2025年大学《应用气象学》专业题库- 雨量分布与地表径流模拟预测

2025年大学《应用气象学》专业题库——雨量分布与地表径流模拟预测考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.下列哪种降水类型主要受地形抬升作用影响？A.锋面雨B.对流雨C.地形雨D.台风雨2.在水文循环中，从地面蒸发和植物蒸腾返回大气的总水汽量称为：A.降水B.蒸发C.产流D.径流3.当降雨强度超过土壤入渗能力时，发生的产流方式是：A.蓄满产流B.超渗产流C.地表径流D.地下径流4.下列哪个参数通常用来反映降雨数据离散程度？A.降雨均值B.降雨变率C.降雨频率D.降雨集中度5.单位线法的核心思想是：A.模拟洪水波在河网中的演进B.关联流域出口断面流量过程与输入净雨过程C.计算流域蒸散发量D.估算土壤入渗损失6.下列哪种水文模型属于概念性模型？A.地理统计模型B.神经网络模型C.HEC-HMS模型D.地理流体力学模型7.水文模型率定的主要目的是：A.确定模型最优参数B.验证模型结构合理性C.模拟未来水文过程D.减小模型预测误差8.影响降雨变率的主要因素之一是：A.降雨历时B.流域面积C.气温D.土壤类型9.蓄满产流发生的必要条件是：A.降雨强度大于入渗强度B.土壤含水量达到田间持水量C.地表坡度较小D.土壤渗透性能差10.径流年内分配的主要特点之一是：A.汛期径流占比通常较小B.丰水年径流量小于枯水年C.汛期径流主要集中在夏季D.年径流量变化幅度通常不大二、填空题1.降水按形成机制可分为______、______和______三种基本类型。2.地表径流的形成过程主要包括______和______两个阶段。3.反映某地区降水多年变化程度的统计量为______。4.单位线表示的是流域出口断面流量过程线与______的函数关系。5.水文模型参数的率定方法主要有______和______两种途径。6.水文模型通常由蒸散发模块、产流模块、______模块和河道汇流模块等组成。7.影响土壤入渗能力的因素有土壤性质、______、植被覆盖和前期土壤湿度等。8.径流过程线反映了流域出口断面流量随______的变化过程。三、名词解释1.降水变率2.超渗产流3.单位线4.概念性水文模型四、简答题1.简述影响雨量分布的主要因素。2.简述蓄满产流和超渗产流的区别。3.简述水文模型率定的主要步骤。4.简述汇流计算在洪水预报中的意义。五、计算题1.某流域一次降雨过程持续4小时，降雨量过程如下（单位：mm）：20,30,40,30。试计算该次降雨的均值和变率（均采用简单算术平均法）。2.已知某流域的瞬时单位线（单位：小时）为：单位线起点时刻流量为10m³/s，2小时后达峰值为40m³/s，6小时后退水至基流5m³/s。假设该流域某次洪水输入净雨过程线（单位：m³/s）在0-2小时为50，2-6小时为100，6小时后为0。试绘制出口流量过程线（要求写出计算步骤，并标明关键点流量）。六、论述题试论述地表径流模拟预测在水资源管理和防灾减灾中的应用价值及面临的主要挑战。试卷答案一、选择题1.C2.B3.B4.B5.B6.C7.A8.B9.B10.C二、填空题1.锋面雨对流雨地形雨2.产流汇流3.降雨变率4.输入净雨过程5.模型率定模型检验6.汇流7.降雨强度8.时间三、名词解释1.降水变率：指某地区一定时段内（通常为年）最大降水量与最小降水量之差与平均降水量之比，用以反映降水年际变化的不均匀程度。2.超渗产流：当降雨强度超过土壤入渗能力时，超过部分将形成地表径流，这种产流方式称为超渗产流，其发生与土壤含水量无关，主要受降雨强度控制。3.单位线：指单位时段内（通常为1小时）在流域上均匀分布的净雨所形成的流域出口断面流量过程线。4.概念性水文模型：指用数学方程或水文逻辑图表来模拟水文系统中各种水文变量之间相互关系的模型，它模拟的是水文过程的概念和机制，而非物理过程本身。四、简答题1.简述影响雨量分布的主要因素。解析思路：从气候、地理和下垫面三个层面思考。气候因素包括纬度位置、海陆分布、大气环流等；地理因素主要是地形地貌；下垫面因素包括植被覆盖、土壤性质、土地利用等。需逐一列举并简要说明其影响。2.简述蓄满产流和超渗产流的区别。解析思路：明确两者的定义和发生条件是关键。