水文预报》课程设计

一、蓄满产流基本概念
流域中某点的水量平衡方程 蓄满产流以满足含气层缺水量为产流的控制条件。就流域 中某点而言，蓄满前的降雨不产流，净雨量为零；蓄满后 才产流，产流量（总净雨量）的水量平衡方程：
′ R ′ = (P − E ) − (Wm − W ′)
式中，P、E为该点的降雨量和雨期蒸散发量；R`为该点的 有效降雨（P-E）产生的总净雨深；W`m为该点的蓄水容量 ；W`为该点降雨开始时的实际蓄水量。 对于整个流域，因各点蓄满有早有晚，产流也有先有后， 故作流域产流计算时，还要考虑降雨开始时的流域蓄水分 布情况，求得各点缺水量在流域上的分布，与上式合解， 得流域的净雨深R。
表1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 37 38 39 40 41 竹溪坡流域次洪水资料统计 洪号 80405 80418 80610 80804 80821 81403 81510 81524 81610 81627 89412 89419 89428 89507 89628 降雨P 98.9 203.3 129.6 97.9 32.2 204.7 92.5 124.6 50.7 152.7 径流深单位：mm 实测RO 63.2 136.3 89.5 41.4 24.9 156.9 44.5 88.2 29.1 103.6 计算RC 62.1 138.9 98.2 47.7 17.8 158.6 59.1 89.1 33.8 105.4 绝对误差 -1.1 2.6 8.7 6.3 -7.1 1.7 14.6 .9 4.7 1.8 相对误差 -1.7 1.9 9.8 15.1 -28.4 1.1 32.7 1.0 16.3 1.7
二、设计提纲
表3 竹溪坡流域晴、雨天多年平均日蒸发量 (mm) 月份 晴天 雨天 1 0.71 0.60 2 0.68 0.31 3 0.93 0.55 4 1.57 0.97 5 2.29 1.49 6 2.65 1.71 7 3.41 2.34 8 2.76 2.45 9 2.44 1.03 10 1.75 0.77 11 1.21 0.60 12 0.87 0.36
二、设计提纲
应用暴雨洪水场次的资料，对模型参数进行率定。参 数的率定采用计算机自动优选（采用旋转坐标轴法， 即Rosenbrock法)和人工试错优选相结合的办法。产 流参数的率定以场次洪水径流深误差最小为目标函数 ,产流参数优选结果如表4和表5所示。 应用确定的模型结构和优选的产流模型参数、蒸散发 应用确定的模型结构和优选的产流模型参数、 模型参数编制程序， 1989年场次暴雨洪水进行检验 模型参数编制程序，对1989年场次暴雨洪水进行检验 。
二、设计提纲
资料文件：时段雨量流量.xls
月 日 (开始)时 (终止)时 竹溪坡雨量 梅城雨量 黄柏界雨量 竹溪坡流量
4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 7 7 7 7
1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 30 30 30 31
2 8 14 20 2 8 14 20 2 8 14 20 2 8 14 8 14 20 2
四、基 本 资 料
竹溪坡流域慨况及暴雨洪水一般特性： 竹溪坡流域位于湖南资水支流伊溪的上游,集水面积686km2 ，属 山区。河长49km,干流坡降2.42‰。流域内有三个雨量站,即竹溪 坡、梅城、黄柏界,流域出口设有竹溪坡水文站,具有较长期的实 测雨量、流量资料。流域概况见图1。 该流域属东亚季风副热带暖湿气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥 。该流域是湖南省著明的暴雨高值区,多年平均年雨量为1400mm ～1800mm,多年平均最大24h暴雨为100～130mm,梅城24h暴雨竟达 423.1mm(1955年8月26日)。年内降雨量主要集中在4～8月,尤以5 、6两月最大。一次洪水历时可达7～8天,洪水过程线形状有明显 的季节变化规律,一般7月中旬以前多为峰高量大的复峰,7月中旬 以后多为峰高量小的单峰。
