水文预课程设计任务及指导书 - 图文

水文预报课程设计

任 务 书

西南大学资源环境学院 水文与水资源工程

水文预报课程设计

水文预报课程设计指导书

题目:制作江西省上犹江水库干流入库站的降雨～径流预报方案 1方案采用的技术途径

1.1 蒸散发方案

采用一层蒸散发模式。 1.2产流方案

根据流域的自然地理情况和气候条件,以及洪水流量过程线的分析,可知流域产流规律符合湿润地区的蓄满产流特征。采用蓄满产流的降雨径流相关图形式表达方案。用一层蒸发模型计算蒸发。计算时段为3小时。

蓄满产流方案可由流域蓄水容量曲线表达，曲线共有两个参数： [1]域蓄水容量WM；

[2]流域蓄水容量曲线指数b。 根据“水文学原理”或“水文预报”知识，流域蓄水容量曲线的参数确定后，可将流域蓄水容量曲线转化为蓄满产流的降雨径流相关图。因此，蓄满产流的产流方案也可用蓄满产流的降雨径流相关图表达。 1.3水源划分

采用变动稳定下渗率Fc～R关系作两水源划分。 1.4汇流方案

⑴分型经验单位线作直接径流汇流方案。

⑵采用矩形入流的马斯京根线性水库演算作地下径流汇流方案。

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1.5预报模式 预报模式见图1。

流域平均降水量( 泰森多边形法 ) 蒸发模型：Et?EMW0, tWM;Pe?Pt?Et 产流方案R?f(Pe,W0) Pe?Fc:Rg?Rt; 水源划分：RPe?Fc:Rg?tFc;Pe 地下径流汇流计算Qg,t 直接径流汇流计算Qs,t (经验单位线汇流) Rs?0Rs?Rt?Rg

(线性水库汇流) 前次洪水的退水流量Q前 本次降雨的流域出口断面流量Qt

流域出口断面的流量过程Q计 图1 预报模式示意图

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2流域概况

上犹江发源于湖南省汝城县诸广山的东南麓，干流称为古亭水。上犹江水库位于江西省上犹县，水库建于古亭水之上。水库入库站——麟潭站控制面积1067km2，干流河长93km。流域地貌属低山丘陵区，以低山分布为主，相对高差多在500m左右。上游部分地区分布有原始森林, 森林植被以松树、杉树、竹类为主，灌木次之；山间盆地种植农作物，流域植被率在80%以上。土壤多为红色砂壤土,间有亚粘土层。山坡残积坡积一般厚度为1～2m,最厚者约4～5m。在山麓坡积层与基岩接触面上，或河流下切至接触部位时，常有泉水出露、涌水量较大者可达每秒数升左右。

流域气候温暖湿润，年降雨量为1700mm左右。汛期4～9月降雨量约占全年降雨量的73%左右；冬季有降雪，但量不大。地下水位一般较高,且季节性变幅较小,因此,一般情况下，土壤含水量较大。

洪水流量过程线极不对称，涨洪历时仅数小时至十多小时,而洪水退水历时可达数日至十余日。洪水退水尾部的底水与起涨点比较明显抬高,说明洪水期潜水和壤中流补给十分丰富。

上犹县江库水犹上江犹崇义县汝城县上

图2 预报流域水系示意图

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3基本资料

本次设计要求同学系统掌握方案制作的每一步计算过程, 每一步计算过程仅计算部分资料,而对方案制作过程中的大量资料重复计算工作则由教师直接给出计算结果。

⑴上犹江水库流域图。

⑵研究流域2场降雨～径流原始资料。

67701号洪水流量过程及时段雨量摘录资料,表1-1。 73628号洪水流量过程及时段雨量摘录资料,表1-2。 ⑶研究流域2场洪水的前期日降雨、日蒸发资料,表2。 ⑷研究流域的14场洪水退水资料,表3。

