工程水文学习题答案9.pdf

第九章 水文预报第九章 水文预报 一 概念题一 概念题 填空题 填空题 1 0 0 0 2 展开 扭曲 3 短 长 4 最短 5 一次洪水中河段上 下站同位相的水位 河段上下站同一时刻的对应水位 6 使槽蓄曲线成为单一线的组合流量 即 下上 Qx1xQQ 7 流量比重因子 x 河段发生稳定流下的传播时间 k 8 洪水波在河段中的传播时间 9 逆时针绳套曲线 10 短期预报 中长期预报 11 位相相同的水位 12 qQQ t 上上 13 137 21m 71 43m 17h 69 78m 14 3121 t3t2t QQQ 上 上上 15 QkQx1xQk 下上 示储流量 河段传播时间 楔蓄系数 或流量比重因素 上断面流 量 下断面流量 16 零 一个时段 t 17 S KQ 地下汇流时间 18 流凌开始日期预报 封冻日期预报 开河日期预报 19 随时应用作业预报过程中获得的最新信息对原洪水预报方案的计算结果进行修正 然后发布预报 20 先演后合 先合后演 21 绝对误差 相对误差 确定性系数 22 状态方程 观测方程 选择题 选择题 1 d 2 c 3 b 4 a 5 d 6 b 1 7 c 8 b 9 a 10 d 11 b 12 c 13 a 14 a 15 c 16 b 17 b 18 d 判断题 判断题 1 T 2 F 3 F 4 T 5 T 6 T 7 F 8 F 问答题 问答题 1 答 水文预报方案是根据实测资料建立的 它反映了一个流域或河段的水文变化规律 因此 可 依当前已出现的一些水文气象情况 如降雨 水位 流量等 按水文预报方案进行作业预报 得知预见 期内的水文变化 显然 预报方案是作业预报的基础 而作业预报又是对预报方案的应用及检验 2 答 河道洪水波在运动中发生变形 内因是洪水波存在附加比降 使洪水传播中发生展开和扭 曲 外因是河槽的调蓄和区间暴雨径流的影响 3 答 该法适用于河流洪水附加比降相对较大 断面冲淤 回水影响等情况的河段 这是因为同时 的上下游水位间接得反映了河道洪水附加比降 底水高低 水面坡降的作用 4 答 按不同的暴雨中心位置和不同的降雨强度分析相应的汇流曲线 以此分别考虑流域上降雨在 空间上和时间上分布不均匀性问题 5 答 我国水文情报规范规定 一般采用预报方案的合格率及稳定性系数大小来评价方案的质量高 低和等级 6 答 目的是考虑水面比降和河槽中底水的作用 方案制作包括 资料整理中 在摘录上下游洪峰 水位 峰现时间时 并摘录与上游站同时的下游水位 绘图时 在水位关系图制作中 以上游站水位 为纵坐标 以下游站水位为横坐标 根据多场洪水资料 点绘其上下游水位关系点 并将 下游同时水位标上 通过点群趋势 以下游同时水位为参数 绘制曲线 在水位峰现时间关系图制 作中 以上游站水位为纵坐标 以峰现时差 t Z上 t Z下 t Z下 t Z上 为横坐标 根据多场洪水资料 点绘其关系点 并将 下游同时水位标上 通过点群趋势 以下游同时水位为参数 绘制曲线 7 答 流域水文概念性模型是对预报对象所基于的水文自然过程 根据确定性系统的概念与方法 作出数字模拟 确定性水文模型中的集总式模型和分散式模型其区别在于 前者忽略水文现象在空间分 布上的差异 后者考虑水文现象在空间分布上的差异 二 计算题二 计算题 2 1 解 绘制上 下游站洪峰水位相关图 根据上 下游站洪峰水位 绘制上 下游站相应洪峰水位相关图 见图 2 9 1a 绘制上游站洪峰水位与上 下游站峰现时差相关图 根据上 下游站洪峰水位峰现时间 计算峰现时差 见表 2 9 1 绘制上游站洪峰水位与峰现时差相 关图 见图 2 9 1b 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 89101112 20 21 22 23 24 25 26 27 28 4681012 Z上 t Z上 t Z下 t h 图 2 9 1b 上游站洪峰水位峰现时差相关 图 2 9 1a 上 下游站相应洪峰水位相关图 表 2 9 1 某河段上 下游站洪峰水位峰现时差 上游站洪峰 下游站洪峰 峰现时差 月 日 时 分 水位 m 月日时 分 水位 m h 4 28 17 30 22 28 4 294 00 8 74 10 5 6 2 1 30 27 38 6 2 8 00 10 1 6 5 6 7 7 30 24 27 6 7 16 00 9 22 8 5 6 16 14 50 23 33 6 1622 00 8 98 7 2 6 22 0 00 25 16 6 226 00 9 35 6 6 28 16 45 22 59 6 292 00 8 72 9 25 7 14 11 15 23 11 7 1419 00 8 89 7 75 2 解 预报下游站洪峰水位 根据上 下游站洪峰相应水位相关图 由上游站水位 25m 查图 1 9 2 a 得到下游站水位为 9 45m 见图 2 9 2 a 预报峰现时间 根据上游站洪峰水位与峰现时差相关图 由上游站水位 25m 查图 1 9 2 b 得到时差为 6 6h 见图 2 9 2 b 因此 下游站出现洪峰水位时间为 7 月 3 日 11 时 56 分 3 