水文预报课程设计.docx

1、水文预报课程设计水文预报课程设计学院：水利土木工程学院 专业：水文与水资源管理 班级：水文一班 学号：*姓名：*指导老师：程*时间： 2013年12月17日目录第一章 课程设计内容及要求 1.1 课程设计内容.3 1.2 基本要求.3 1.3 设计题目.3第2章 设计资料.3第3章 蒸发计算3.1蒸散发计算.4 3.2流域三层蒸散发模式计算图框.4 3.3流域蒸散发程序设计.5第4章 产流计算4.1 产流计算原理 .9 4.2 蓄满产流模型计算图框.9 4.3 蓄满产流计算程序设计.10第一章设计内容及要求1.1课程设计内容三水源新安江模型包括产流、汇流两个主要内容。三水源新安江模型计算程序的

2、编制主要涉及以下几个子模块：1、用三层蒸散发模型计算蒸散发量；2、用蓄满产流模型计算产流量。1.2基本要求1、提交的报告成果以打印版形式上交。凡成果中涉及到需要编程计算的，均要有程序中所用到基本变量的说明，编程思路，以及程序代码。2、完成时间为一周。1.3 设计题目流域产流汇流的编程计算方法第二章 设计资料已知资料：流域的降水（过程）、蒸发器实测值（过程）见下表。时序降水量 mm器测值E mm时序降水量 mm器测值E mm105.6915.16.0207.21006.2306.81163.23.0408.21256.82.7507.61323.53.463.07.4141.24.274.26.

3、81505.8810.36.41607.4土壤含水量初值Wu=0，WL=2.2，Wd=20；蓄水容量Wum=15，WLm=85，Wdm=20，Wm=120，（单位均为mm）。B=0.3，蒸发折算系数K=0.95。第三章 蒸散发计算3.1蒸散发计算在新安江模型中，流域蒸散发计算没有考虑流域内土壤含水量在面上分布的不均匀性，而是按土壤垂向分布的不均匀性将土层分为三层，用三层蒸散发模型计算蒸散发量。参数有流域平均张力水容量WM，上层张力水容量UM，下土层张力水容量LM，深层张力水容量DM，蒸散发折算系数KC和深层蒸散发折算系数C,计算公式如下：WM=UM+LM+DMW=WU+WL+WDE=EU+EL

4、+EDEP=KC*EM式中：W为总的张力水蓄量，mm；WU为上层张力水蓄量，mm；WL为下层张力水蓄量，mm；WD为深层张力水蓄量，mm；E为总的蒸发量，mm；EU为上层蒸散发量，mm；EL为下层蒸散发量，mm；ED为深层蒸散发量，mm；EP为蒸散发能力，mm。具体计算为：若P+WU=EP,则EU=EP,EL=0,ED=0若P+WUC*LM,则WL=(EP-EU)WL/LM,ED=0若WL=C*(EP-EU),则EL=C*(EP-EU),ED=0若WLC*LM且WL= Wum ThenWu(t - 1) = Wum L = WL(t - 1) + (U - Wum) If L = WLm Th

5、enWL(t - 1) = WLm D = Wd(t - 1) + (L - WLm) If D = Wdm ThenWd(t - 1) = Wdm ElseWd(t - 1) = D End If ElseWL(t - 1) = L End If ElseWu(t - 1) = U End If 计算时段蒸发量及时段末土壤含水量Ep(t) = k * EI(t) If Wu(t - 1) = Ep(t) ThenEu(t) = Ep(t)EL(t) = 0Ed(t) = 0 ElseEu(t) = Wu(t - 1)EL(t) = (Ep(t) - Eu(t) * WL(t - 1) / W

6、Lm If EL(t) C * (Ep(t) - Eu(t) Then If WL(t - 1) C * (Ep(t) - Eu(t) ThenEL(t) = WL(t - 1)Ed(t) = C * (Ep(t) - Eu(t) - EL(t) ElseEL(t) = C * (Ep(t) - Eu(t)Ed(t) = 0 End If ElseEd(t) = 0 End If End IfE(t) = Eu(t) + EL(t) + Ed(t) 计算雨后时段末土壤含水量Wu(t) = Wu(t - 1) - Eu(t)WL(t) = WL(t - 1) - EL(t)Wd(t) = Wd(

7、t - 1) - Ed(t) Next t 输出计算结果 Open C:Users郗鸿峰Desktop水文预报水文预报pptp-E-out.txt For Output As #2 Print #2, Print #2, Tab(30); 三层模型计算结果, Print #2, Print #2, Print #2, Tab(3); t; Tab(8); P(t); Tab(16); Ep(t); Print #2, Tab(25); Eu(t); Tab(35); EL(t); Tab(45); Ed(t); Print #2, Tab(55); Wu(t); Tab(65); WL(t);