⑸研究流域33场降雨～径流(R～W0～Pe)资料,表4。

⑹根据湿润地区流域蓄满产流方案参数经验数据范围，假定方案参数WM=120mm、b=0.42，由此制作降雨、径流(R～W0～Pe)关系曲线（按表5计算曲线节点、再点绘曲线）。

⑺部分洪水的FC～△R主分析成果表,见表6。 ⑻分型单位线成果表,见表7。

?4流域产流方案制作步骤

4.1降雨径流经验关系点的计算 4.1.1退水曲线制作

根据收集的14场退水资料制作退水曲线。

⑴根据表3的14场退水资料点绘Qt～t退水线、观察流域退水规律。

⑵根据表3的退水资料点绘Qt～Qt+1退水线图、在图上定出一条标准Qt～Qt+1地下水退水线（Qt～Qt+1外包线）；分析地下径流退水系数C（本流域0.98

⑶由标准Qt～Qt+1退水线制作标准Qt～t退水线。 ⑷由标准Qt～t退水线计算Qg～Rg关系并点绘关系线。

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⑹将实测流量过程和预报流量过程绘制在同一图上比较。 7.2次洪预报误差评定

对67701、63728号洪水按规范规定标准评定预报精度。 ⑴洪峰QM预报精度评定标准:

洪峰QM允许误差

QM,实?QM,预QM,实?20%

⑵洪水过程预报精度评定标准:

洪水过程允许误差 ?Qt,实?Qt,预?Qt,实⑶洪峰QM滞时预报精度评定标准:

?20%

洪峰QM滞时允许误差≤Tp·30%；并以一个计算时段为下限。Tp指发布预报洪峰QM、预的时间至洪峰QM、实出现的时距。

8应交成果

⑴设计报告：对设计的简要总结。

⑵分析计算图表：设计过程中的各种分析计算图表。

9附: 基本资料表

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表1-1 麟潭站67701号洪水降雨、流量过程资料

日期 年 67 月 6 7 日 30 1 2 3 4 5 6 时 2 8 14 17 20 23 2 5 7 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 14 2 14 2 14 2 15.0 14.0 13.0 14.0 19.0 42.0 220 776 1010 900 700 450 300 350 270 206 170 146 126 116 102 95.0 80.0 70.0 53.0 44.0 39.0 35.0 31.0 30.0 流量 P麟 14.5 48.6 29.4 15.3 4.9 0.4 3.9 时段降雨量 P丰 3.7 57.2 80.7 14.9 6.3 1.2 7.4 P益 7.1 43.8 30.8 12.5 5.7 1.8 7.5

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表1-2 麟潭站73628号洪水降雨、流量过程资料

日期 年 73 月 6 7 日 27 2 28 29 30 1 2 时 8 20 2 5 8 11 14 17 17:30 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 5 8 11 14 17 20 23 2 8 14 55 52 49 49 65 265 700 1140 1210 1020 653 415 320 265 230 196 180 160 140 130 123 118 116 104 100 98 95 93 90 88 85 84 83 82 80 80 78 76 流量 P麟 1.8 0.5 40.7 38.8 41.6 2.7 时段降雨量 P丰 1.5 1.3 50.0 35.2 34.2 1.9 P益 1.7 2.6 61.1 30.1 36.3 1.1 12

