竹溪坡流域洪水预报课程设计

※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※《水文预报》课程设计xx坡流域洪水预报※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※目录设计任务···························(2)流域概况···························(2)设计过程···························(3)基本资料·····························(3)产流方案·····························(4)汇流方案·····························(9)精度评定·····························(11)附录·····························(12)程序·······························(12)附表·······························(21)附图·······························(24)设计任务xx坡流域位于xx资水支流伊溪的上游,集水面积686km2，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。锯本课程设年计的主要付任务是：柜根据已建桌立听的盘x祸x身坡流域洪衬水预报方阔案，应用挪预留的水疫文资料，哨对此方案帽进行检验皮。具体工抽作内容如欲下：贝一、拍x吐x啄坡流域暴超雨洪水场应次资料的砌整理南二、赏x做x苗坡流域产桂流方案的亮检验针三刺、纠x竭x浙坡流域汇惹流方案的气检验纱四娃、包x软x搅坡流域洪梦水预报方躁案的评定竞流萄劲域智虫概腔谢况汽原x渐x昨坡流域位否于烫x随x誓资水支流骨伊溪的上垦游谱,榴集水面积聚686k庆m庙2绵，贴属山区。缠河长汗49km隐,陷干流坡降惜2.42么‰础。流域内钳有三个雨视量站剑,堤即简x漠x梁坡、梅城抢、黄柏界容,紧流域出口撒设符有短x徐x民坡水文站台,熄具有较长兄期的实测趁雨量、流辉量资料。争流域概况飞见图商1眠。是该流域属骡东亚季风艰副热带暖遭湿气候连,禾夏季炎热推多雨践,仗冬季寒冷办干燥。该具流域展是恶x激x氧省著明的咐暴雨高值商区疗,成多年平均呆年雨量为楚1400湖mm爆～禁1800涛mm,定多年平均给最大捉24h免暴雨为票100构～水130m脚m,莲梅城泉24h背暴雨竟达堤423.昂1mm(叙1955顿年央8帝月踢26帅日絮)何。年内降柴雨量主要姓集中在泊4该～疏8西月产,缎尤以及5醒、治6防两月最大言。一次洪淘水历时可掀达超7拐～今8成天羽,疑洪水过程亦线形状有沸明显的季飞节变化规落律桐,沸一般拣7瓜月中旬以暖前多为峰锁高量大的泊复峰予,7管月中旬以份后多为峰旷高量小的卧单峰。掌设计当过托细程碰一、流域渡水文气象吸资料的收吸集和审查泡熟悉倍x芽x查坡流域的寒自然地理害情况，广圾泛收集有号关水文气藏象资料（铃见基本资产料）。眨对资料进躲行可靠性哄、一致性铃、代表性亩审查。本掩课程设计忆的预报方嚷案可不进疮行此项工鹊作。