径流的影响量;R_B为天然时期的径流量;R_HR为人类活动影响时期的实测径流量;R_HN为人类活动影响时期的天然径流量，由水文模型计算得出;γ_H、γ_C分别为人类活动和气候变化对径流影响百分比。

前述研究结果表明，水量平衡模型在窟野河流域具有较好的天然径流模拟效果，因此，采用该模型分析气候变化和人类活动对窟野河流域河川径流的影响。

在以往黄河流域气候变化和人类活动对河川径流影响的相关研究中，判定谷底对应年份1970年为流域天然时期与非天然时期的分界点^[45]。利用1969年之前的水文气象资料率定模型，保持模型参数不变，将1970～2006年的气象资料输入水量平衡模型，计算出1970～2006年的径流量(图6.38)与前期径流量具有成因上的一致性，均反映了天然流域状态下的径流过程。图6.39给出了窟野河流域实测与计算年径流量过程。

图6.38 窟野河流域实测与模拟月径流量过程

图6.39 窟野河流域实测与计算年径流量过程

由图6.39可以看出，1970年之前，实测与计算的年径流量过程吻合较好;在20世纪70年代，个别年份计算值较实测值偏高，但也存在实测值高于计算值的年份;20世纪80年代中后期以来，几乎所有年份的计算径流量都大于实测值。由此说明，人类活动自20世纪70年代以来对流域径流量就产生了影响，自20世纪80年代中后期以来，这种影响更为显着。

在黄河水沙变化的相关研究中多以1970年为界开展径流变化归因分析，为与相关研究结果对比，本节也以1956～1969年的实测天然径流量作为基准，表6.22分析了气候要素变化和人类活动对1970～2006年期间河川径流变化的影响。

表6.22 气候变化和人类活动对窟野河流域年径流的影响

可以看出，①20世纪70年代以来，实测径流量呈现较为显着的逐步减少趋势，特别是20世纪80年代以来，实测径流量减少趋势明显，如20世纪70年代实测径流量仅较基准期减少1.6mm，但在20世纪80年代，实测径流量减少了25.4mm;21世纪以来，年均实测径流量只有20.9mm，不到基准期的1/4。②气候变化和人类活动对河川径流的绝对影响量总体呈现增加趋势;气候变化和人类活动在20世纪70年代对径流量的影响较小，在20世纪80～90年代，气候要素变化对径流量的绝对影响量在13mm左右，但进入21世纪以来，气候变化对河川径流量的影响接近20mm;20世纪80年代以来，人类活动对河川径流量的影响更大，几乎以倍数递增，如20世纪80年代由于人类活动影响造成的河川径流量减少量为11.9mm，但在20世纪90年代和21世纪以来，这种影响分别为21.7mm和47.6mm。③从1970年以来的多年平均来看，实测径流量较基准期减少了28.9mm，气候变化和人类活动对河川径流量减少的贡献率约分别占37%和63%，人类活动是窟野河流域径流量减少的主要因素。

F. 径流量的表示方法及其度量单位

流量Q。指单位时间内通过某一过水断面的水量。常用单位为立方米每秒(m3／s)。各个时刻的流量是指该时刻的瞬时流量，此外还有日平均流量、月平均流量、年平均流量和多年平均流量等。

(2)径流总量W。时段Δt内通过河流某一断面的总水量。以所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量,就得径流总量W,即W＝QΔt。它的单位是立方米(m3)。以时间为横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程线和横座标所包围的面积即为径流量。

(3)径流深R。指计算时段内的经流总量平铺在整个流域面积上所得到的水层深度。它的常用单位为毫米(mm)。

若时段为Δt(s)，平均流量为Q(m3／s)，流域面积为A(km2 )，则径流深R(mm)由下式计算:R=QΔt／(1000A)

(4)径流模数M。一定时段内单位面积上所产生的平均流量称为径流模数M。它的常用单位为m3／(s·km2 )，计算公式为: M＝ Q／A

(5)径流系数α。 为一定时段内降水所产生的径流量与该时段降水量的比值，以小数或百分数计。

G. 径流量季节变化规律分析是怎样的

小波系数等值线图能够反映径流量中所包含的各种周期与振幅大小

H. 河川径流量的计算方法

河川径流量往往以流域作为计算单元,计算方法包括实测法、水量平衡分析法和水文比拟法。
实测法
实测法一般采用水文站长期实测流量资料直接计算；
水量平衡分析法
水量平衡分析法是利用水文观测站的降水、径流和蒸发等实测资料,绘制多年平均降水量、蒸发量和径流深等值线图,内插法估算。
水文比拟法
水文比拟法主要用于短缺水文实测资料的地区,选择一个气候、下垫面条件与研究流域相似的参证流域,把参证流域的水文特征值移用于研究流域的一种方法。河流径流量具有随降水变化而波动的特点,年内降水不均匀使其具有季节性变化,年际间也有丰水、平水、枯水年份的区别。

I. 怎么分析河流的径流特点

一看河流径流量的大小。径流量的大小与河流的水源补给形式有关，一般来说，以大气降水补给为主，而且降水比较丰富的地区，河流径流量较大，如位于季风气候区的长江、珠江以及位于热带雨林气候区的亚马孙河、刚果河等。
二看河流汛期的季节。主要有季风气候区的夏汛、地中海气候区的冬汛、温带地区的春汛。有的河流可能有多个汛期，如我国东北的嫩江等河流有春汛和夏汛两个汛期。这是因为它的位置地处温带，冬季会下雪、结冰，来年春天，气温回升，冰雪融化，补给河流，形成春汛；同时，又位于季风气候区，夏季多雨，补给河流，形成夏汛。
有的河流还会形成凌汛。不过，它必须具备两个条件：由低纬流向高纬、有结冰期。
三看河流的含沙量。影响含沙量大小的因素主要有：①地形；②降水量；③植被状况。如果地形起伏大、降水集中、植被状况较差，流水侵蚀作用较强，河流的含沙量就会比较大，如黄河。
四看河流的结冰期。一般来说，温带和寒带地区的河流会有结冰期，如我国的黄河、松花江，俄罗斯的叶尼塞河、鄂毕河等河流，冬季会有结冰期。纬度越高，结冰期越长。
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