水文预报课程设计.docVIP

目目 录录 第一章 基本任务1 1.1 蒸发折算系数 KC 的优选.1 1.2 暴雨预报.1 第二章 基本资料及分析2 2.1 流域概况.2 2.2 流域基本资料.2 2.3 流域基本资料分析.2 第三章 计算公式4 3.1 产流计算.4 3.2 汇流计算.6 3.3 模型参数.6 第四章 基本数据7 4.1 参数资料.7 4.2 数据资料.8 第五章 结果评定以及分析9 5.1 参数 KC 率定结果以及精度统计.9 5.2 次洪模型计算结果10 5.3 误差分析.12 第六章 计算程序及说明 13 6.1 KC 率定主程序.13 6.2 KC 检验主程序.14 6.3 率定 KC 中产流量计算子程序14 6.4 次洪产流量计算主程序17 第七章 总结和心得21 7.1 课程设计总结 .21 7.2 课程设计心得体会.21 2 1 第一章第一章 基本任务基本任务 1.11.1 蒸发折算系数蒸发折算系数 KcKc 的优选的优选 根据已给数据资料及参数（本报告采用 87-89 年的历史数据） ，将流域作为整 体： （1）进行日模型产流量计算； （2）比较计算年径流与实测年径流； （3）通过误差分析，优选蒸发折算系数 Kc； （4）8788 年的历时数据作为率定参数，89 年的数据作为模型检验。 1.2 暴雨预报暴雨预报 根据已给的设计暴雨资料和任务一率定的 Kc，将流域作为整体进行如下计算： （1）次洪产流量计算，划分水源； （2）直接径流汇流，地下径流汇流的计算。 （3）采用 2004 年暴雨数据进行预报。 根据已给的资料、参数，编写程序，将流域作为整体进行产流量计算；将计 算年径流与实测年径流进行比较。 2 第二章：基本资料以及资料分析第二章：基本资料以及资料分析 2.1 流域概况流域概况 某流域集雨面积 856km2。流域地处南方，海洋性气候显著，气候温和，雨 量丰沛。暴雨成因主要是锋面雨和台风雨，常受热带风暴影响。降雨年际间变化 大，年内分配不均，多年平均降雨量为 1800mm，实测年最大降雨量为 3417mm，汛期 49 月降雨量占年降雨量的 81左右：径流系数 0.50.7。流域 内地势平缓，土壤主要有黄壤和砂壤，具有明显的腐殖层，淀积层和母质土等层 次结构，透水性好。台地、丘陵多生长松、杉、樟等高大乔木；平原则以种植农 作物和经济作物为主，植被良好。 流域上游有一水文站，控制流域面积553km2，占流域集雨面积的64.6%。该 水文站以上有4个雨量站。雨量站分布较均匀，有10年逐日降水资料和时段降水 资料；该水文站具有10年以上水位、流量资料；流域属山区性小流域且受到地形、 地貌等下垫面条件影响，洪水陡涨缓落，汇流时间一般23h，有时更短；一次 洪水总历时25d。 2.2 基本资料基本资料 (1) 计算流域面积为 553km2。 (2) 流域内有四个雨量站，权重系数分别为 0.33、0.14、0.33、0.20。 (3) 资料文件名：87-89data.xls，数据格式为： T(i) Q(i) E(i)P1(i) P2(i) P3(i) P4(i) 2.3 流域基本资料分析流域基本资料分析 2.3.1 流域产流方式的论证以及计算模型选用分析流域产流方式的论证以及计算模型选用分析 流域地处南方，海洋性气候显著，气候温和，雨量丰沛。多年平均降雨量 为 1800mm，实测年最大降雨量为 3417mm，径流系数 0.50.7。流域内地势平缓， 土壤主要有黄壤和砂壤，具有明显的腐殖层，淀积层和母质土等层次结构，透水 性好。台地、丘陵多生长松、杉、樟等高大乔木；平原则以种植农作物和经济作 物为主，植被良好。从流域的气象条件，下垫面条件以及年径流系数分析知，该 流域的降雨径流关系符合蓄满产流的特点，可以按蓄满产流的理论和方法建立产 流预报方案，考虑我国实际情况，选用新安江模型，对流域进行整体计算。 2.3.2 流域面平均降雨量分析流域面平均降雨量分析 流域上游有一水文站，控制流域面积占流域集雨面积的 64.6%，控制范围 广，得到的实测径流资料可靠、合理。其上有四个雨量站，分布均匀，符合水文 3 站网布设的基本原则，并有十年逐日的降水资料和时段降水资料，资料完整，无 缺失。可以利用雨量站的基本数据资料结合各个雨量站所占权重求得流域面平均 降水量 2.3.3 流域基本资料三性分析 在预报之前，对原始资料进行简要的三性审查，确保其符合代表性，一致性 和可靠性的基本要求。计算出 1987,1988，1989 三年的年平均降雨量，年径流系 数，汛期 4-9 月降雨量占年降雨量的百分比。如下表所示： 由上表可以看出，各年降水量均在 1600mm 以上，其中雨量的峰值都出现在 汛期 49 月之间，汛期雨量占全年总降水量的百分之八十左右，年径流系数在 0.4 到 0.5 之间，符合流域的基本情况，可以用来率定流域产流模型的参数。 