徑流調節計算

徑流調節計算（runoff regulation computation）指通過某些措施對地面和地下徑流的時間過程和地區分布進行調整的水利計算。對於水庫而言，通常指利用庫容的蓄泄功能有計畫地對河川徑流進行控制和分配。徑流調節計算是水利計算的主要組成部分。

基本介紹

• 中文名：徑流調節計算
• 外文名：runoff regulation computation
• 學科：水利工程
• 領域：水利計算
• 屬性：是水利計算的主要組成部分
• 內容：地面和地下徑流的時間過程

簡介

徑流調節計算（runoff regulation computation）指通過某些措施對地面和地下徑流的時間過程和地區分布進行調整的水利計算。對於水庫而言，通常指利用庫容的蓄泄功能有計畫地對河川徑流進行控制和分配。徑流調節計算是水利計算的主要組成部分。

水庫的徑流調節計算任務，是在已知河流徑流過程及綜合利用水資源的要求下，研究水庫的水量供需平衡過程，求出水庫調節流量、調節庫容和正常供水保證率三者之間的關係，為確定水庫規模、工程參數、調度方案、工程效益提供依據。對具有水文、水利及電力聯繫的水庫群，還應根據具體情況研究所涉及的上下遊河段或跨流域之間的水量平衡，提出合理的徑流補償、電力補償的調度方式。

發展過程

徑流調節計算的理論和方法，隨著近代水利技術的發展而逐漸形成體系。

1883年W.里普爾首先提出採用歷史徑流系列為依據的累積曲線圖解法計算調節庫容,形成了時曆法的雛形。

1914年A.黑曾通過統計處理將多站歷史徑流系列綜合成一個較長的徑流系列，然後用時曆法求出調節庫容的頻率曲線，是隨機模擬法用於徑流調節計算的萌芽。

1935年С.Н.克里茨基和Μ.Ф.門克爾，1940年Α.Д.薩瓦連斯基等人提出採用以全機率公式為基礎的組合頻率法進行多年調節計算，開拓了機率論套用於徑流調節計算的新領域。

1954年後，Р.Α.Р.莫蘭、Н.Α.卡爾特韋利什維利等人，又相繼提出多年調節機率矩陣法及水庫蓄水機率分布函式的積分方程，奠定了多年調節計算機率法的理論基礎。

20世紀60年代開始,由於對水資源開發、控制、利用提出更高的要求,水資源規劃設計中出現了許多時曆法和機率法不能完滿解決的新課題。

Μ.В.菲林於1961年,Н.Α.小托馬斯等於1962年分別提出套用時間序列模型模擬徑流系列的計算技術，創建了徑流隨機模擬與時曆法相結合的徑流調節計算方法。

中國在50年代，通過編制黃河、長江等江河流域規劃，和大量水利工程規劃設計，積累了豐富的經驗。在此基礎上，長江流域規劃辦公室1959年編寫出版了《河流綜合利用水文水利計算》一書，對防洪與興利相結合的調節計算，單一任務及綜合利用水庫調節計算、水庫群補償調節計算等，提出了一些具有特色的方法。

80年代以來，對隨機過程和系統分析最佳化理論在徑流調節計算套用方面也進行了探索。

徑流調節分類

通常按水庫調節周期分類。

①無調節

水庫沒有調節庫容，按天然流量供水；

②日調節

水庫按用水部門一天內的需水過程進行調節；

③周調節

水庫按用水部門一周內的需水過程進行調節；

④年調節

亦稱季調節。水庫將一年中的多餘水量蓄存起來，用以提高缺水期的供水量，是最常見的調節方式；⑤多年調節：水庫將豐水年的多餘水量蓄存起來，用以提高枯水年的供水量，調節周期超過一年。

此外，尚可按水庫所承擔的任務，劃分為單一任務水庫徑流調節及綜合利用水庫徑流調節；按水庫供水方式，可分為固定供水調節及變動供水調節；按水庫的作用，可分為反調節、補償調節、水庫群調節及跨流域引水調節等。

基本方法

套用水量平衡方程（見水量平衡）對徑流系列進行逐時段的水庫水量蓄泄計算，求出水庫蓄水量和供水量的全過程，或者機率分布與保證率曲線。每一計算時段的水量平衡方程為：

V₂=V₁+W_i－W₀

式中V₁、V₂分別為計算時段初及時段末的水庫蓄水量；W_i、W₀分別為計算時段的水庫來水量及供水量。

計算時段主要根據水庫的調節周期決定。日調節水庫以小時為單位；年或多年調節以月（旬）為單位。具體計算時，假定已知時段初水庫蓄水量V₁及時段來水量W_i，按照規定的水庫調度要求，由水量平衡方程求出時段水庫供水量W₀及時段末蓄水量V₂。以上一時段末的水庫蓄水量作為本時段初的水庫蓄水量，即可順序進行全系列的調節計算。

徑流調節計算分類

徑流調節計算，按其對水庫入流過程的描述方式和調節計算所採用的數學方法，大體可歸納為三類。

①時曆法

直接根據實際徑流系列,逐時段進行調節計算,求出調節流量、調節庫容等調節要素的全過程，然後再據以求出相應的保證率曲線；

②機率法

亦稱統計法，先根據實際徑流系列進行統計分析計算，求出徑流的機率分布(包括統計參數)或保證率曲線，然後套用機率論的全機率公式直接求出調節流量、調節庫容的機率分布或保證率曲線；

③隨機模擬法

先根據實際徑流系列,套用水文時間序列分析的理論和方法，建立徑流系列的隨機模型並據以模擬出足夠長的徑流系列，然後按照時曆法進行調節計算。

這三類調節計算方法中，時曆法概念直觀、方法簡單，能提供水庫各種調節要素的全過程，但當資料系列較短時,精度較差。機率法主要適用於多年調節計算,能考慮徑流的各種組合情況，只需要徑流的機率分布或保證率曲線即可進行計算；該法直接求解比較複雜，已提出了一些多年調節計算線解圖，便於實際套用。隨機模擬法，計算工作量較大，但兼有時曆法和機率法的優點。