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 89101112 Z上 t 20 21 22 23 24 26 27 28 4681012 Z上 t 25 Z下 t h 图 2 9 2 b 上游站洪峰水位峰现时差作业预图 2 9 2 a 上 下游站洪峰水位作业预报 3 解 预报下游站洪峰水位 根据上 下游站洪峰相应水位相关图 由上游站水位 145m 查图 1 9 3 得到下游站水位为 76m 见图 2 9 3 预报峰现时间 根据上游站洪峰水位与峰现时差相关图 由上游站水位 145m 查图 1 9 3 得到时差为 8h 因此 下游站出现洪峰水位时间为 6 月 13 日 23 时 10 分 见图 2 9 3 图 2 9 3 某河段上 下游站作业预报过程图 4 解 预报下游站洪峰水位 根据上 下游站洪峰相应水位相关图 该河段 5 月 10 日 10 时 30 分 上游站洪峰水位为 158m 下游 站水位为 125m 时 查图 1 9 3 得到下游站水位为 126m 见图 2 9 4 预报峰现时间 根据上游站洪峰水位与峰现时差相关图 由上游站水位 158m 下游站水位为 125m 时 查图 1 9 3 得到时差为 14h 因此 下游站出现洪峰水位时间为 5 月 11 日 0 时 30 分 见图 2 9 4 4 图 2 9 4 某河段上 下游站作业预报过程图 5 解 预报下游站水位 根据长江万县水文站 宜昌水文站河段以 Q上为参数的水位预报方案 该河段 8 月 2 日 8 时 上游 站流量涨差水位 Q上 100m3 s 下游站水位为 50m时 查图 1 9 4 得到下游站水位为 51 2m 见图 2 9 5 预报峰现时间 根据长江万县水文站 宜昌水文站河段以 Q上为参数的水位预报方案 可知洪峰时差均为 24h 因 此 宜昌站出现 52m水位的时间为 8 月 3 日 8 时 见图 2 9 5 图 2 9 5 某河段上 下游站作业预报过程图 6 解 5 预报下游站水位 根据长江万县水文站 宜昌水文站河段以 Q上为参数的水位预报方案 已知该河段 8 月 9 日 13 时 万县站流量涨差水位 Q上 50m3 s 宜昌站水位为 50m时 查图 1 9 5 得到宜昌站水位为 49 3m 见图 2 9 6 预报峰现时间 根据长江万县水文站 宜昌水文站河段以 Q上为参数的水位预报方案 可知时差均为 24h 因此 宜 昌站出现 49m水位的时间为 8 月 9 日 13 时 见图 2 9 6 图 2 9 6 某河段上 下游站作业预报过程图 7 解 将河段实测洪水资料列于表 2 9 2 中的第 2 3 栏 因区间无实测值 将河段入流总量与出流总 量差值作为区间入流总量 其流量过程近似地按入流过程的比值分配到各时段中去 按水量平衡方程式 分别计算各时段槽蓄量 S 表中第 7 栏 然后逐时段累加 S 得槽蓄量 S 表 中第 8 栏 假定x值 按Q xQ上 1 x Q下计算Q 值 设x 0 15 计算结果列于表中第 9 栏 按第 8 9 两栏的数据 点绘 S Q 关系线 其关系线近似于直线 见图 2 9 7 该 x 值即为所 求 该直线的斜率 K S Q 18h 表 2 9 2 马斯京根法与W Q 值计算表 Q m3 s 时间 月 日 时 Q上 m3 s Q下 m3 s q区 m3 s Q上 q区 m3 s Q上 q区 Q下 m3 s S m3 s 12h S m3 s 12h x 0 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7 1 14 19900 7 2 8 24300 23700 600 23100 1200 0 0 23280 6 7 3 2 38800 27000 160025400 13400 7300 7300 27410 7 3 20 50000 37800 120036600 13400 13400 20700 38610 7 4 14 53800 48400 900 47500 6300 9850 30550 48445 7 5 8 50800 51900 500 51400 600 2850 33400 51310 7 6 2 43400 49600 400 49200 5800 3200 30200 48330 7 6 20 35100 43000 400 42600 7500 6650 23550 41475 7 7 14 26900 35600 400 35200 8300 7900 15650 33955 7 8 8 22400 29300 300 29000 6600 7450 8200 28010 7 9 2 19600 24200 300 23900 4300 5450 2750 23255 7 9 20 21300 200 21100 385000391800 6800385000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 010000200003000040000 图 2 9 7 马斯京根法 S Q 关系曲线图 8 解 马斯京根流量演算中系数计算公式 有 26 0 185 015 01818 15 018185 0 