蓄满产流要求土壤含水量达到或超过田间持水量后才产生径流，与降雨强度无关；超渗产流则是在土壤入渗能力被耗尽后，超过部分的雨水形成径流，与降雨强度直接相关。3.简述水文模型率定的主要步骤。解析思路：率定是调整模型参数使其模拟结果与实际观测值相符的过程。主要步骤包括：选择率定指标（如决定系数R²、纳什效率系数NEC等）；选择率定参数范围；采用率定算法（如试错法、最优化方法等）；进行参数调整与模拟计算；评价模拟效果并反复迭代。4.简述汇流计算在洪水预报中的意义。解析思路：汇流计算是连接降雨到流域出口流量的桥梁。其意义在于：①预测流域出口断面的洪水过程线，为洪水预报提供依据；②计算流域汇流时间，评估洪水传播速度和风险；③为洪水模型提供输入，提高洪水模拟精度。五、计算题1.某流域一次降雨过程持续4小时，降雨量过程如下（单位：mm）：20,30,40,30。试计算该次降雨的均值和变率（均采用简单算术平均法）。解析思路：均值是所有降雨量数据的算术平均值；变率通常指最大值与最小值之差与均值的比值。按公式直接计算即可。解：均值=(20+30+40+30)/4=30mm变率=(最大值40-最小值20)/均值30=20/30≈0.672.已知某流域的瞬时单位线（单位：小时）为：单位线起点时刻流量为10m³/s，2小时后达峰值为40m³/s，6小时后退水至基流5m³/s。假设该流域某次洪水输入净雨过程线（单位：m³/s）在0-2小时为50，2-6小时为100，6小时后为0。试绘制出口流量过程线（要求写出计算步骤，并标明关键点流量）。解析思路：根据瞬时单位线与净雨过程的关系（出口流量=净雨过程线*瞬时单位线），将对应时段的净雨流量与单位线各时刻的流量相乘并累加，得到各时刻的出口流量。关键在于处理时段转换和基流。解：1.计算各时段出口流量过程：-t=0-2h:Q(出口)=[50*(10+40)/2]=1500m³/s²*1h=1500m³/s(注意单位转换，这里假设净雨强度为m³/s²，需乘以小时数得到水量，再除以流域面积得到流量，为简化计算直接用强度代表流量过程与单位线乘积，实际应为水量除面积)。更正：应将净雨过程线视为强度，直接与单位线流量相乘（水量=强度*时间，但此处强度已隐含在单位线给出的流量中，直接相乘得到出口流量）。更正计算思路：直接将净雨强度（视为在对应时段内的有效流量）与单位线各时刻的流量相乘。单位线是流量过程，直接相乘累加。-t=0h:Q(出口)=50*10=500m³/s-t=1h:Q(出口)=50*25=1250m³/s(峰值在2h，1h处为(10+40)/2)-t=2h:Q(出口)=50*40=2000m³/s-t=3h:Q(出口)=50*25=1250m³/s-t=4h:Q(出口)=50*10=500m³/s-t=5h:Q(出口)=100*10=1000m³/s-t=6h:Q(出口)=100*25=2500m³/s-t>6h:Q(出口)=100*5+基流=500+5=505m³/s(假设基流由单位线最后一项维持)2.绘制出口流量过程线（坐标：时间（h）；流量（m³/s））：-(0,500)-(1,1250)-(2,2000)-峰值-(3,1250)-(4,500)-(5,1000)-(6,2500)-(6+,505)-后退线（略去箭头，表示持续）关键点流量：起点500m³/s，峰值2000m³/s，6小时后持续505m³/s。六、论述题试论述地表径流模拟预测在水资源管理和防灾减灾中的应用价值及面临的主要挑战。解析思路：分两个部分回答。应用价值需结合水资源管理和防灾减灾的具体场景，阐述其作用；面临的挑战需从数据、模型、自然复杂性、社会经济因素等方面进行分析。需条理清晰，论据充分。论述：地表径流模拟预测在水资源管理和防灾减灾中具有重要应用价值。在水资源管理方面，准确预测径流过程有助于：优化水库调度，合理分配供水水源，提高水资源利用效率；进行流域水资源评估，为水资源规划提供科学依据；评估极端降雨事件下的洪水风险，保障供水安全；支持农业灌溉决策，提高农业用水效率。在防灾减灾方面，径流模拟预测是洪水预报预警的基础，能够提前预测洪水发生的时间、地点和程度，为防汛决策提供支持，从而减少洪水造成的生命财产损失；可用于评估山洪、泥石流等地质灾害的风险，为区域防灾减灾体系建设提供参考。然而，地表径流模拟预测也面临诸多挑战。数据