8、 Tab(75); Wd(t); Print #2, Print #2, Tab(3); Format(0, 0); Tab(55); Format(Wu(0), 0.0); Print #2, Tab(65); Format(WL(0), 0.0); Tab(75); Format(Wd(0), 0.0); For t = 1 To n Print #2, Tab(3); Format(t, 0); Tab(8); Format(P(t), 0.0); Print #2, Tab(16); Format(Ep(t), 0.00); Tab(25); Format(Eu(t), 0.00);

9、Print #2, Tab(35); Format(EL(t), 0.00); Tab(45); Format(Ed(t), 0.00); Print #2, Tab(55); Format(Wu(t), 0.00); Tab(65); Format(WL(t), 0.00); Print #2, Tab(75); Format(Wd(t), 0.00); Print #2, Next t Close #2End Sub数据读取：C:Users郗鸿峰Desktop水文预报水文预报pptp-E.txt160 0 0 0 0 3.0 4.2 10.3 15.1 063.2 56.8 23.5 1.

10、2 0 0 5.6 7.2 6.8 8.2 7.6 7.4 6.8 6.4 6.0 6.23.0 2.7 3.4 4.2 5.8 7.40.95 15 85 20 0.30 2.2 20.0 输出计算结果:Open C:Users郗鸿峰Desktop水文预报水文预报pptp-E-out.txt三层模型计算结果 t P(t) Ep(t) Eu(t) EL(t) Ed(t) Wu(t) WL(t) Wd(t) 0 0.0 2.2 20.0 1 0.0 5.32 0.00 1.60 0.00 0.00 0.60 20.00 2 0.0 6.84 0.00 0.60 1.45 0.00 0.00 18

11、.55 3 0.0 6.46 0.00 0.00 1.94 0.00 0.00 16.61 4 0.0 7.79 0.00 0.00 2.34 0.00 0.00 14.28 5 0.0 7.22 0.00 0.00 2.17 3.00 0.00 12.11 6 3.0 7.03 3.00 0.00 1.21 4.20 0.00 10.90 7 4.2 6.46 4.20 0.00 0.68 10.30 0.00 10.22 8 10.3 6.08 6.08 0.00 0.00 15.00 4.32 10.22 9 15.1 5.70 5.70 0.00 0.00 9.30 4.32 10.2

12、2 10 0.0 5.89 5.89 0.00 0.00 15.00 55.93 10.22 11 63.2 2.85 2.85 0.00 0.00 15.00 85.00 20.00 12 56.8 2.57 2.57 0.00 0.00 15.00 85.00 20.00 13 23.5 3.23 3.23 0.00 0.00 12.97 85.00 20.00 14 1.2 3.99 3.99 0.00 0.00 8.98 85.00 20.00 15 0.0 5.51 5.51 0.00 0.00 3.47 85.00 20.00 16 0.0 7.03 3.47 3.56 0.00

13、0.00 81.44 20.00第四章 产流量计算4.1产流计算原理产流计算中采用蓄满产流模型。按照蓄满产流的概念，采用蓄水容量面积分配曲线来考虑土壤缺水量分布不均匀的问题。因流域面较大，各处自由水蓄水容量不同，其分布规律可用自由水蓄水容量分布曲线描述。仿照流域（张力水）蓄水容量分布曲线，流域自由水蓄水容量分布曲线的方程：f/F=1-(1-W/WMM)若PE+A=WMM,即全流域产流时：R=PE-(WM-W0)式中：W0为流域初始土壤蓄水量，mm;MM为流域平均最大蓄水容量,mm；R为总径流量,mm；其余符号意义相同。4.2 蓄满产流模型计算图框变量说明：PE=Pt-Et ；流域土壤平均蓄水容

14、量Wm；流域上层土壤平均蓄水容量Wum；流域下层土壤平均蓄水容量WLm；流域深层土壤平均蓄水容量Wdm；蓄水容量曲线指数B；时段初（末）流域土壤平均蓄水量Wt-1；时段末流域土壤平均蓄水量Wt；时段末流域上层土壤平均蓄水量Wt；时段末流域下层土壤平均蓄水量WLt；时段末流域深层土壤平均蓄水量Wdt；4.3 蓄满产流计算程序设计注：因为处理的数据较多，用记事本存、取数据。 蓄满产流模型-1Private Sub Form_Load() 逐日降水过程 P(t) ,(t=1,2,.,n) 逐日器测蒸发值 EI(t) ,(t=1,2,.,n) 逐日蒸发能力 Ep(t) ,(t=1,2,.,n) 逐日蒸

15、发量 E(t) ,(t=1,2,.,n) 逐日产流量 R(t) ,(t=1,2,.,n) 时段初蓄水量 Wu(t-1), WL(t-1), Wd(t-1) 时段末蓄水量 Wu(t), WL(t), Wd(t) 流域单点最大蓄水容量 Wmm 流域平均蓄水容量 Wm 蒸散发折算系数 k 蓄水容量曲线的指数 b 深层蒸散发系数 C Dim n As Integer, P(50) As Single, EI(100) As Single, Ep(100) As Single, PE(50) As Single Dim Eu(100) As Single, EL(100) As Single, Ed(1

