SL 278-2002（条文说明） 水利水电工程水文计算规范.pdf

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1、中华人民共和国水利行业标准水利水电工程水文计算规范SL278-2002 条文说明2002北京目次1 总贝 . . . (39) 2 基本资料.(42) 2.1 基本资料搜集整理u2.2 基本资料复核评价.(42)3 径流.(44) 3.1 径流分析计算的基本要求 (44) 3.2 径流还原计算.(44)3.3 径流资料插补延长.(45) 3.4 径流系列代表性分析(46)3.5 径流分析计算.(47) 3.6 枯水径流分析计算的3.7 冰雪融水补给地区径流分析计算u3.8 岩溶地区径流分析计算. (51) 3.9 地下水分析计算(52)4 泥沙.(55) 4.1 悬移质泥沙分析计算(55)4.

2、2 推移质泥沙分析计算(56)5 水位和水位流量关系.(58) 5.1 江河水位分析计算.臼的5.2 潮水位分析计算.(59)5.3 水位流量关系拟定(60)6 气象要素、水面蒸发、水温和冰情.(62) 6.1 主要气象要素统计分析 (62) 6.2 水面蒸发分析计算.(62)6.3 水温分析计算. (6日6. 4 冰情分析计算.(66)37 7 水文测报系统. (73) 7.1 施工期水文测报规划.(73) 7.2 运行期水文自动测报系统. (73) 38 1总则1. O. 1 SDJ214-83 (水利水电工程水文计算规范)(试行)对指导我国水利水电工程水文计算起到了重要作用。原规范发布至

3、今已近20年，这期间我国水利水电工程建设有了很大发展，出现了一些新情况和新问题，水文计算也有了新的进展，积累了一些新经验。为指导今后水利水电工程水文计算工作，有必要对原规范进行修订。1. O. 2 本规范适用范围是根据DL5020-93(水利水电工程可行性研究报告编制规程和DL5021-93(水利水电工程初步设计报告编制规程对水文计算的内容和深度要求制定的。可行性研究阶段，水文计算的主要参数和成果应确定p初步设计阶段，是可行性研究阶段的补充和深化，是对水文计算成果进行复核。项目建议书阶段水文计算的要求比可行性研究阶段稍低;小型水利水电工程基本资料往往比较欠缺，不易达到规范的全部要求，在执行本规

4、范时，可适当降低要求。江河流域规划与大中型水利水电工程设计要求的水文计算内容和深度不尽一致，根据规划要求，对本规范所规定的内容可适当取舍、深度可适当降低。1. O. 3 水利水电工程所在地点的自然地理、水文气象条件不同，每项工程设计要求也有差异，本条包括我国不同条件、不同类型水利水电工程设计的水文计算内容，并非每项工程都需求全，应根据具体工程的设计要求，酌情取舍。1 基本资料搜集、整理和复核，是水文计算的基础和成果质量的重要保证，水文计算报告要有阐述，有些工程还应编写基本资料复核专题报告。2 径流分析计算，比原规范增加了枯水径流及地下水分析计算内容。分析计算方法增加了随机模拟法。39 3 设计

5、洪水计算是水文计算的重要组成部分，其技术要求按已发布的SL44-93(水利水电工程设计洪水计算规范执行。4 泥沙分析计算，比原规范增加了泥沙资料还原、系列代表性分析的内容和特征值计算方法。5 水位分析计算和水位流量关系拟定，比原规范增加了江河水位和潮水位分析计算内容。6 气象要素、水面蒸发、水质、水温和冰情分析计算，比原规范增加了主要气象要素的统计分析。水质特征分析、评价的技术要求按已发布的SL/T2381999(水资源评价导则和SL63-94 (地表水资源质量标准等标准执行。7 水文测报系统设计，比原规范增加了运行期水文自动测报系统设计内容。1.0.4 目前我国已建大、中、小型水库共有840

6、00多座，引水、分滞洪工程和水土保持工程众多，存在河道串流和江湖泥t冲淤等现象，并偶有发生横口、垮坝情况，应分析上述各项对水文要素的影响。1. O. 5 水文计算成果的精度，主要取决于基本资料情况及其可靠程度，故必须予以重视。实测水文资料是水文计算的主要依据，应尽量搜集，尤其是近期资料，反映现状的水文规律，对水文计算更为重要。当设计断面及邻近河段缺乏水文资料时，为使成果合理，应根据工程及水文计算要求，尽早设立水文站水位站或增加测验项目，分析或检验水文计算成果。1.0.6 资料系列的可靠性、致性和代表性，是水文计算对基本资料的共同要求。资料系列的可靠性是水文计算成果精度的重要保证，在进行水文计算

