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
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Emm
时序
降水量mm
器测值Emm
1
0
5.6
9
15.1
6.0
2
0
7.2
10
0
6.2
3
0
6.8
11
63.2
3.0
4
0
8.2
12
56.8
2.7
5
0
7.6
13
23.5
3.4
6
3.0
7.4
14
1.2
4.2
7
4.2
6.8
15
0
5.8
8
10.3
6.4
16
0
7.4
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+DM
W=WU+WL+WD
E=EU+EL+ED
EP=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+WU若WL>C*LM,则WL=（EP-EU）WL/LM,ED=0
若WL=C*（EP-EU）,则EL=C*（EP-EU）,ED=0
若WL3.2流域三层蒸散发模式计算图框
变量说明：
时段蒸散发能力EmΔt；流域上层土壤蒸散发量EuΔt；流域下层土壤蒸散发量ELΔt；流域深层土壤蒸散发量EdΔt；时段降水量PΔt；与深层蒸散发有关的系数C；时段初流域上层土壤量Wu,t-1；时段初流域下层土壤量WL,t-1；时段初流域深层土壤量Wd,t-1。
3.3流域蒸散发程序设计
注：
因为处理的数据较多，用记事本存、取数据。
'三层蒸发模型
PrivateSubForm_Load（）
'逐日降水过程P（t）,（t=1,2,...,n）
'逐日蒸发能力Ep（t）,（t=1,2,...,n）
'逐日蒸发量E（t）,（t=1,2,...,n）
'时段初的蓄水量Wu（t-1）,WL（t-1）,Wd（t-1）
'时段末的蓄水量Wu（t）,WL（t）,Wd（t）
'深层蒸散发系数C
'蒸散发折算系数k
DimnAsInteger,P（30）AsSingle,EI（100）AsSingle
DimEu（100）AsSingle,EL（100）AsSingle,Ed（100）AsSingle,E（30）AsSingle
DimCAsSingle
DimUAsSingle,LAsSingle,DAsSingle
DimWu（100）AsSingle,WL（100）AsSingle,Wd（100）AsSingle,W（100）AsSingle,Ep（100）AsSingle
DimWumAsSingle,WLmAsSingle,WdmAsSingle
'输入已知数据
Open"C:
\Users\郗鸿峰\Desktop\水文预报\水文预报ppt\p-E.txt"ForInputAs#1
Input#1,n
Fort=1Ton
Input#1,P（t）
Nextt
Fort=1Ton
Input#1,EI（t）
Nextt
Input#1,k,Wum,WLm,Wdm,C,Wu（0）,WL（0）,Wd（0）
Close#1
Fort=1Ton
'计算雨后初始土壤含水量
U=Wu（t-1）+P（t）
IfU>=WumThen
Wu（t-1）=Wum
L=WL（t-1）+（U-Wum）
IfL>=WLmThen
WL（t-1）=WLm
D=Wd（t-1）+（L-WLm）
IfD>=WdmThen
Wd（t-1）=Wdm
Else
Wd（t-1）=D
EndIf
Else
WL（t-1）=L
EndIf
Else
Wu（t-1）=U
EndIf
'计算时段蒸发量及时段末土壤含水量
Ep（t）=k*EI（t）
IfWu（t-1）>=Ep（t）Then
Eu（t）=Ep（t）
EL（t）=0
Ed（t）=0
Else
Eu（t）=Wu（t-1）
EL（t）=（Ep（t）-Eu（t））*WL（t-1）/WLm
IfEL（t）IfWL（t-1）EL（t）=WL（t-1）
Ed（t）=C*（Ep（t）-Eu（t））-EL（t）
Else
EL（t）=C*（Ep（t）-Eu（t））
Ed（t）=0
EndIf
Else
Ed（t）=0
EndIf
EndIf
E（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）
Nextt
'输出计算结果
Open"C:
\Users\郗鸿峰\Desktop\水文预报\水文预报ppt\p-E-out.txt"ForOutputAs#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）";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"）;
Fort=1Ton
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（t）,"0.00"）;Tab（65）;Format（WL（t）,"0.00"）;
Print#2,Tab（75）;Format（Wd（t）,"0.00"）;
Print#2,
Nextt
Close#2
EndSub
数据读取：
C:
\Users\郗鸿峰\Desktop\水文预报\水文预报ppt\p-E.txt
16
000003.04.210.315.10
63.256.823.51.200
5.67.26.88.27.67.46.86.46.06.2
3.02.73.44.25.87.4
0.95
1585200.3
02.220.0
输出计算结果:
Open"C:
\Users\郗鸿峰\Desktop\水文预报\水文预报ppt\p-E-out.txt
三层模型计算结果
tP（t）Ep（t）Eu（t）EL（t）Ed（t）Wu（t）WL（t）Wd（t）
00.02.220.0
10.05.320.001.600.000.000.6020.00
20.06.840.000.601.450.000.0018.55
30.06.460.000.001.940.000.0016.61
40.07.790.000.002.340.000.0014.28
50.07.220.000.002.173.000.0012.11
63.07.033.000.001.214.200.0010.90
74.26.464.200.000.6810.300.0010.22
810.36.086.080.000.0015.004.3210.22