t5 0KxK Kxt5 0 C0 48 0 185 015 01818 15 018185 0 t5 0KxK Kxt5 0 C1 26 0 185 015 01818 185 015 01818 t5 0KxK Kxt5 0 C2 C0 C1 C2 1 0 9 解 马斯京根流量演算方程 112121 12 02 Q26 0Q48 0Q26 0QCQCQCQ 下 上 上 下上上下 计算过程如表 2 9 3 所示 7 表 2 9 3 马斯京根流量演算表 时间 月 日 时 Q上 m3 s 0 26Q上 2 m3 s 0 48Q上 1 m3 s 0 26Q下 1 m3 s Q下 2 m3 s 7 1 14 19900 22800 7 2 8 24300 6318 9552 5928 21798 7 3 2 38800 10088 11664 5667 27419 7 3 20 50000 13000 18624 7129 38753 7 4 14 53800 13988 24000 10076 48064 7 5 8 50800 13208 25824 12497 51529 7 6 2 43400 11284 24384 13397 49065 10 解 将河段实测洪水资料列于表 2 9 4 中的第 2 3 栏 将河段入流与区间入流相加 如表中第 5 栏 按水量平衡方程式 分别计算各时段槽蓄量 S 表中第 7 栏 然后逐时段累加 S 得槽蓄量 S 表 中第 8 栏 假定x值 按Q xQ上 1 x Q下计算Q 值 设x 0 273 计算结果列于表中第 9 栏 按第 8 9 两栏的数据 点绘 S Q 关系线 其关系线近似于直线 见图 2 9 8 该 x 值即为所 求 该直线的斜率 K S Q 12h 表 9 4 马斯京根法与W Q 值计算表 时 间 Q m3 s 月 日 时 Q上 m3 s Q下 m3 s q区 m3 s Q上 q区 m3 s Q上 q区 Q下 m3 s S m3 s 12h S m3 s 12h x 0 273 1 2 3 4 5 6 7 8 9 7 1 0 75 75 0 75 0 0 75 7 1 12 370 80 37 407 327 163 5 163 5 169 7 2 0 1620 440 73 1693 1253 790 953 5 782 7 2 12 2210 1680 110 2320 640 946 5 1900 1855 7 3 0 2290 2150 73 2363 213 426 5 2326 5 2208 7 3 12 1830 2280 37 1867 413 100 2226 5 2167 7 4 0 1220 1680 0 1220 460 436 5 1790 1554 7 4 12 830 1270 830 440 450 1340 1150 7 5 0 610 880 610 270 355 985 806 7 5 12 480 680 480 200 235 750 625 7 6 0 390 550 390 160 180 570 506 7 6 12 330 450 330 120 140 430 417 7 7 0 300 400 300 100 110 320 373 7 7 12 260 340 260 80 90 230 318 7 8 0 230 290 230 60 70 160 274 7 8 12 200 250 200 50 55 105 236 7 9 0 180 220 180 40 45 60 209 8 7 9 12 160 200 160 40 40 20 189 13585 13915 330 0 500 1000 1500 2000 2500 05001000150020002500 图 2 9 8 马斯京根法 S Q 关系曲线图 11 解 已知 K 12h x 0 273 t 12h 由马斯京根流量演算中系数计算公式 有 185 0 125 0273 01212 273 012125 0 t5 0KxK Kxt5 0 C0 63 0 125 0273 01212 273 012125 0 t5 0KxK Kxt5 0 C1 185 0 125 0273 01212 125 0273 01212 t5 0KxK 5 0KxK C2 C0 C1 C2 1 0 12 解 马斯京根流量演算方程 112121 12 02 Q185 0Q63 0Q185 0QCQCQCQ 下 上 上 下上上下 计算过程如表 2 9 5 表 2 9 5 马斯京根流量演算表 时 间 月 日 时 Q上 m3 s 0 185Q上 2 m3 s 0 63Q上 1 m3 s 0 185Q下 1 m3 s Q下 2 m3 s 8 10 12 250 250 8 11 0 310 57 158 46 261 8 11 12 500 93 195 48 336 8 12 0 1560 289 315 62 666 8 12 12 1680 311 983 123 1417 8 13 0 1360 252 1058 262 1572 8 13 12 1090 202 857 291 1349 9 13 解 已知 K 