水文预报课程设计.docx

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1、水文预报课程设计 水文预报课设设计 指导老师：王* 系别：水资源工程系 班级：水文0801 学号：* 姓名：* 目录 目录_ 错误!未定义书签。 一、设计任务_ 错误!未定义书签。 二、设计资料_ 错误!未定义书签。 三、流域自然地理概况_ 错误!未定义书签。 四、设计步骤及技术要求_ 错误!未定义书签。1绘制汛期栾川站流量过程线和相应的降雨量过程线_ 错误!未定义书签。2计算流域平均次降雨量P _ 错误!未定义书签。3分析栾川站流量过程的退水规律，制作退水方案_ 错误!未定义书签。4划分洪水，计算各次洪水的实测径流深R _ 错误!未定义书签。 5.初定蓄满产流模型参数_ 错误!未定义书签。6

2、应用蓄满产流模型计算各次洪水的径流深R _ 错误!未定义书签。 7.对方案进行精度评定_ 错误!未定义书签。8确定蓄满产流模型参数_ 错误!未定义书签。附表_ 错误!未定义书签。表1 各站累积雨量摘录表_ 错误!未定义书签。表2 退水资料摘录表_ 错误!未定义书签。表3 退水流量相应径流深计算表_ 错误!未定义书签。表4 实测次洪径流深计算表_ 错误!未定义书签。表5 产流计算表_ 错误!未定义书签。表6 次洪径流深精度统计表_ 错误!未定义书签。表7 t=2h时段流量过程摘录表 _ 错误!未定义书签。 表8 由蓄满产流模型计算时段径流量_ 错误!未定义书签。表9 用蓄满产流模型计算时段径流深

3、R修正_ 错误!未定义书签。 一、设计任务 本次设计的任务主要包括以下两个方面： （一）编制伊河栾川以上流域降雨径流量预报方案 （二）编制伊河栾川以上流域降雨径流过程预报方案 二、设计资料 编制方案采用的资料有： 1流域出口断面逐时流量； 2流域内雨量站逐日降水量； 3流域内雨量站逐时降水量； 4实测蒸发皿日蒸发量。 三、流域自然地理概况 伊河栾川水文站建于东径110036，北纬33047，是伊河上游的第一个水文站，集水面积340平方公里，河长公里，流域内属石山、林区、纵坡较陡、森林茂密，植被率在50%左右，土层覆盖较薄，表层 土为壤土，下层为沙卵石，下渗能力较大，河道比降陡，河网密度大，河系

4、呈扇形。 伊河流域的气候变化，完全受季风的支配，每年的9月份以后季风逐渐南退，地方冷空气不断南下，则为北方冷高压所控制造成季风寒冷，雨雪稀少的干燥气候，6月份以后，夏季风开始活跃，南方暖湿空气不断袭来，形成了夏季炎热，而潮湿的多雨气候。 流域内各站多年平均降水量700800毫米，610月为汛期，汛期雨量占全年的60%以上，78月为暴雨期，暴雨历时短，强度大，一般降雨历时一至两天，超过三天以上很少出现，暴雨中心多在栾川、 陶湾。伊河洪水为暴雨所形成，受降雨特性影响，洪水过程陡涨陡落，洪水多发生在 710月份，特大洪水发生在78月份。流域内水系和站网分布见下图。 流域内水系和站网分布图 四、设计步

5、骤及技术要求 （一）编制产流量预报方案 1绘制汛期栾川站流量过程线和相应的降雨量过程线 根据1964年和1978年栾川站洪水水文要素摘录表可以绘制出汛期栾川站流量过程线，见图如下。 图1 流量过程线 2计算流域平均次降雨量P 由各站累积雨量摘录表（表1各站累积雨量摘录表如下）能够算出1964年和1978年流域平均次降雨量P=，P=。由各站累积 雨量摘录表知道各个时刻的降雨量，然后把各个时刻的雨量相加的该时间段的降雨总量，用降雨总量除以该段时间的天数得到该流域的平均次降雨量。 3分析栾川站流量过程的退水规律，制作退水方案 根据已知资料，算出栾川站流量的退水流量过程，其详细计算成果表见表2所示。

6、4划分洪水，计算各次洪水的实测径流深R 水源的划分： 蓄满产流条件下，产流量是产流面积上的降雨量，能形成地下径流的也只是产流面积上由稳定下渗率f c 形成的水量。因此水源公式为 当h f c 时，r g = g d r -r r fc h r fc f =，F 当h f c 时,0r r r d g =， 一次洪水地下水和直接径流总产量分别为 += c c f h f h c g r h r f R g d R R R -= 式中 、就是划分时段和次洪水源的公式。 由以上公式可以计算出表3和表4的结果，其成果见附表中的表3及表4所示。 5.初定蓄满产流模型参数 蓄满产流模型参数主要有蓄水容量曲

7、线参数b ，W m ，蒸发模型参数K c ，C 分水原参数f c 共五个。其中对产流量预报影响最大的是K c 。模型参数在预报中起重要作用，故在建立产流模型前要确定其初值， 供模型的调试分析作用。 （1）流域稳定下渗率f c 的推求 F c 值可用实测降雨径流资料反推而得，方法较多，常用试算法。对一次洪水，首先用上一步所述方法求出实测径流深g R ，然后根据、，假设不同的f c ，算出g R ，直至由降雨资料计算得g R 与实测值相等，则f c 值求定。为了使f c 值有一定的精度，选择洪水时应选用次洪产流量计算误差较小和能达全流域产流的洪水，并分析多次，如差别不大，可取平均值。 有时，需对f