7、时应复核所用资料，以保证资料正确可靠p资料一致性，是指产生各年水文资料的流域和河道的产流、汇流条件在观测和调查期内无根本变化，如上游修建了水库或发生堤防溃决、河流改道等事件，明显影响资料的一致性时，需将资料换算到统一基础上，使其具有一致性;资料系列的代表性，是指现有资料系列40 的统计特性能否很好反映总体的统计特性，应对资料系列的代表性作出评价。1.0.7 水文要素在各历时之间或在上下游及邻近地区有一定变化规律，据此综合分析、多方检查，论证计算参数和采用成果的合理性。1.0.8 资料短缺地区的水文计算，常采用间接方法。如径流量可由降雨径流法、地区综合法、等值线图法等方法推求。各种方法的适用条件

8、不同，影响因素复杂，均具有一定的误差。因此，应采用多种方法计算，经综合比较后，合理选用成果。1.0.9 本规范涉及的有关标准主要有:GBJ138-90(水位观测标准、GB50179-93(河流流量测验规范、GB50159一92(河流悬移质泥沙测验规范、SL43-92(河流推移质泥沙及床沙测验规程、SL247-1999(水文资料整编规范、SL/T238-1999、SL61-94 6伽的水库 24 nm 3)蹦喂18 16 14 12 10 6 4 2 飞o22 24 26 28 30 32到3638咽42钊钊纬度(.N)图1库底年平均水温沿纬度分布图65 算水库各月水温分布。当确定库表及库底水温

9、后，可用中国水利水电科学院研究建立的经验公式计算不同深度的多年平均水温，见式(13): T y = T b + T( 1一2.08号+1吵一o付)式中Ty -从水面算起的计算深度y处的多年平均水温CC);Tb一一库底稳定低温水层的温度CC)，T-多年平均库表水温与Tb之差值CC);S一一计算变温水层的厚度(m)。6.4冰情分析计算6.4.1 我国西部和北部地区的河、湖水体，冬季会出现冰情，并可能影响水利水电工程的施工和运行，在工程设计时应进行冰情分析计算。冰情分析计算包括工程地址及有关河段天然冰情特征值的统计、冰情特性的分析和对未来冰情变化的预测。6.4.3 我国长期进行多项目冰情观测的水文测

10、站不多，有些冰情特征值变化较稳定，10年观测资料已有一定代表性。当系列不足10年，或虽有10年，但设计断面所在河段冰情复杂，观测资料未能观测到有关的冰塞、冰坝和冰情极值等资料时，应进行冰情实地调查。冰情调查内容主要是冰情特征中的极值，不同开河形式的出现几率，冰塞、冰坝发生的时间、地点、规模、灾害及成因，调查时应注意人类活动对冰情的影响。6.4.4 用上下游或邻近流域参证站资料时，应注意两地水力条件及热力条件的差异。水力条件主要是流速、流量、水深及急滩、弯道、浅滩等;热力条件主要是纬度、河流走向、水温、日照、两岸山体的遮挡程度和泉水等自然因素，以及城镇排污、热电厂热水排放等人类活动影响。我国北方

11、地区有关部门已建立了一些经验公式，但均有一定的地区局限性，使用时，其有关系数需分析论证，不能简单移用。对用冰情特征值图表查算时，需对比工程66 地址与编制图表依据站之间水力和热力条件差异进行修正。以热力因素为主的冰情特征值，如流冰花总量等可用热平衡法计算。具体计算见附录E。附录E式(E.2. 2-1)的S中，太阳直接辐射热SI、太阳散射辐射热S2二者之和为太阳总辐射，采用设计地区的实测资料计算。无实测资料时可采用式(14)计算:(SI + S2) = 1. 926NJl + 4.187 X (1一N)J2(1 4) 式中N-一云量(十分率); Jl、J2-一随纬度、时间而变化的函数，可分别由图

12、2、图3查得。21 / I 四百19呈; J 15 、IIV 8 |飞40 1 / 13 42 /1/ F l. 44 1冉、11 46 /1/ . 9 1 48k: 二、/ 50 、f / 11.11 7 ，叫同11月12月l月2月3月图2Jl时间、纬度关系图67 23 5 I I1 8N 40 UVII / 42 1-44 队、46 阳、/ I.J 48 . 1 坠50 IJ L.- l主I. -1/ 1/ 、v 11月12月1月2月3月(咽:g 21 里 17 15 13 11 9 7 3 图3J2-时间、纬度关系图式(14)未考虑高程订正，使用时应予注意。反射辐射热损失品，可用式(1日