二、设计提纲
1.流域水文气象资料的收集和审查 熟悉竹溪坡流域的自然地理情况，广泛收集有关 水文气象资料（见基本资料）。 对资料进行可靠性、一致性、代表性审查。本课 程设计的预报方案可不进行此项工作。
二、设计提纲
2.竹溪坡流域暴雨洪水场次资料的整理 竹溪坡水文站控制集水面积686km2，流域内有 三个雨量站,即竹溪坡、梅城、黄柏界, 都有 较长期的实测雨量资料。在洪水预报方案的研 制中，已经将1980～1988年资料作为模型率定 期,选出了36场暴雨与竹溪坡同期实测流量资 料作为优选产流参数和汇流过程的依据。现需 要将预留的1989年资料进行整理，为模型产汇 流方案检验提供场次洪水资料。
二、设计提纲
2.竹溪坡流域暴雨洪水场次资料的整理 资料的整理和数据文件的组织都已通过编制的 软件由计算机完成，1989年竹溪坡、梅城、黄 柏界雨量站的时段雨量数据，和竹溪坡1989年 流量过程由数据文件:时段雨量流量.xls给出 1980～1988年划分和计算的场次暴雨洪水结果 如表1所示，表1中1989年的为待求值。
一、设计任务
竹溪坡流域位于湖南资水支流伊溪的上游,集水面积 686km 2 ，该流域地处资水柘溪-桃江区间流域内，是常见 的暴雨中心区。做好该流域的暴雨洪水预报，对于防治、 减轻资水流域下游地区洪水灾害具有重要意义。 本课程设计的主要任务：根据已建立的竹溪坡流域洪水预 报方案，应用预留的水文资料，对此方案进行检验。 具体工作内容如下： 竹溪坡流域暴雨洪水场次资料的整理 竹溪坡流域产流方案的检验 竹溪坡流域汇流方案的检验 竹溪坡流域洪水预报方案的评定
二、设计提纲
4.竹溪坡流域汇流方案 流域汇流分地面汇流、壤中出流和地下汇流。汇流参数的优选以 流域出口模拟流量过程与实测流量过程拟合最优为目标函数,即 离差平方和最小和模型效率最高。壤中流和地下汇流采用地下 水库调蓄演算的方法、分水源汇流参数优选结果见表6。地面汇 流采用时段地面经验单位线法, 用竹溪坡实测雨洪资料分析的 单位线见表7。
《水文预报》课程设计 水文预报》
题目：竹溪坡流域洪水预报 题目：
分析计算方法
蓄满产流模型
从６０年代初开始，赵人俊等人经过长期对湿润地区暴雨 径流关系的研究，提出了蓄满产流模型，建立了P～W0～R 关系用以计算净雨过程，以及确定稳定下渗率和划分地面 、地下净雨的方法。该法现已成为我国湿润地区产流计算 的一种重要方法。 一、蓄满产流基本概念 “蓄满产流 蓄满产流”是指包气带土壤含水量达到田间持水量之 蓄满产流 前不产流，这时称为“未蓄满”，此前的降雨全部被土壤 吸收，补充包气带缺水量。包气带土壤含水量达到田间持 水量时，称为“蓄满”，蓄满后开始产流，此后的降雨扣 除雨期蒸散发后全部形成净雨。 只有在蓄满的地方才产流，所以产流期的下渗为稳定下渗 率fc，下渗的雨量形成地下径流，超渗的雨量成为地面径 流。这种产流模式称为蓄满产流。
8 14 20 2 8 14 20 2 8 14 20 2 8 14 20 14 20 2 8
0 0 0 0.1 1.7 0 0 3.2 14.2 2.1 1.5 1.1 1.5 0.8 2.1 0 0 0 0
0 0 0 0 0.3 0 0.9 2.9 18 3.7 0.1 0.1 1.2 0 0 0 0 0 0
二、设计提纲
3.竹溪坡流域产流方案 竹溪坡流域属东亚季风副热带暖湿气候区，湿润多雨, 多年平均年雨量为1400mm～1800mm, 年内降雨量主要集 中在4～8月，一次洪水历时可达7～8天。流域内植被良 好，符合蓄满产流模型的应用条件。模型主要由蓄满产 流计算、流域水源划分和流域蒸散发计算构成。 流域蒸发资料采用附近柘溪站E601型蒸发器实测值,以 1980～1988年9年资料进行统计,分别求出各月晴天和雨 天多年平均日蒸发量,见表3。晴、雨天的区别标准以日 雨量3mm为控制,日雨量小于3mm为晴天,否则为雨天。
8 13.7
9 9.4
10 6.3
11 3.4
12 1.7
13 0
二、设计提纲
5.预报方案精度的评定
1.