警二托、练x鸣x乌坡流域暴驶雨洪水场减次资料的壮整理宿x命x凝坡水文站件控制集水幕面积躺686k样m伞2愈，流域内娱有三个雨磁量站屈,挎即贤x贷x铸坡、梅城好、黄柏界掀,秀都有较长宵期的实测壁雨量资料煮。在洪水豪预报方案宰的研制中杠，已经将味1980打～尖1988挠年资料作遍为模型率险定期溪,卧选出了塑36贡场暴雨帆与轧x溉x诵坡同期实士测流量资脾料作为优佛选产流参犹数和汇流舟过程的依场据。现需墙要将预留观的趟1989筋年资料进池行整理，府为模型产您汇流方案就检验提供洲场次洪水氏资料。资潮料的整理洪和数据文忆件的组织躁都已通过油编制的软膛件由计算泥机完成，贯1989华年窗x父x林坡、梅城部、黄柏界尿雨量站的驴时段雨量覆数据，分桌别由数据炎文件只P890阳1.DA互T粒、砌P890做2.DA芳T绸、牙P890娃3.DA跳T大给出享；趟x娘x恨坡奖1989砖年流量过扒程由数据驼文件醋Q89.另DAT井提供。诊1980门～胶1988谢年划分和轨计算的场膛次暴雨洪邀水结果如刮表玉1闹所示，表孕1握中技1989逗年的为待罚求值。全1.算暴雨洪水导场次的划肉分杨砖1989继年洪水与隙暴雨场次锡的大致划弱分如表液2姨所示。渔2.仿场次洪水辛径流深的信推求榴x柄x想坡流域退涉水曲线中肚蓄泄系数准K=48概小时。贺三、肠x飘x遣坡流域产燃流方案概况：副x巷x哗坡流域属推东亚季风敬副热带暖钳湿气候区齿，湿润多葱雨台,星多年平均哨年雨量为怀1400慧mm疗～梅1800遥mm,猜年内降雨累量主要集差中在颤4抢～刷8躲月，一次胁洪水历时城可达栋7渔～逐8是天。流域鲁内植被良巴好，符合拳蓄满产流哀模型的应苦用条件。耐模型主要道由蓄满产习流计算、费流域水源堆划分和流可域蒸散发段计算构成立。俭流域蒸发滚资料采用顺附近柘溪测站料E601帽型蒸发器欲实测值挂,嫁以屠1980绣～成198盯8菊年略9档年资料进斤行统计芹,肤分别求出州各月晴天夸和雨天多朴年平均日艇蒸发量嘴,诱见表信3矮。晴、雨在天的区别斧标准以日绞雨量毒3mm养为控制创,榆日雨量小兔于就3mm技为晴天燥,转否则为雨学天。阿应用暴雨脂洪水场次磁的资料，胃对模型参之数进行率鼓定。甲参数的率沾定采用计凳算机自动润优选（采堵用旋转坐疏标轴法，瓦即臭Rose票nbro刑ck颂法）和人撑工试错优吉选相结合匹的办法。狠产流参数武的率定以肾场次洪水禁径流深误铺差最小为办目标函数缘,粮产流参数避优选结果瓜如表升5肆和表该6必所示焰。原理：圾姻韵本设计采睬用新安江旧三水源模狐型算法，喇利用三层悉蒸发蓄满看产流进行大产流方案侨的设计。艘其计算原业理如下：核1).送新安江（搁三水源）找模型概述访新安江模街型是分散饥型模型，棕它把全流餐域按泰森暴多边形分杠成许多单溜元面积，变对每个单成元面积分翠别进行产渔汇流计算击。模型产贯流部分采凡用蓄满产船流法，地谱面径流过择程计算采从用经验单壤位线，并筋假定每个挽单元面积帆上的无因乳次单位线肌都相同，捐河道流量轧演算采用违马斯京根喝方法或流植量演算法雾。眠三水源模宝型将原新啄安江模型岔中的稳定湖入渗参率蜻F滋C需删去，围在景A拆、室B陷土层的界终面上，设榜置了一个意自由水蓄铺量，用一停个线性水值库来模拟课，水库设胆有两个出爸口，一个取向下形成闲地下径肺流眠R寺G膨，一个旁源侧形成表服层馅流旁RS朝S跃，在引用董水库蓄量奴超过自由道水最大容醋量冠S互M享溢流产生糕饱和坡面吸流的概念画，从自由候水蓄水结纤构中，把狐地面径流士和表层流丛过程大体童上划分。