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表2 两次洪水过程的日降雨、日蒸发资料

67701 日 期 年 月 日 67 6 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 P麟 (mm) 73629 P益 (mm) 0 0 0 0.6 1.1 0 0.8 21.0 5.3 0 0 12.2 0.8 0 0 Em (mm) P丰 (mm) 0 0 0 1.4 0.9 0 0.8 18.0 3.6 0 0 12.6 8.9 0 0 W0 (mm) 日 期 年 月 日 73 6 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 26 P麟 (mm) P丰 (mm) 0 0 0.2 0 0 2.5 0 0 0 0 0 9.2 4.9 P益 (mm) 3.5 0 0 0.8 2.7 0.3 5.0 0 0 0 0 0.1 8.9 7.0 Em (mm) 2.4 2.6 3.7 0.4 2.3 4.2 3.4 3.4 4.5 3.8 4.0 4.2 3.9 4.4 2.5 2.9 0.7 W0 (mm) 90 0 0 0 0.2 1.2 0.1 0.4 20.3 3.7 0 0 0 3.0 0 0 4.7 4.8 4.1 4.2 4.6 4.2 4.7 2.0 2.4 5.2 5.4 4.4 2.3 4.0 4.7 4.4 38 12 10.8 15.4 0 0 0.2 0 0 7.8 0 0 0 0 0 3.4 18 14.4 26.2 12.6 25 21.2 30 122.7 179.1 111.2 27 53.4 56.8 72.5 28 83.1 71.1 67.5

表3 设计流域14次洪水的退水过程资料 时段：△t＝3小时 单位：m3/s

时段数 各次洪水的退水过程流量 1 2 3 4 5 6 7 8 74 53 42 35 32 29 27 25 22 9 10 11 12 13 14 1 300 220 224 653 250 618 231 2 230 206 215 413 176 508 227 3 181 185 192 320 136 372 211 4 150 159 169 265 114 247 187 5 133 135 145 230 6 118 123 132 198 7 100 114 122 180 8 9 10 11 12 13 14 15

98 180 333 412 210 167 87 148 291 320 149 131 78 128 251 252 115 109 72 118 232 204 66 106 215 177 62 100 203 148 58 55 52 50 48 46 44 42 40 96 181 136 92 164 122 88 147 116 84 133 106 81 122 78 113 76 104 75 73 96 89 99 92 86 81 81 58 46 35 32 30 28 25 24 24 94 76 69 64 60 56 53 50 47 45 43 70 84.5 88 207 162 77 166 147 66 146 133 60 126 120 52 108 100 49 46 44 42 40 98 90 85 80 76 89 105 115 160 82 75 69 63 57 53 50 95 106 140 86 100 130 80 74 69 65 62 94 123 88 118 82 110 80 104 77 100 55 117 110 23.4 94 20.3 86 19.8 80 74 13

19 18 76 18.3 77 23.5 水文预报课程设计

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 29 30 31 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 47 46 44 43 41 40 38 37 35 34 34 33 32 31 30 29 59 57 54 52 51 49 47 46 45 44 44 43 43 43 42 74 72 69 66 64 62 60 58 57 55 54 52 51 50 49 48 98 95 93 90 88 85 84 83 82 81 80 79 78 76 75 74 72 71 70 69 68 67 66 65 64.5 64 63.5 63 62.5 62 61.5 61 60.5 60 39 37 35 34 33 32 32 31 31 31 31 71 68 66 63 60 59 58 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 71 17.3 69 16.5 67 15.8 65 15.2 63 14.5 61 59 14 13 60 13.5 58 12.5 57 12.1 56 11.7 55 11.3 54 10.9 53 10.5 52 10.1 51 50 49 48 47 46 45.5 45 44.5 44 43.5 43 42.5 42 41.5 41 40.5 40 39.5 39 38.5 38 38 36 35 34 33 32 31 29 27 25 23 71 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 84 80 77 74 71 68 66 63 61 60 58 56 55 52 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41.5 41 40.5 40 39.5 39 38.6 38.2 37.8 37.4 37 36.7 36.4 36.1 35.8 35.5 35.2 34.9 74 22.3 71 22 68 21.2 65 20.5 62 20.2 59 19.8 56 19.2 55 54 18.8 52 18.3 50 17.9 48 17.5 41 39 37 36 35 34 33 32 31 30 29 57 19.5 33.5 19 32.5 30 63.5 28 62.5 26 61.5 53 18.5 31.5 51 18.1 30.5 49 17.7 29.5 47 17.3 28.5 46 17.2 28.1 45 17 27.7 27 33.5 24 60.5 53.5 42 49.5 42 48.5 32 29.5 27.3 26.9 26.5 26.1 25.8 25.5