对预报方案的模型率定期（1980～1988年）进 行评定
2. 3.
对预报方案的模型检验期（1989年）进行评定 分析存在的问题，提出改进意见和具体实施的 方法
三、设计说明书
设计说明书要求按预报方案的要求编写，主要应包括以下内容： 1.流域概况 1.流域概况 2.流域产流方案 3.流域汇流方案 4.预报方案检验 5.附图及附表 说明书的重点是将预报模型和计算方法介绍清楚，论证模型参数 及计算结果的合理性，并对有关问题进行说明。说明书要求文字 流畅，简明而要。图表整齐清楚，名称、编号齐全。最后装订成 册，说明在前，附图附表分别集中，依次放在后面，封面力求通 一。
89412 89419 89428 89507 89628
4.11.02-4.19.02 4.19.02-4.28.02 4.28.02-5.07.14 5.07.14-5.25.20 6.28.08-7.11.20
10 11 11 16 16 14 14 9 9 9
4.11.02-4.19.02 4.19.02-4.27.20 4.28.02-5.07.14 5.07.14-5.25.20 6.28.08-7.09.08
二、设计提纲
表6 竹溪坡流域分水源汇流参数 参数名 参数值 SM 9 EX 1.9 KG 0.109 KKG 0.964 KSS 0.156 KKSS 0.975
表7 竹溪坡6h10mm单位线 时段 (△t=6h) ( t=6h) 单位线 q(m3/s) 时段 (△t=6h) 单位线 q(m3/s) 0 0 1 12.4 2 102.4 3 51.9 4 39.7 5 33.5 6 24.4 7 18.8
1.
直接应用优选的汇流参数和表7给出的时段地面经验单位线法， 直接应用优选的汇流参数和表7给出的时段地面经验单位线法， 编制计算机程序对1989年场次暴雨洪水进行汇流计算。 编制计算机程序对1989年场次暴雨洪水进行汇流计算。 1989年场次暴雨洪水进行汇流计算
2.
分析1989年场次暴雨洪水汇流计算结果 分析1989年场次暴雨洪水汇流计算结果，是否需要调整时段地 1989年场次暴雨洪水汇流计算结果， 面经验单位线，若需要，请利用1989年资料进行分析 面经验单位线，若需要，请利用1989年资料进行分析。 1989年资料进行分析
二、设计提纲
表4 竹溪坡流域三水源蓄满产流模型产流参数
参数名 参数值
WM 150
WUM 30
WLM 80
WDM 40
B 1.5
FE 0.8
表5 竹溪坡流域三水源蓄满产流模型蒸散发修正系数 月份 系数 1 1.0 2 1.0 3 1.0 4 1.36 5 1.09 6 0.90 7 1.68 8 1.47 9 0.78 10 1.0 11 1.0 12 1.0
0 0 0 0 0.3 0 0.9 2.9 18 3.7 0.1 0.1 1.2 0 0 0 0 0 0
11.6 11.6 10.39 9.18 7.96 6.75 7.71 8.68 9.64 10.6 14.3 18 21.7 25.4 23.73 8.77 8.41 8.04 7.68
二、设计提纲
《水文预报》课程设计 水文预报》
题目： 题目：竹溪坡流域洪水预报
武汉大学水利水电学院 水文水资源系 主讲：宋星原
《水文预报》课程设计 水文预报》
题目：竹溪坡流域洪水预报 题目：
课程设计任务
洪水预报课设
《水文预报》课程设计 水文预报》
1. 2. 3. 4. 5.
设计任务 设计提纲 设计说明书 基本资料 洪水预报方法
二、设ห้องสมุดไป่ตู้提纲
1980～1988年划分和计算的场次暴雨洪水结 果如表1所示，表1中1989年的为待求值。 1）暴雨洪水场次的划分 1989年洪水与暴雨场次的大致划分如表2所示 。 2）场次洪水径流深的推求 竹溪坡流域退水曲线中蓄泄系数K=48小时。
二、设计提纲
表2 资水支流竹溪坡站次洪水统计表 径流深单位：mm NO 1 2 3 4 5 洪号 流量起止时间 起止流量 洪峰 峰现 时间 雨量起止时间 径流深