列（流程如钳图姐4-择1劲所示）松输焦辈出锣圣貌情输跨棉诵入精吃降禽雨怪P脖，蒸散发哄能搭力凡EM尖腐拖蒸散还发少E奋BWM异IMP颜臭透水面门积险爷收师不透水面磨积鞠不产盘流锦陡喝产摩流户属湖产流动量缝RIM茄教贿面胆记积挖蚂逼面积掀1餐-FR鞋FR圆嫩地面径砌流纳班本狡地面径真钻泰总入跑流肥UH拘彻倦流流量勒切浇产流案量同R柜弯刚地面径掌流店RS懂TRS白Q衡RS碗SME统X鹅卖煎张力民水堵W稳鬼EU锤WUM堵盲上宾层查WU伶碰蛮自由也水巷S粱乖输出量E朽L晴WLM怜言下台层凯WL烈KK翁SS懒ED梁陷WDM引腰底箩层匪WD飘资灭壤中批流喊---护滨壤中冻流部郊引壤中蹲流察诚谱出流量胞K让SS坚RSS已魄总入候流颤UH表卵竭流琴量剃烟Q以KG欢TR鄙SS签QR晓SS公故地下径章流差K非KG诵泼醋地下径流娃总圈UH睁悦董地下径考流刃棒RG启弃弃入招流巩TRG执克泥流趁量墨QRG嚼图探4-1方捷虏新安江（厌三水源）糊模型流程融图跌由于原新率安江模型溉考虑了产识流面积的碍变化，所队以自由水惩蓄水库只校发生在产着流面积上蜻，产流量贩只进入水俩库，也就割是产流面菜积上的径熄流目深竞P-星E港值。此外退，在结构队模型中还惑设计了在疗产流面积炎上自由水肚的蓄水容拼量分布的塞不均匀曲者线，以考金虑饱和坡凤面流在产馋流面积上臂的不断变级化，提高途计算精度润。散2谎．蓄满产肃流概述皇在土壤缺喷水量未满驴足以前降誉雨量不产般生径跃流惑,躺而在土壤允缺水量满钳足以后降沸雨量则全弄部产生径疫流档.缝污蓄满产流鬼以满足包遥气带缺水夕量为控制湾条居件喘.剪在全流域刘蓄满的情桥况下：腥R=P-计E晴-病（穗W觉M盏-嘴W荷）谦院R该—星一次降雨峡形成的径丈流深邻（页m杰m砍）浆E滑—绣雨期蒸发芦量筹（悦m恨m医）桑告P挨—迟一次降雨撒总量碍（描m岂m分）含W趟—表降雨开始砌时流域平雁均实际蓄肝水量阶（稼m拆m午）弊W附M身-丝-婚流域平均咬最大蓄水回量壳（棒m梦m稳）年1)楚.构三层蒸散丘发模型挥(1)泪果当柱P+W网U挥≥悼E萝M温时饰，紧EU=E扶M谨，婆EL=E才D=0茄(角2见）蛮当写P+W阳U三≤腔E填M毕时寇，黎EU=P滴+W矿U东，芦傲崭当炎E云L籍≥斯C比（寸EM-E白U跨）时斩，它EL绒=化（余EM-E介U冬）戴，增ED=0医哀泄当毕EL纲﹤呼C杀（侮EM-E定U衬），且遇≥班C选时广，塞EL=蜡C帆（广EM-E司U迫）岁，挨ED=0格启驳当塘EL瓜﹤浮C式（矛EM-E互U繁），且钳﹤践C谜时斤，抗ED=对C雀（旨EM-E工U勿）艇-E达L家，兄EL=W辱L泻起令所以请：普E=E饮U+EL笔+ED择其跨中革究EM结—卧流域最大铜蒸发能力绘雪C宵—侧与深层蒸挽散发有关革的系数，殖本课程设慨计中取滨为暖0.1驰眉W图U握，痒W当L禁，泛WD专—亩各层的土侍壤含水量伟恰WU武M还，怪WL茂M稍，扁WDM铁—脉各层的土危壤蓄水容搂量邻哲E题U坛，袋E蓄L扒，针ED寄—园各层的蒸确发量然2)阵.缘径流计算老式祝:傅采用抛物究线型老A抱0史-度产流面积堪A塞-决全流域产苦流面猪积包呀W研’呀-仅蓄水容量摔W袖M遥’记-币最大点包束气带缺水考量湖赤b慎-防本课程设呜计取画为烤1.5早(1袜)曾当药P+P喇0治<W抓M虽’掘时魔,悲则踢R=P-简(W蜘M无-W)+忍(2断)目当纸P+P梢0栏>W无M奴’蛇时杀,飘则缴R=P-春(W唉M伐-W)周3)加.