915.15.705.700.000.009.304.3210.22
100.05.895.890.000.0015.0055.9310.22
1163.22.852.850.000.0015.0085.0020.00
1256.82.572.570.000.0015.0085.0020.00
1323.53.233.230.000.0012.9785.0020.00
141.23.993.990.000.008.9885.0020.00
150.05.515.510.000.003.4785.0020.00
160.07.033.473.560.000.0081.4420.00
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+AR=PE-WM［（1-（A/WMM）1+B）-（1-（（PE+A）/WMM）1+B］
即：
R=PE-（WM-W0）+WM（1-（PE+A）/WMM）1+B
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=PΔt-EΔt；流域土壤平均蓄水容量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-1
PrivateSubForm_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
DimnAsInteger,P（50）AsSingle,EI（100）AsSingle,Ep（100）AsSingle,PE（50）AsSingle
DimEu（100）AsSingle,EL（100）AsSingle,Ed（100）AsSingle,E（50）AsSingle
DimAAsSingle,bAsSingle,CAsSingle,R（50）AsSingle
DimUAsSingle,LAsSingle,DAsSingle,kAsSingle
DimWu（100）AsSingle,WL（100）AsSingle,Wd（100）AsSingle,W（100）AsSingle
DimWumAsSingle,WLmAsSingle,WdmAsSingle,WmAsSingle,WmmAsSingle
'输入已知数据
Open"c:
\备课\水文预报\水文预报PPT\xu-man.txt"ForInputAs#1
Input#1,n
Fort=1Ton
Input#1,P（t）
Nextt
Fort=1Ton
Input#1,EI（t）
Nextt
Input#1,k,Wum,WLm,Wdm,b,C,Wu（0）,WL（0）,Wd（0）
Close#1
Wm=Wum+WLm+Wdm
Wmm=Wm*（1+b）
W（0）=Wu（0）+WL（0）+Wd（0）
Fort=1Ton
'蓄满产流模型计算产流量
Ep（t）=k*EI（t）
IfP（t）>Ep（t）Then
A=Wmm*（1-（1-W（t-1）/Wm）^（1/（1+b）））
If（A+P（t）-Ep（t））R（t）=P（t）-Ep（t）+W（t-1）-Wm+Wm*（1-（A+P（t）-Ep（t））/Wmm）^（1+b）
Else
R（t）=P（t）-Ep（t）+W（t-1）-Wm
EndIf
Else
R（t）=0
EndIf
'计算雨后初始土壤含水量
U=Wu（t-1）+P（t）-R（t）
IfU>=WumThen
Wu（t-1）=Wum
L=WL（t-1）+（U-Wum）
IfL>=WLmThen
WL（t-1）=WLm
D=Wd（t-1）+（L-WLm）
IfD>=WdmThen
Wd（t-1）=Wdm
Else
Wd（t-1）=D
EndIf
Else
WL（t-1）=L
EndIf
Else
Wu（t-1）=U
EndIf
'根据雨后初始土壤含水量计算时段蒸发量
IfWu（t-1）>=Ep（t）Then
Eu（t）=Ep（t）
EL（t）=0
Ed（t）=0
Else
Eu（t）=Wu（t-1）
EL（t）=（Ep（t）-Eu（t））*WL（t-1）/WLm
IfEL（t）IfWL（t-1）EL（t）=WL（t-1）
Ed（t）=C*（Ep（t）-Eu（t））-EL（t）
Else
EL（t）=C*（Ep（t）-Eu（t））
Ed（t）=0
EndIf
Else
Ed（t）=0
EndIf
EndIf
E（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）
Nextt
'输出计算结果
Open"c:
\备课\水文预报\水文预报PPT\xu-man-out.txt"ForOutputAs#2
Print#2,Tab（30）;"蓄满产流模型计算结果",
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）";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（65）;Format（WL（0）,"0.00"）;Tab（75）;Format（Wd（0）,"0.00"）;
Fort=1Ton
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（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,
Nextt
Close#2
EndSub
输入的数据：
E:
\备课\水文预报\水文预报PPT\xu-man.txt
16
0000034.210.315.10
63.256.823.51.200
5.67.26.88.27.67.46.86.466.2
32.73.44.25.87.4
0.95
158520
0.30.14
02.220
输出计算结果:
Open"E:
\备课\水文预报\水文预报PPT\xu-man-out.txt
蓄满产流模型计算结果
tP（t）Ep（t）Eu（t）EL（t）Ed（t）Wu（t）WL（t）Wd（t）R（t）
00.002.2020.00
10.05.320.000.740.000.001.4620.000.00
20.06.840.000.960.000.000.5020.000.00
30.06.460.000.500.410.000.
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