16、00) As Single, E(50) As Single Dim A As Single, b As Single, C As Single, R(50) As Single Dim U As Single, L As Single, D As Single, k As Single Dim Wu(100) As Single, WL(100) As Single, Wd(100) As Single, W(100) As Single Dim WumAs Single, WLm As Single, Wdm As Single, Wm As Single, Wmm As Single 输

17、入已知数据 Open c:备课水文预报水文预报 PPTxu-man.txt For Input As #1 Input #1, n For t = 1 To n Input #1, P(t) Next t For t = 1 To n Input #1, EI(t) Next t Input #1, k, Wum, WLm, Wdm, b, C, Wu(0), WL(0), Wd(0) Close #1Wm = Wum + WLm + WdmWmm = Wm * (1 + b)W(0) = Wu(0) + WL(0) + Wd(0) For t = 1 To n 蓄满产流模型计算产流量Ep(t

18、) = k * EI(t) If P(t) Ep(t) Then A = Wmm * (1 - (1 - W(t - 1) / Wm) (1 / (1 + b) If (A + P(t) - Ep(t) = Wum ThenWu(t - 1) = Wum L = WL(t - 1) + (U - Wum) If L = WLm ThenWL(t - 1) = WLm D = Wd(t - 1) + (L - WLm) If D = Wdm ThenWd(t - 1) = Wdm ElseWd(t - 1) = D End If ElseWL(t - 1) = L End If ElseWu(t

19、 - 1) = U End If 根据雨后初始土壤含水量计算时段蒸发量 If Wu(t - 1) = Ep(t) ThenEu(t) = Ep(t)EL(t) = 0Ed(t) = 0 ElseEu(t) = Wu(t - 1)EL(t) = (Ep(t) - Eu(t) * WL(t - 1) / WLm If EL(t) C * (Ep(t) - Eu(t) Then If WL(t - 1) C * (Ep(t) - Eu(t) ThenEL(t) = WL(t - 1)Ed(t) = C * (Ep(t) - Eu(t) - EL(t) ElseEL(t) = C * (Ep(t) -

20、 Eu(t)Ed(t) = 0 End If ElseEd(t) = 0 End If End IfE(t) = Eu(t) + EL(t) + Ed(t) 计算雨后时段末土壤含水量Wu(t) = Wu(t - 1) - Eu(t)WL(t) = WL(t - 1) - EL(t)Wd(t) = Wd(t - 1) - Ed(t)W(t) = Wu(t) + WL(t) + Wd(t) Next t 输出计算结果 Open c:备课水文预报水文预报 PPTxu-man-out.txt For Output As #2 Print #2, Tab(30); 蓄满产流模型计算结果, Print #

21、2, Print #2, Print #2, Tab(3); t; Tab(8); P(t); Tab(16); Ep(t); Print #2, Tab(25); Eu(t); Tab(35); EL(t); Tab(45); Ed(t); Print #2, Tab(55); Wu(t); Tab(65); WL(t); Tab(75); Wd(t); Print #2, Tab(85); R(t), Print #2, Print #2, Print #2, Tab(3); Format(0, 0); Tab(55); Format(Wu(0), 0.00); Print #2, Tab

22、(65); Format(WL(0), 0.00); Tab(75); Format(Wd(0), 0.00); For t = 1 To n Print #2, Tab(3); Format(t, 0); Tab(8); Format(P(t), 0.0); Print #2, Tab(16); Format(Ep(t), 0.00); Tab(25); Format(Eu(t), 0.00); Print #2, Tab(35); Format(EL(t), 0.00); Tab(45); Format(Ed(t), 0.00); Print #2, Tab(55); Format(Wu(

23、t), 0.00); Tab(65); Format(WL(t), 0.00); Print #2, Tab(75); Format(Wd(t), 0.00); Tab(85); Format(R(t), 0.00); Print #2, Next t Close #2End Sub输入的数据：E:备课水文预报水文预报 PPTxu-man.txt160 0 0 0 0 3 4.2 10.3 15.1 063.2 56.8 23.5 1.2 0 05.6 7.2 6.8 8.2 7.6 7.4 6.8 6.4 6 6.23 2.7 3.4 4.2 5.8 7.40.9515 85 200.3 0.140 2.2 20输出计算结果:Open E:备课水文预报水文预报 PPTxu-man-out.txt蓄满产流模型计算结果 t P(t) Ep(t) Eu(t) EL(t) Ed(t) Wu(t) WL(t) Wd(t) R(t) 0 0.00 2.20 20.00 1 0.0 5.32 0.00 0.74 0.00 0.00 1.46 20.00 0.00 2 0.0 6.84 0.00 0.96 0.00 0.00 0.50 20.00 0.00 3 0.0 6.46 0.00 0.50 0.41 0.00 0.