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表4 降雨～径流数据 单位：mm 编洪号 P W0 R实 R?? 合编洪号 P W0 R实 R?? 合号 格号 格查 查 否 否 1 2 3 4 5 6 7 8 9 66408 67623 70401 70417 70418 70420 70506 70524 70807 35.2 97.0 25.9 60.3 17.4 7.3 19 74704 20 74913 21 75504 22 75605 23 75607 24 75808 38.2 40.5 25.9 19.9 74.5 50.5 113.1 30.9 85.2 17.6 112.0 21.3 108.2 10.3 111.0 66.1 100.8 31.7 101.3 27.3 115.5 65.6 99.5 10.1 67.4 61.7 107.7 49.1 23.9 105.0 13.2 15.5 105.0 11.9 50.5 109.5 42.3 38.9 112.4 34.8 44.9 118.1 44.7 38.7 62.8 74.1 60.9 43.1 92.1 10.6 30.1 18.7 25 751004 45.3 26 751006 69.3 27 76527 28 64529 29 64602 30 64622 31 65510 32 65525 33 65626 34 35 36 15.5 29.3 95.7 25.4 55.5 17.5 10 71511 11 71912 12 72429 13 72507 14 72819 115.8 69.0 117.1 24.5 102.3 88.0 96.5 11.8 100.1 36.3 115.0 12.3 35.0 110.2 25.2 66.2 109.9 57.0 87.2 74.2 42.4 5.3 28.8 29.5 15 721012 16.1 84.0 16 721109 75.6 71.4 17 73520 18 74614 60.1 90.0 13.6 115.0 10.7 注： 绝对误差

相对误差

??R查－R实

R查－R实R实

??

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表5 降雨径流关系节点表 单位：mm

W0 R P 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

表6 各次洪水的fc～△R分析成果表

主——编号 洪号 fc （mm/h） 1.5 1.9 0.7 0.8 2.7 0.8 1.04 0.86 2.2 △R主 (mm/3h) 6.6 12.8 10.0 6.1 11.7 3.0 6.1 6.7 11.0 ——编号 洪号 fc （mm/h） 1.7 2.3 1.7 1.6 2.8 2.3 2.7 △R主 (mm/3h) 9.7 11.8 7.5 9.5 13.0 10.4 11.7 ——1 2 3 4 5 6 7 8 9 64529 64602 65510 65626 67527 67623 70401 70420 70524 10 11 12 13 14 15 16 17 18 72429 72507 72819 721109 74614 751004 76527

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表7 Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型单位线分析成果 计算时段：△t=3h 单位：10mm

Ⅰ 型 时段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 q 0 115 270 195 110 70 55 43 32 23 17 14 12 10 7 5 4 3 2 2 2 1 1 1 0 时段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Ⅱ型 q 0 75 24 152 120 90 70 55 41 30 21 17 14 12 10 9 8 7 6 5 4 3 3 2 2 1 1 1 1 0 时段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 Ⅲ型 q 0 15 90 180 120 100 80 65 50 40 35 31 28 25 20 18 15 12 11 10 8 7 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 使用条件：△R≥4mm 且 △ P益、权＜0.5△ P 使用条件：△R≥4mm 且 △ P益、权≥0.5△ P 使用条件：△R＜4mm

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地下水退水过程计算表

时 间 月 日 时 △P ?△P ?△R △R fg △Rg 2C0△Rg C2Qg、1m3/s Qg、2m3/s mm mm mm mm mm/h mm m3/s

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断面出流流量计算表

时 间 △Rs月 日 时 mm （直接径流）部分径流 Qs Q前 Qg Q计 Q实 误差 19

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