12h x 0 35 12h 根据马斯京根流量演算中系数计算公式 计算 t 1304 0 12 2 1 35 01212 35 01212 2 1 t 2 1 KxK Kxt 2 1 C0 7392 0 12 2 1 35 01212 35 01212 2 1 t 2 1 KxK Kxt 2 1 C1 1304 0 2 1 1235 01212 2 1 1235 01212 t 2 1 KxK t 2 1 KxK C2 C0 C1 C2 0 1304 0 8392 0 1304 1 0 计算 24h 36h 48h 下断面的出流量过程 Q下 24h C0Q上 2 C1Q上 1 C2Q下 1 0 1304 420 0 8392 300 0 1304 300 316 m3 s Q下 36h C0Q上 2 C1Q上 1 C2Q下 1 0 1304 800 0 8392 420 0 1304 316 443 m3 s Q下 48h C0Q上 2 C1Q上 1 C2Q下 1 0 1304 650 0 8392 800 0 1304 443 660 m3 s 14 解 将断面A的洪水过程与区间入流过程q相加 作为上断面总入流Q A Q上 见表 2 9 6 中第 4 栏 由上断面总入流Q上 应用马斯京根法流量演算公式 计算出下断面的出流量过程如下表 8 栏 马斯京根法流量演算方程如下 Q下 2 C0Q上 2 C1Q上 1 C2Q下 1 0 231 Q上 2 0 538 Q上 1 0 231 Q下 1 表 2 9 6 马斯京根流量演算表 时 间 日 时 QA m3 s q m3 s 上断面总入流Q上 m3 s C0Q上 2 m3 s C1Q上 1 m3 s C2Q下 1 m3 s Q下 2 m3 s 1 2 3 4 5 6 8 8 1 12 200 0 200 200 2 0 300 150 450 104 108 46 258 12 500 80 580 134 242 60 436 3 0 1500 20 1520 351 312 101 864 12 1800 0 1800 392 819 186 1388 15 解 计算马斯京根法系数 10 167 0 3 2 1 3 033 3 033 2 1 t 2 1 KxK Kxt 2 1 C0 666 0 3 2 1 3 033 3 033 2 1 t 2 1 KxK Kxt 2 1 C1 167 0 3 2 1 3 033 3 2 1 3 033 t 2 1 KxK t 2 1 KxK C2 C0 C1 C2 0 168 0 666 0 168 1 000 Q下 2 C0Q上 2 C1Q上 1 C2Q下 1 0 168 Q上 2 0 666 Q上 1 0 168 Q下 1 由上断面入流Q上 应用马斯京根法流量演算公式 计算下断面流量过程 见表 2 9 7 表 2 9 7 马斯京根流量演算表 时 间 h Q上 m3 s C0Q上 2 m3 s C1Q上 1 m3 s C2Q下 1 m3 s Q下 2 m3 s 0 10 10 3 30 5 0 6 8 1 8 13 4 6 90 15 0 20 0 2 2 38 2 9 150 25 1 59 9 6 2 91 2 12 130 21 8 99 9 15 2 136 8 15 100 16 8 86 6 22 8 126 1 18 60 10 0 66 6 21 1 98 8 16 解 值的计算 将退水曲线方程 两边取对数经变形有 t 0t eQQ t LnQLnQ t0 将有关数据代入式计算 结 果见表 2 9 8 表 2 9 8 值计算表 时间 d 0 1 2 3 4 5 6 合计 Q m3 s 5 0 4 1 4 1 3 7 3 4 3 1 2 8 0 1980 0990 1000 0960 0960 0970 686 的平均值 114 0686 0 6 1 n 1 i 17 解 将有关数据代入退水曲线方程计算 结果如下 t 0t eQQ 11 月 15 日的流量 Q15日 Q0 t e 10 0 e 0 114 5 5 7 m3 s 11 月 20 日的流量 Q20日 Q0 t e 10 e 0 114 10 3 2 m3 s 11 18 解 求前后期流量的值之和 见表 2 9 9 表 2 9 9 前后期流量累积和表 时间 d 0 5 10 15 20 25 合计 Qt m3 s 68 5 42 5 27 5 19 2 14 3 10 7 182 7 Qt t m3 s 42 5 27 5 19 2 14 3 10 7 8 2 122 4 的计算值为 r K67 0 7 182 4 122 Q Q K t tt r 前后期流量相关方程 ttrtt Q67 0QKQ 19 解 应用前后期流量相关方程 ttrtt Q67 0QKQ 12 月 15 日的流量 Q15日 101567 0Q67 0QKQ ttrtt m3 s 12 月 20 日的流量 Q20日 m7 61567 0Q67 0QKQ 2 t 2 t 2 rtt 3 s 20 解 应用前后期流量相关方程 t i t i rtit Q95 0QKQ 12 月 15 日的流量 Q15日 m243195 0QK 5 t 5 r 3