年份年径流 量 年降雨 量 年径流 系数 4-9 月 降雨量 百分比 198789618660.48138774 198869416560.42135182 198972816970.43146586 4 第第3 3章章：计算公式：计算公式 3.1 产流计算产流计算 3.1.1 蒸散发计算蒸散发计算 根据流域特点，蒸散发计算采用的是三层蒸散发计算模式。三层蒸发模式的 具体计算如下： 1)当 WU+P=EP, EU=Ep,EL=0,ED=0; 2)当 WU+P=C.WLM, EU=WU+P,EL=(EP-EU)*WL/WLM,ED=0; 3)当 WU+P0，则产流；否则不产流。 产流时： 当 PE+a=WMM： R=PE+W-WM 式中：PE 为扣除蒸发量后的降雨量，a 为土壤含水量 W 对应的土壤水深，WM 为流域平均蓄水容量，WMM 为流域各地点包气带蓄水容量的最大值，b 为流域包 气带蓄水容量分布的不均匀指数，R 为流域产流量。 3.1.3 水源划分水源划分 流域坡地上的降雨产流量因产流过程的条件和运动路径不同，受流域的调蓄 作用不同，各径流成分在流量过程线上的反应是不一样的.。由于各种水源的汇流 规律和汇流速度不同，采用的计算方法也不同。因此，必须对水源进行划分。 本报告采用二水源划分的水源划分方法，即利用稳渗率 FC 将总径流量划分 为地面净流量和地下径流量。二水源划分方法结构简单，计算与应用方便。 各水源分量如下： 1）当 PE=FC 时： RS=0.0 RG=R 2） 当 PEFC 时： RG=FC*R/PE RS=R-RG 式中：FC 为稳定下渗率，RS 为直接径流，RG 为地下径流 3.1.43.1.4 各层蓄水量计算各层蓄水量计算 三层蓄水量变化的具体计算如下： 1） 当 A(i) + PE(i) WMM 时 WU(i + 1) = Um WL(i + 1) = Lm WD(i + 1) = Dm 当 WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) = Ep(i) Then EU(i) = Ep(i): EL(i) = 0: ED(i) = 0 Else EU(i) = P(i) + WU(i) If WL(i) / WLM = C Then EL(i) = (Ep(i) - EU(i) * WL(i) / WLM ED(i) = 0 Else If WL(i) = C * (Ep(i) - EU(i) Then EL(i) = C * (Ep(i) - EU(i) ED(i) = 0 Else EL(i) = WL(i) ED(i) = C * (Ep(i) - EU(i) - EL(i) End If End If End If E(i) = EU(i) + EL(i) + ED(i) Pe(i) = P(i) - E(i) - 产流量计算 - A(i) = WMM * (1 - (1 - W(i) / WM) (1 / (1 + B) If Pe(i) 0 Then If A(i) + Pe(i) = Ep(i) Then EU(i) = Ep(i): EL(i) = 0: ED(i) = 0 Else EU(i) = P(i) + WU(i) If WL(i) / WLM = C Then EL(i) = (Ep(i) - EU(i) * WL(i) / WLM 19 ED(i) = 0 Else If WL(i) = C * (Ep(i) - EU(i) Then EL(i) = C * (Ep(i) - EU(i) ED(i) = 0 Else EL(i) = WL(i) ED(i) = C * (Ep(i) - EU(i) - EL(i) End If End If End If E(i) = EU(i) + EL(i) + ED(i) Pe(i) = P(i) - E(i) - 产流量计算 - A(i) = WMM * (1 - (1 - W(i) / WM) (1 / (1 + B) If Pe(i) 0 Then If A(i) + Pe(i) WMM Then 全流域蓄满前 R(i) = Pe(i) - (WM - W(i) + WM * (1 - (A(i) + Pe(i) / WMM) (1 + B) A(i + 1) = Pe(i) + A(i) W(i + 1) = W(i) + Pe(i) - R(i) Else R(i) = Pe(i) - (WM - W(i) 全流域蓄满后 A(i + 1) = WMM W(i + 1) = WM End If Else R(i) = 0 不产流 W(i + 1) = W(i) + Pe(i) A(i + 1) = WMM * (1 - (1 - W(i + 1) / WM) (1 / (1 + B) End If - 