水文预报课程设计.docx
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水文预报课程设计
《水文预报课程设计》
姓名：
学号：
学院：
水利与环境学院
班级：
指导老师：
时间：
2013.1.23
《水文预报课程设计》说明书
1、设计目的
1、流域水文模型的用途：
洪水预报方案是现代实时洪水预报调度系统的核心部分，是提高预报精度和增长预见期的关键技术。
对水资源可持续利用：
流域水文模型是水资源评价、开发、利用和管理的理论基础。
对水环境和生态系统保护：
流域水文模型是构建面污染模型和生态评价模型的主要平台。
流域水文模型还是分析研究气候变化和人类活动对洪水、水资源和水环境影响的有效工具。
本次课程设计的目的是通过一个具体的降雨～径流预报方案的制作，使学生了解生产单位对预报任务的要求。
2、通过课程设计，要求掌握如下内容：
1）流域综合退水曲线、地下水退水曲线的制作以及次洪分割方法；
2）熟悉降雨～径流相关图编制的完整过程；
3）新安江两水源模型结构及产流参数率定方法；
4）流域经验单位线的推求方法；
5）洪水预报方案精度评定方法；
6）利用预报方案进行实行洪水预报方法；
7）利用马斯京根分段连续演算法进行长河段洪水演进预报。
2、设计基本资料
该流域集水面积1884.6km2，干流河长约273km。
流域气候温湿，年降雨量在1700毫左右。
地下水位较高，且随季节变幅小，因次，一般情况下，土壤含水量较大。
根据流域自然地理条件情况和气候条件，以及洪水流量过程线分析，可知流域产流规律符合湿润地区的蓄满产流模型特征。
采用降雨径流相关图制作流域蓄满产流方案，用二层蒸发模型计算蒸发，水源划分考虑两水源划分。
3、课程设计资料
1.一场历史洪水的流量过程，相应的各雨量站（3个雨量站）时段雨量与权重（时段长为3h）
2.洪水的前期日降雨量，日最大蒸发量资料（历史洪水与实时预报洪水）
3.XX场洪水的退税过程
4.部分场次洪水降雨、径流特征值成果表
5.干流河段的马斯京根参数及分段数（3段）
4、产流计算
4.1面平均雨量计算
4.11计算方法
泰森多边形法
（1）
其中
为i站的面积权重，
为i站的实测降雨
4.12各测站基本资料如表1、表2所示
表1各测站降雨量单位:
mm
A站降雨
B站降雨
C站降雨
18.18181818
8.510638298
12.90322581
90.90909091
42.55319149
64.51612903
168.1818182
78.72340426
119.3548387
45.45454545
21.27659574
32.25806452
36.36363636
17.0212766
25.80645161
表2各测站权重
A站权重
B站权重
C站权重
0.22
0.47
0.31
4.13计算步骤
将表1、表2中数据代入公式
（1）中并使其结果除以3即得面平均降雨量如表3所示
表3面平均雨量单位:
mm
流域面雨量
4.00
20.00
37.00
10.00
8.00
再由实测洪水过程可画出流量过程线如图1
图1实测洪水流量过程线
4.2次洪分割
4.21计算流域平均消退系数Cgg
由最小二乘法公式
（2）
算得Cg=0.837（从流量开始消退时算起）
同理可算得地下水消退系数Cgg=0.746（从退水开始算起）
4.22划分水源
由地下水退水过程线不变的规律，结合实测洪水过程（无后续洪水）和实测洪水过程可画出图2
图2分割复式洪水
再由洪峰（如此题中的683.91）与Cg的乘积的递推，算出一系列的Q值，用径流深计算公式可累加出一系列的R值，即得蓄泻关系曲线，如图3
图3蓄泻关系曲线
用图3可查出此场洪水对应的
值，则由公式
（2）
算得
再算得
另附以下几张图表
表4地面与地下流量过程单位:
mm
Q
Qg
Qs
1.7571
1.7571
0
1.9518
4.2332
0.8572
17.3571
6.7094
10.6477
117.0003
9.1856
107.8146
361.8473
11.6612
350.1856
620.1595
14.1379
606.0216
683.9124
16.6140
667.2984
666.2792
19.0902
647.1887
558.2343
21.5663
536.6681
430.3991
24.0425
406.3565
315.2504
26.5187
288.7317
235.7673
28.9948
206.7724
168.2515
31.4710
136.7805
112.7568
33.9471
78.8096
62.1171
36.4233
25.6938
38.8994
38.8994
0
图5流域平均退水曲线
图6地下水退水曲线
表5蓄泻关系曲线表单位:
m3/s
Q
R
0.00068891
0.00000236
0.00072262
0.00000721
0.00075798
0.00001229
0.00079508
0.00001762
0.00083399
0.00002321
0.0008748
0.00002907
0.00091762
0.00003522
0.00096252
0.00004168
0.00100963
0.00004844
图7相邻时段流量关系图
4.3流域初始土壤蓄水量的计算
4.31前期影响雨量Pa的计算
（3）
（4）
4.32计算实例
已知资料见表6
表6Pa基本数据单位:
mm
日降雨量
Pa
蒸发能力
WM
Pa,t+1
1.4
60
9.7
80
53.95525
0
47.41318
5.9
46.84895
1.9
42.83814
0.7
38.25914
4.4降雨径流相关图制作及误差检验
4.41计算原理：
（1）流域蓄满产流模型计算公式
（5）
（6）
（2）蒸发计算（两层蒸发模式）
（7）
（8）
表7降雨径流相关表单位:
mm
W0
0
10
20
30
38.25914
40
50
60
63.1
70
80
P\a
0
10.1638
20.695677
31.6747
41.15998
43.21656
55.506258
68.879817
73.3425
84.11941
106.4
0
0
0
0
0
-7.1E-15
-7.1E-15
0
0
-7.1E-15
7.11E-15
0
2.7875
0.01212
0.10381
0.2060671
0.32223
0.43239
0.457702
0.6221349
0.835937
0.919062
1.158914
2.7875
10