馋流域土壤溜含水量的睛计算迫(1甚)勿按上层水区量平衡关绞系业求殿WU叨WU煌1=WU载0+P-忧R-EU控如句果弹WU罩1叨≥宪WU危M梅，踪则朝WU=W摩UM孙如助果掌WU1隙﹤马WU农M帐，撇则率WU=W铃U1玉(2堵)罢按下层水暗量平衡关风系俩求剩WL母W腔L1=W战L0-E均L灾+国（趣WU1-筋WU取M稀）粘WU料1爬小卧于浮WU妄M剪时，括号浅内取为零号。捐御如嫁果间WL乔1遥≥流WU欺M赵，易则私WL=W喇LM赶如只果限WL1撕﹤菌WU娱M努，无则献WL=W盏L1吹(3姑)砍按深层水内量平衡关疗系祖求愚WD紫W皆D1=W里D0-E磁D率+印（米WL1-替WL迷M膛）僵鸽WL规1余小绞于辜WL泄M道时，括号红内取为零胡。泄如帅果崖WD蜡1误≥粗WD仇M条，晕则域WD=W疲DM敢如灵果逼WD1怜﹤卡WD目M辆，效则芹WD=W纸D1紫该产流方忠案通过计锄算机编程葬运算，计肺算框图见担上图，详滤见附录程凝序象R1蔬.FOR糟。勇四蚊、搂x造x衰坡流域汇壤流方案概况：访流域汇流晃分地面汇拉流、壤中肌出流和地阿下汇流。贪汇流参数治的优选以闲流域出口淡模拟流量风过程与实疮测流量过虹程拟合最鼻优为目标尤函数原,青即离差平称方和最小悠和模型效塞率最高。吓壤中流和价地下汇流肃采用地下尘水库调蓄启演算的方愚法、分水馅源汇流参烟数优选结内果见表企7栋。地面汇叙流采用时容段地面经已验单位线咬法扬,即用浴x盈x粉坡实测雨圆洪资料分厕析的单位己线见表什8岭。骑计算过程滨：优1截)协.烤本课程设懒计采用三哄水源的新匀安江模型桂，采用一泻个自由水相蓄水库进框行水源划拿分。其中催自由水蓄硬水库设置谅两个出口区，其出流梨系数分别缘为请KS幻S察和筋K轿G兔，产流堵量证R厅进入自由透水水库中梅，通过两默个出流系寨数和溢流舰方式把它盲分成地面三径流块（轰R册S痰），壤中霞流芳（货RS排S批）和地下始径流芝（阔R利G惭）。地下签径流扔（镰R钥G库）再经过赖地下水库颈调蓄，可受得到地下何水对河网苍的总入室流潮TR虚G妹，壤中流彻（息RS毁S唯）经过壤药中流库调光蓄，可得津到壤中流娇对河网的句总入流啄（枕TRS翠S僚）。此外辆，自由水防的蓄水能塌力在产流倒面积上的坊分布也是位不均匀的象，为此，仇可假定自稿由水蓄水晒能力在产蛮流面积的枝分布服从塌一条抛物当线。使2)卫.诱利用自由浴水蓄水容残量曲线计颈算产流量净SSM=温S商M因（箱1+E盘X肠）奉AU=S断SM煮(1奶)春当绢P甘E交≤夸0泰时，RS=0奶RSS=班S1·K哈SS·F仇R纷RG=S院1·KG耕·FR际S2个=柴（充1-KS浪S-K掉G伸）切·S1息(2屡)虾当稳P击E净＞润0救时，商F窗R=R/夕PE末①秤械如兼果船PE+A求U双＜背SS隙M缝，则绕②兽刚如贵果圣PE+A涛U爷≥晚SS作M草，则灾R江S委=库（怖PE-S咱M+S港1怒）第·FR肠R姨SS=S幕M·KS孙S·FR耗R砌G=SM羞·KG·馋FR夜S呀2还=剂（滨1-KS活S-K膏G挪）收·SM丰辛邻式盼中物帖F饭—意全流域面菜积宗FS闹—咸自由水蓄虏水量小于瞎等烧于霞S尸S肾的面积错FR糟—煎时段平均约产流面积支SSM智—常流域上自应由水蓄水眉量最大点江的蓄水量美值豆EX殊—伏抛物线的答指数疑S嘉—昨流域平均索自由水蓄女水量销SM赢—灿流域平均朋自由水蓄童水容量止AU糕—皇与自由水右蓄水荷量秒S垦相对应的壶蓄水容量甚曲线的纵牢坐标值索K竖S既S路，牧KG脑—惧分别为自建由水蓄水那库中壤中驰流乱（树RS博S禾）和地下程径流禾（季R稍G泄）的出流到系数猾根据上面倚的计算原盖理编制程刑序计算地释面径流穴（联R敌S毁），壤中绕流庄（奉RS醉S严）和地下扶径流猛（餐R族G村），程序平见三R2敌.FOR集。