8、 c 值作古算，精度要求不高时，可选择雨初基本能达全流域产流而雨强又较大的洪水，算出g R ，并统计出降雨历时T ，则 T R g c f = 由多次洪水分析的f c 值可能会差别较大，应该具体分析，不能一概简单地取平均值。如因未计时段内下渗历时，会使f c 值受时段均化而变小，时段越长，这种现象越明显，但f c 有自身规律，尚需研究。 （2）蒸发模型参数K c 的推求 通过分析流域的降雨径流资料，可得到较为准确的初值，应用水量平衡原理，进行流域蒸发接近于E p 时期的水平衡计算，令湿润期为T ，在T 时段内水量平衡方程为 W R P E ?+-= 式中E 为T 时段内流域蒸发量，P ,R 为

9、总降雨量和由其形成的产流量，均为实测，W ?为时段始末土壤蓄水量之差。如在汛期中某湿润期时段始末都能蓄满，则W ?=0，湿润期的蒸发也接近于E p ，并假 R P E -= 另外，统计出T 时期蒸发器观测的水面蒸发量O W E ,按Kc 的意义，可用下式估算出 -= O W O W E R P W E K ,c 估算的Kc 值中综合了多种误差，故必须多分析几次洪水，求其平均值才比较可靠。 另外，也可用多年平均值，据式算出K c 值，但只能作为K c 的下限值，因为实际蒸发量E 总是小于E p 的。 （3）m W 的推求 一般天然流域，m W 值的确定，通常由实测降雨径流资料分析而得。m W 是

10、流域缺水容量，故应尽量选取前期很干旱（0W 0，缺水量最大），本次降雨又较大，能达到全流域产流（缺水量全部能不足）的洪水，其降雨损失量即m W 值，可多分析几次洪水取其较大者作为m W 初值。有时不易找到满足上述条件的洪水资料，则可找出长期干旱以后的多次洪水，取至达全流域蓄满时作为计算时段，进行水量平衡计算，用下式定出m W 。 -=R E P W m 但此时由于时间较长，故需估算出蒸发期E 值，可参考同期O W E ,确定。 （4）b 的推求 B 值在部分流域面积产流时起作用，全流域产流时，由于F f 为1. 故b 值大小与产流量无关。在湿润地区，b 只影响小洪水或大洪水的 前期产流量（不影

11、响总产流量），故对R 影响不大；但干旱地区则局部产流较多而全流域蓄满情况较少，故b 值影响较大，根据经验，一般取值为，山区大于平坦地区，b 值一般随流域面积增大而增大。 （5）C 的推求 C 值的确定，由于研究不够，常取经验数据，约0.2.一般作物多的地区旱季深根植物散发量较大，C 值也较大。 6应用蓄满产流模型计算各次洪水的径流深R （1）确定雨量站，计算流域平均雨量P ； （2）分析流域退水曲线，划分Qt ，计算次洪实测产流量R 0； （3）初定参数b ，m W ，K c ，C,f c ； （4）计算次洪R c ，根据蒸散发计算模型，计算逐日E ，并计算出0W ，由 W 结合PR 关系（或

12、查图）算出逐日Rc ，据此统计出次洪水径流 深Rc 值，即R 值。 由以上四个步骤即可计算出各次洪水的径流深R ，其计算成果见下表4所示。 7.对方案进行精度评定 模型的误差有三个方向。一是原始资料的观测误差，二是模型计算方法和参数确定方面的误差，三是模型的理论误差。 原始资料的误差，除了较明显的外，一般难以理解，但是具有这样的概念，有助于分析判断。 计算方法的误差涉及面比较广，主要是降雨径流关系各要素P ，R0，W0的计算及其中的取定，常见一下几个方面。 （1）流域平均降雨量的计算 很多流域表明，面雨量的计算误差常成为点据误差的主要因素。 首先是测站的控制性问题，在雨量分布不均匀的地区及季节

13、，现有站网往往难以控制面雨量，这个问题实际上很难完全解决。 其次，面雨量的各种计算方法基本依据是点雨量对其附近的面积往往有代表性，但是，由于雨型空间多变，加上测站控制性问题，采用何种方法最为合适或如何结合雨型采用不同的方法，须对多年计算结果进行对比分析，了解计算误差后，才能做出判断和改进。 一般流域上游降雨较大，而站网稀疏，易漏掉暴雨而使算得的流域平均雨量偏小，这种情况可通过洪水资料的分析比较来确定。 分块计算的流域，其子流域的平均雨量也存在上述类似的情况。（2）次洪R0的计算 误差来自采用统一的地下水退水曲线，没有考虑不同退水规律的差异，地下水退水本身也有季节性变化。此外，有些小洪水，虽流量较小，却并非全是地下水，还包括直接径流，往往出现小洪水比大洪水退水快，孤立洪水比连续洪水退水快的现象。因此，在退水曲线变化较大或退水分割误差较大时，要考虑实际情况，取不同的退水曲线或改进计算方法。 （3）蒸散发量计算 影响蒸散发计算的参数主要有两个即Kc和Wm。 Kc K c决定了E p，常对蒸散发能力计算起主要作用。如取得不准，将使点据出现系统偏差。如K c取得过小，E p也小，则W0偏大，算的R0偏大，点据将偏离理论线上方，反之则偏于下方。若取得合适，则无