0.15846
0.49578
0.873091
1.30347
1.713695
1.808288
2.4264865
3.2432283
3.566412
4.528131
10
15.75
0.39826
0.94089
1.549526
2.24635
2.913684
3.068082
4.0830814
5.4464816
5.996761
7.704987
15.75
20
0.64862
1.34905
2.1364135
3.04064
3.910063
4.111797
5.444911
7.263802
8.013052
10.48246
20
21.575
0.75764
1.51796
2.3733851
3.35697
4.304224
4.524275
5.9815807
7.9834773
8.816008
11.67635
21.575
30
1.4958
2.59071
3.8290544
5.26353
6.659053
6.985688
9.1807722
12.35853
13.81252
20
30
40
2.73081
4.25936
6.0016437
8.04337
10.06335
10.54252
13.86103
20
23.1
30
40
50
4.39211
6.40489
8.7230367
11.4852
14.29346
14.97618
20.138794
30
33.1
40
50
52.5
4.87954
7.02318
9.4999044
12.467
15.51396
16.26221
22.5
32.5
35.6
42.5
52.5
57.3625
5.91606
8.32778
11.134169
14.5397
18.13038
19.04014
27.3625
37.3625
40.4625
47.3625
57.3625
60
6.52935
9.09493
12.093885
15.7648
19.71786
20.75181
30
40
43.1
50
60
66.15
8.10818
11.0603
14.556409
18.9586
24.40914
26.15
36.15
46.15
49.25
56.15
66.15
70
9.20978
12.4279
16.280051
21.2713
28.25914
30
40
50
53.1
60
70
72.9375
10.1134
13.5498
17.705627
23.2865
31.19664
32.9375
42.9375
52.9375
56.0375
62.9375
72.9375
81.25
12.9982
17.151
22.425269
31.25
39.50914
41.25
51.25
61.25
64.35
71.25
81.25
80
12.5311
16.5645
21.633086
30
38.25914
40
50
60
63.1
70
80
90
16.6527
21.8387
30
40
48.25914
50
60
70
73.1
80
90
100
21.9032
30
40
50
58.25914
60
70
80
83.1
90
100
110.000
30.000
40.000
50.000
60.000
68.259
70.000
80.000
90.000
93.100
100.000
110.000
120.000
40.000
50.000
60.000
70.000
78.259
80.000
90.000
100.000
103.100
110.000
120
130.000
50.000
60.000
70.000
80.000
88.259
90.000
100.000
110.000
113.100
120.000
130.000
140.000
60.000
70.000
80.000
90.000
98.259
100.000
110.000
120.000
123.100
130.000
140.000
图8降雨径流相关图
4.4.2误差检验
用其他场次PE～R关系查降雨径流相关图，校核是否合格并算出合格率与等级，见表8
表8径流深校核单位：
mm
Pa
有效降雨PE
次洪径流深
演算径流深
许可误差
实际误差
合格否
合格率
等级
15.2
45.7
10.36973824
6.452868934
3
3.916869311
否
0.88
甲级
48.8
58.2
29.95190859
27
5.990381719
2.951908594
是
43.9
25.2
2.406251416
6.160410485
3
-3.75415907
否
46
81.5
46.96073863
47.5
9.392147726
-0.53926137
是
40.1
113.3
71.16978066
71.55914295
14.23395613
-0.3893623
是
45.3
66
31.99972577
31.3
6.399945153
0.699725765
是
35.7
64.7
27.56503271
20.70111833
5.513006542
6.863914379
否
10
71.9
10.51539884
13.14539778
3
-2.62999893
是
29.8
76.2
31.84636564
26
6.369273129
5.846365644
是
44.4
114.2
77.20418345
78.6
15.44083669
-1.39581655
是
44.9
81.9
44.8442484
46.8
8.96884968
-1.9557516
是
51
65.9
38.72889177
36.9
7.745778353
1.828891765
是
80
101.7
103.827372
101.7
20
2.127372048
是
10.7
37.6
4.762956997
3.923568862
3
0.839388135
是
52.4
100.5
68.49763184
72.9
13.69952637
-4.40236816
是
42.7
74.7
35.32604807
37.4
7.065209614
-2.07395193
是
39.6
150
106.9960346
109.6
20
-2.60396537
是
27.8
60.5
13.56898305
15.10650626
2.71379661
-1.53752321
是
38
94.9
50.55374053
52.9
10.11074811