族3)贡.饲地下径流牙（阁R匙G扫）及壤中榨流蛮（犬RS犯S鸭）的汇流痒计算搜破马式楼中蒙Q卫RG触2忌，杆QRSS绑2明—慌分别为时肯段末地下死径流量和章壤中流流法量策QRG团1唱，匠QRSS冒2余—惑分别为时如段初地下絮径流量和齿壤中流流脖量距KKS组S顾，孔KKG斧—弃分别为壤尝中流遵（仁RS驰S吸）和地下厕径流椒（忘R参G叛）的日消叫退系数祖D捧—晶日消退系敲数换算成洞时段消退慈系数时的僵指舟数甲24/萝F/3.资6土—低将径流深邪转化为流槽量的换算子系数筛4笨)亭．地面径极流氧（鄙R眼S显）的汇流客计算葛扑收在单元流披域的汇流辰计算中，哭地面径流皱的汇流采殊用经验单险位线，并模假定每个羊单元流域突的无因次为单位线都塔相同。将湾代表性流农域的时段至单位线转耍换成无因世次单位线乱后，移用赌于单元流眉域。甲牺宣时段为朽的糕10m史m男单位线的烟纵隙标外q垒与无因次躲单位线的校纵愧标夏u粪有如下关膝系：出式弊中颂F胆—处单元流域撤面积复（阿km隆2跨）深—度单位线时守段壤（巾h来）承汇流流量惰计算式为搅：Qi=量5埋)驰．根断据装3-厅4南的汇流计拖算原理编荣制程厌序台R2忧.麦FO板R猎计算流域要出口断面魂的流量过们程，整理担出洪峰流葬量和峰现诸时间填入扶表由4凑中，其流卫量过程线闲见附图一绵，并与实持测的流域茧出口断面乒的流量过覆程相比较仔，结果拟耍合不是很捎好，所以港需要调整旗时段地面触经验单位弄线，调整调后的时段冻地面经验阿单位线见娇表爹9虾。吊预报方案拳精度的评软定壶为了能预蝴先掌握应送用方案的腰可靠程度宜及有效性夜、预报误菊差的范围循是否超过矩允许的限缴度，必须归对水文预商报方案进愉行检验和尸评定。驰评定标驶准味:独方案合格类率系指评饮定、检验枯中合格点章次占全部缴点次的百协分率。预匙报方案的蓬合格率评默定检验标争准见岭表段10压预报误差责用绝对误怪差表示：么预报误差东用相对误肌差表示：线预报误差见有正有负竟，评定时刷采用绝对战值。随机符误差用数虏字表达时浙，其均方盘误差为：搅降雨径流肺预报的许串可误差扔：膜鬼厨变净雨深的哲许士是以每次稠实测径流行深袄的中20男%用为标准，贿以夸20m竹m朵为上限竖，藏3m层m制为下限。麦谁忆洪峰流量雪的袍许巩取实测值孩的晚20益%光，并以流姨量测验误蛇差为下限矿。币淡序洪峰流量洽出现时间搬的中许摄，以预报每根据时间蝇只至实测捷洪峰出现汉时间的间贺距矛的跪30弊%露，并以一宾个计算时苦段孕或早3寄小时为下愈限。绿2杰.乔评定过税程未:园1)毁.粘对性预报方案浪的蛮模型率定莲期（长1980群～点1988屯年）进行俱评定办愤绩模型率定抱期需对产辩流作出合版格率的评纠定。根据策附眨表换1似中给出的种1980喉～牺1988因年的实测辽径流谢深希R携0姜和计算径哀流技深泪R微C径以及前面煌所述的评鞭定方法编镇制程英序据CQ隔.要FO胀R疤，结果屡预报方案狸的龟模型率定评期的合格椅率膝为气88.8籍9破%殃，属于甲晋等厦减。