13、计算z53 = K(51 + 52) (1 5) 式中K一一反射率，由表1查得。水面有效辐射热品，是水面发出的长波辐射和水表面吸收的大气逆辐射之差，可用式(16)计算:54 = 10.89 X (1一o.9N) + 0.377 X (t. - tq) (1 6) 68 式中t.一水温CC);tq一设计断面所在河段日平均气温CC)。水面蒸发热损失品，可用式(17)计算z表1不同纬度水面K值寝纬度。N11月12月1月2月3月30 0.08 0.09 0.09 0.08 0.07 40 0.11 0.12 0.11 0.09 0.08 50 0.14 0.16 0.16 0.12 0.09 60 0

14、.19 0.21 0.20 0.16 0.11 一一一一一二L一一一一一一一一一一一一注s摘自M.I1.布德科著地表面热量平衡机科学出版社.1960年。S5 = ELY X 10-3 (1 7) L = 2500 - 2. 39t. (1 8) 式中E一一蒸发量(mm)，可取用冬季实测蒸发量资料gL一一汽化潜热CM/t)，用式(18)计算可得pY一一水的容重(t/m勺。S5也可用经验公式计算，见式(19): S5 = 0.732 X (1 + O. 134W)(fm一f)(1 9) 式中W 计算河段代表性日平均风速(m/s); 1m一一与水温相同温度下的空气饱和水汽压力(hPa);f一一大气中

15、的水汽压力ChPa)。水面对流热损失品，可用式(20)计算zS6 = 0.481 X (1 + o. 3W)(t. - tq) 旁侧入流的热量交换品，用式(21)计算zS7 = 6400QYC(t:一九-7- F (20) (21) F=VB(22) 式中Q一一旁侧入流量(m3/s); C一一水的热容量4.19M 1 (t. OC) ; ti一一旁侧入流水温CC);t.一一干流河段水温CC);69 F-一计算时段水面面积(m勺，用式(22)计算可得pV一一计算河段平均流速(m/s); B-一计算河段平均宽度(m); 一一一86400(s)。河床与水流间的热量交换S8可从表2查得。表2S8近似值

16、表MJI (ml.d)J 11月12月1月2月3月纬度h (m) h (m) h (m) h (m) h (m) 。N。510 。510 。-510 。-510 。-510 30 1.38 1. 21 1. 51 1. 34 1. 04 0.96 0.59 0.59 一0.33-0.29 40 1. 30 1. 13 1. 17 1. 05 0.92 0.84 0.50 0.46 0.08 0.08 50 1. 13 1. 00 0.88 0.42 0.59 0.50 0.38 0.33 0.33 0.29 60 1. 00 0.46 0.59 0.50 0.42 0.38 0.29 0.25

17、 0.25 0.21 注:h为冰朔不同平均水深。水流动力加入热量品，用式(23)计算zSQ = 847QY 9 =-一一一(23) 坦B式中Q-计算时段日平均流量(m3/s); t-水面比降。降水进入河中的热量交换SIO可用式(24)计算:S10 = O. OOlPCY(79. 6一0.5tq+ t.) (24) 式中P-一日降雪量(折合成水深，mm)。当气温较低而又大量降雪时，其对水体的失热作用是明显的，尤其对引水渠水体热平衡影响较大。在严寒的冬季，无论是自昼还是夜间，水体的收入热量总是小于向外散失的热量，故LS一般为负值。因此，用式CE.2. 2 1)和式CE.3)时，公式中的LS应取绝对

18、值。6.4.6 河流冰凌运动是冰、水二相流，且受热力因素影响，工程冰情分析的理论和计算方法尚不完善，归纳我国多年来设计、实践经验，常通过以下途径进行分析计算z70 1 以热力因素为主的冰情问题，如水库及引水口下游零温断面位置，河流、引水渠的冰花量等可采用基于热平衡原理的途径进行估算。对水电站下游不封冻距离估算，东北勘测设计研究院在对东北地区5个大中型水电站进行调查和观测的基础上提出经验公式，见式(2曰:Lf = 14.5 X (qt.)1.228 + 8.5 (25) 式中Lf一一水电站下游最小不封冻距离(km);q一一1月最小旬平均出库单宽流量m3/(s.m)J;ts一一与最小旬平均出库单宽

19、流量相应时段的平均出库水温CC)。用于建立估算Lf经验公式的东北地区5个大中型水电站下游不封冻距离观测和调查成果如表3。以水力因素为主的冰情问题，如水库末端的冰塞噩水可采用水力学方法估算。前北京勘测设计院和西北勘测设计院在黄河刘家峡、盐锅峡河段观测资料的基础上，假定冰凌运动与泥沙运动类似，应用泥沙运动理论建立了冰塞噩水计算的数学模型和经验公式p合肥工业大学等单位根据黄河天桥水库末端河曲河段的冰塞观测资料，也提出了冰塞塞水计算的经验关系。这些方法可资借鉴，但其都有一定的局限性，使用时要注意方法的造用性和成果的合理性分析。2 寒冷地区已建工程出现的冰情及其观测、研究、试验成果是工程设计的重要参考资