-2.34625947
是
52.4
85.1
58.77736748
57.5
11.7554735
1.277367482
是
47.9
46.7
19.71769713
16.68307565
3.943539427
3.034621487
是
11.5
109.4
40.1479979
40.9
8.029599579
-0.7520021
是
56.4
10
4.5795851
2.916876906
3
1.662708194
是
44.7
18.9
6.657111634
4.380469246
3
2.276642387
是
5、汇流计算
5.1、fc的试算
5.1.1试算方法
（9）
（10）
5.1.2试算实例
（1）基本数据如表9
表9单位:
mm
流域面雨（mm）
Ep
PE
累计PE
累积净雨量R
时段净雨量ri
ri/PE
4.00
1.2125
2.79
2.79
0.4324
0.4324
0.15511741
20.00
1.2125
18.79
21.58
4.3042
3.8718
0.20608564
37.00
1.2125
35.79
57.36
18.1304
13.8262
0.38634047
10.00
1.2125
8.79
66.15
24.4091
6.2788
0.71451033
8.00
1.2125
6.79
72.94
31.1966
6.7875
1
再假设
，则有
故
划分时段净雨如表10所示
表10划分地面及地下净流深单位:
mm
Rg
Rs
0.30
0.13
0.40
3.47
0.76
13.07
1.40
4.88
1.96
4.83
5.2计算单位线（试错法）
5.2.1演算实例如表11所示
表11科林法试算表单位:
m3/s
时段
时段净雨ri（mm）
实测地面径流量Qs（m3/s）
0.13
3.47
4.88
4.83
各部分之和
均值
13.07
试算的UH（mm）
假定的UH（mm）
平均的UH（mm）
调整的UH（mm）
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
（13）
（14）
0
0.13
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0
0.00
0
1
3.47
0.857
0.45
0.00
0.45
0.22
0.63
0.47
35.00
17.73
35.158
2
13.07
10.648
2.17
12.14
14.31
7.38
3.27
2.41
169.00
85.70
169.867
3
4.88
107.815
4.02
58.61
0.00
62.64
38.47
69.34
51.10
313.00
182.05
270.76
4
4.83
350.186
3.45
108.55
17.08
0.00
129.08
95.86
254.33
187.42
268.00
227.71
240.297
5
606.022
2.92
92.95
82.46
16.90
195.22
162.15
443.87
327.10
227.00
277.05
227.166
6
667.298
2.44
78.73
152.72
81.61
315.50
255.36
411.94
303.57
190.00
246.78
185.911
7
647.189
1.70
65.90
130.76
151.14
349.50
332.50
314.69
231.90
132.00
181.95
132.823
8
536.668
1.05
45.78
110.76
129.41
287.00
318.25
218.42
160.96
82.00
121.48
82.074
9
406.357
0.86
28.44
92.71
109.61
231.62
259.31
147.05
108.36
67.00
87.68
67.727
10
288.732
0.00
23.24
64.41
91.75
179.39
205.50
83.23
61.33
0.00
30.67
44.749
11
206.772
0.00
0.00
40.01
63.74
103.75
141.57
65.20
48.05
0.00
24.02
0
12
136.781
0.00
32.69
39.60
72.29
88.02
48.76
35.93
17.97
13
78.810
0.00
32.35
32.35
52.32
26.49
19.52
9.76
14
25.694
0.00
0.00
0.00
16.18
9.52
7.01
3.51
15
0
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
再用调整的单位线计算地面流量，比较预测与实际值间的误差大小。
5.2.2用计算出的单位线推出地面流量如表12所示
表12用计算出的单位线推出地面流量
净雨量ri（mm）
调整后单位线UH（mm）
0.128554
3.468165
13.06942
4.879217
4.828756
Qs（m3/s）
总径流Q（m3/s）
0.128554
0
0
0
0
3.468165
35.158
0.451972
0
35.60997
35.60997
13.06942
169.867
2.183716
12.19337
0
184.2441
184.2441
4.879217
270.76
3.480741
58.91268
45.94946
0
379.1029
Qg1
0
379.1029
4.828756
240.297
3.089126
93.90404
222.0063
17.15435
0
576.4508
Qg2
11.23017
587.681
227.166
2.920321
83.33896
353.8675
82.88179
16.97694
767.1516
Qg3
23.30145
790.453
185.911
2.389969
78.78492
314.0542
132.1097
82.02463
795.2744
Qg4
45.36054
840.6349
132.823
1.707499
64.477
296.8927
117.2461
130.7434
743.8897
Qg5
85.58246
829.4722
82.074
1.055098
46.0652
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