泪2)渴.财对管预报方案泊的彩模型检验智期（钓1989农年）进行疯评定饶模型检验哗期的降雨所产流合格孔率的评定菜。恩根据前面英计算他的哀198哑9叨年的计算遵径流畅深坑R晨C幼和实测径柏流卸深直R躁0刚，利用程赶序机CQ计.歌FO倒R遍，得到模迹型检验期走的合格率龟为补80酱%做，属乙等更，结果咬见优WC2.带DA奖T永。晌模型检验暖期的汇流砌合格率的位评定。榴根据附桨表兄2愈和附独表恒3可中分别给灵出的实测喘和计算的猾峰现时间尚和洪峰流妄量并采用荣前面所述昆的方法编歼制程污序老CQ谋.FOR循，锅评定的结悼果遣见你MCQ.药DA直T引、倍WC1.决DA峡T芦和卸M.DA绞T些。尽汇流方案拌有效性如赤下首：嘉S康2乌=衔∑灰（筒Qi-钱Q愿）诚2少/N仪σ曲2觉=泄∑站（隶Qi-隙）槐2犬/N强d常y服=1-椒S吩2牲/勾σ撑2买通过编程同计算得怀：滩d犹y冈=0.9众9996厘5>0.库91票竹耳因此，该资次洪水预彩报精度为成甲等。公3甜)傅分析存在枕的问题，但提出改进脚意见和具璃体实施的厉方法饮作为预报怠本身就有靠误差，而谜且目前采跨用的评定珠方法和标逗准具有一拴定的主观快性。在实民际工作中抢，既要重灰视评定结会果，又不宪应片面追尖求合格率往，而应以扬讲求预报命服务效益凉为目的。根给定的优件选参数有路待改进；馋还有，再落进行饭壤中流觉（棒RS即S燕）和地下少径流盆（永R崭G渡）的汇流烂计算时，盆初始的流士量也不是内很精确（唉虽然对结同果影响不差大），且同必须知道浩每场洪水总的起始流学量；此外泰，在地面友径流凯（权R心S画）的汇流话计算中，尚所采用的悲时段单位膝线效果不很是很好，答建议采用谷瞬时变动封单位线。妨最后，该截设计所给县的期限太甲短，导致权最后的合器格率和有劲效性不是返很合理，炒所以建议恳检验期应泥该适当延帮长，至少铃要护用午2旨—蜂3伶年的资料深，这样才付会使得模且型更符合就实际情况执，实用性殖更强。钩附框普另录程序：瞧实际的径联流的计算虚程序浆R0.F忧OR雹DIME委NSIO槐NYU岩E(50程0),R览I(50歉0),S港HI(5哲00),森Q(50衫0),R蜻(500进),RC哗(5),明R0(5熄)逃OPE巨N(25滚,FIL疮E='R急.TXT睬')援RE自AD(2何5,*)翻(R(I音),I=坛1,48袄5)枝CL恢OSE(栗25)困 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察S3=S盆3+Q(血I)栗R0晚(3)=填((-0盐.5*(问Q(M3督)+Q(每M4))恐+S3)下*6*3碰.6+伏驾$务K*6多*3.6丢*(Q(农M4)-恨Q(M3坡)))/剖A单S4毛=0.更RC易(4)=矩0.盆DO理6魔I=M4览,M5凝RC硬(4)=恳RC(4掘)+R(腔I)略6业 复 债S4=S板4+Q(单I)贩R0叶(4)=狐((-0垒.5*(剪Q(M4灾)+Q(堤M5))象+S4)毯*6*3边.6+雨粉$的K*6专*3.6荒*(Q(油M5)-狠Q(M4泪)))/糠A睛S5厦=0.尤RC刊(5)=俊0.顷DO鼓7遭I=M6刃,M7天RC(捧5)=R浓C(5)搬+R(I列)末7偏 陪 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