20、料，设计断面所在河段遇到相似冰情问题可进行类比估算和合理性分析。6.4. 重要工程冰情问题影响工程设计方案和建筑物尺寸。我国工程冰情模型试验始于20世纪70年代，东北勘测设计研究院曾进行过自山、莲花、小山电站导流隧洞开江期排冰的模型试验，提出了堵塞系数的概念，并据以修正底孔畅流期的世流曲线，估算设计来水、来冰条件下底孔上游事水高度z天津勘测设计院曾进行万家寨水利枢纽回水末端冰坝的形成和塞水高度的模型试验;原新疆八一农学院等单位曾进行新疆地区亚斯墩、红山嘴四级、卡71 寝3我国东北地区5个水电站下源不封冻距离Lr调查及观测成果寝植仁回龙山慨泊湖云峰丰满项目1976 1978 1976 1978

21、1978 1978 1979 1959 1960 1961 I 年年年年年年年年年年|水电站下游不封冻距离24.0 12. 5 12.5 9.0 21. 6 17.3 105 30.0 66.0 L! (km) 出现日期1月上1月上1月1月上1月1月上1月1月1月中旬中旬下旬中旬上旬中旬中旬上旬下旬中旬1月最小旬平均单宽流量qm3 0.321 0.531 0.449 O. 12 0.317 0.257 0.963 0.362 1.03 0.862 / (s. m)J 1月最小旬平阳单宽热流量q, m3 c 1.123 1.327 0.719 。.2390.698 0.694 4.24 1.05

22、 3.09 2.5 / (s. m)J 相应旬平均气温(C) 一16.一12. 一16.! 一12. 一16.7一14.C -14.5 -20. 一18.4尾水水混3.5 2.5 1. 6 2.0 2.2 2.7 4.4 2.9 3.0 t. CC) 群等低水头引水式电站的排冰模型试验，并提出冰水比的概念，用以反映排冰耗水量及排冰效率。以上试验研究成果，可供合理性分析时参考。72 7水文测报系统7. 1 施工期水文测报规划7.1.3 拟定水文预报方案时，应考虑工程施工过程中天然河道过水能力的改变、工程建筑物蓄水等对水文预报方案的影响，北方寒冷地区，应根据施工要求拟定冰情预报方案。7.1.4 充

23、分利用现有设备可节省费用。现有水情站点数量不足、分布不合理，缺少控制性报汛站或测报项目不足，不能满足水文预报要求时，需适当增设雨量、水位、水文站或增加测报项目。水情站点应结合水文预报方案进行优选。7.1.5 施工期应尽量利用己有的通信方式(如电报、电话、报、汛电台等)，也可采用超短波、短波等通信方式。重要报汛站应具备恶劣好气条件下保证通信畅通的能力。7.1.6 对于有些开发程度低、人烟稀少、水文测站少、洪水预见期较短的设计流域，若采用测报方法，测验、报汛、预报作业费时较长，预见期和精度达不到要求时，经分析论证，可结合运行期的要求建立施工期水文自动测报系统。7.2 运行期水文自动测报系统7.2.

24、1 水文自动测报技术发展较快，设计中应切合实际，采用经鉴定的新技术、新产品，选用可靠的定型设备。设计的测报系统应在实用可靠的基础上，实现经济合理、技术先进。7.2.3 水文预报方案，应满足工程运行调度对水文预报的精度和预见期要求，根据流域水文特性及遥测站网分布等进行方案比较，综合确定。水文预报方案的编制，应符合SL250一2000(水文情报预报规范的规定。7.2.4 遥测站网规划应以现有的(包括施工期)水情站网为基础，73 根据需要增加部分雨量站，入库、出库水文站，坝、区、坝上下水位站及重要支流控制站等。为节省建设投资和运行费用，遥测站应在满足水文预报和运行调度要求的条件下，力求精简。7.2.5 水文要素的自动采集主要是雨量、水位等，流量可通过人工置数进行数据传输，其工作体制主要有自报式和查询应答等方式。中心站、中继站和遥测站规模要适当，中继站级数不宜过多。水位计、雨量计的分辨力需满足水文预报的精度要求，按有关规定选取。7.2.6 超短波、卫星、短波等通信方式各有优点和不足，需根据具体情况而定，对于规模较大或较为复杂的系统，当一种通信方式难以满足要求时，可采用两种或两种以上的通信方式进行混合组网。通信线路需满足系统的响应速度、数据传输的误码率及线路的通畅率等要求。74 NOON-hN书号:155084 131 定价:13.00 7G