下时刻流域各层土壤含水量的计算 - If WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) = WUM Then WU(i + 1) = WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) WL(i + 1) = WL(i) - EL(i) WD(i + 1) = WD(i) - ED(i) Else WU(i + 1) = WUM If WL(i) - EL(i) + (WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) - WUM) = WLM Then WL(i + 1) = WL(i) - EL(i) + (WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) - WUM) WD(i + 1) = WD(i) - ED(i) 20 Else WL(i + 1) = WLM If WD(i) - ED(i) + WL(i) - EL(i) + (WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) - WUM) - WLM = WDM Then WD(i + 1) = WD(i) - ED(i) + WL(i) - EL(i) + (WU(i) + P(i) - EU(i) - R(i) - WUM) - WLM Else WD(i + 1) = WDM End If End If End If If Pe(i) = Fc Then RS(i) = o RG(i) = R(i) Else RG(i) = Fc * R(i) / Pe(i) RS(i) = R(i) - RG(i) End If Next i - 单位线推求地面径流量 - Open “C:Documents and SettingsAdministrator桌面liyunlong水文预报课程设计 水文预报课程设计单位线.txt“ For Input As #2 打开单位线数据 For i = 1 To 11 Input #2, UH(i) Next i For i = 1 To 28 For j = 1 To 28 If 1 = i - j + 1 And i - j + 1 = 11 Then QS(i) = QS(i) + RS(j) * UH(i - j + 1) / 10 End If Next j Next i - 出流系数法推求地下径流量 - U = F / (3.6 * dt) QG(1) = Cg * QG0 + (1 - Cg) * RG(1) * U / (dt * 3.6) For i = 2 To 28 QG(i) = (1 - Cg) * RG(i) * U + Cg * QG(i - 1) Next i - 总径流量计算 21 - For i = 1 To 28 Q(i) = QS(i) + QG(i) R(i) = RS(i) + RG(i) Next i - 计算结果输出 - Open “C:Documents and SettingsAdministrator桌面liyunlong水文预报课程设计 水文预报课程设计结果.txt“ For Output As #3 For i = 1 To 28 Print #3, Format(RS(i), “0.00“) & “ “ & Format(RG(i), “0.00“) & “ “ & Format(R(i), “0.00“) & “ “ & Format(QS(i), “0.00“) & “ “ & Format(QG(i), “0.00“) & “ “ & Format(Q(i), “0.00“) Next i Close #3 MsgBox “结果已输出！“ End Sub 第第 7 7 章章：总结和心得：总结和心得 7.17.1 课程设计总结课程设计总结 本次水文预报的课程设计，以二水源的蓄满产流模型为基础，并将流域概 化为一个整体（未划分单元）来建立水文模型，建立的水文模型是以新安江水文 模型为基础。在建立了水文模型后，利用 87,88 两年的资料，利用 VB 计算机编 程对参数 Kc 进行了优选，再利用 89 年的资料多模型进行了检验。在率定得到了 参数 Kc 后，利用已有的 2004 年一次暴雨资料，进行次洪径流量计算，来进行洪 水预报。在新安江模型中，参数不多且具有明确的物理意义，容易确定。但由于 各种误差来源以及处理方法的概化，使得模型的预报结果与实测值存在着一定范 围的误差，同时由于资料系列较短，用来率定的资料年限较早，本次预报等级偏 低。 7.27.2 课程设计心得体会课程设计心得体会 本次课