水文预报课程设计报告书

水文预报课程设计报告书

一、设计目的

1、培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

2、培养学生综合运用所学水文预报知识，分析和解决水文预报方案制作工程技术问题的能力。

3、通过课程设计实践，训练并提高学生分析问题解决问题的能力。

二、设计内容

1、 面雨量的计算；

2、 点绘流量过程，降雨过程； 3、 作退水曲线； 4、 做Q~Re关系线； 5、 计算实测径流； 6、 画降雨径流相关图； 7、 方案评定； 8、 产流计算；

9、 试算稳定入渗率； 10、画ΔR~Fc关系图； 11、验证关系线的正确性； 12、分析单位线； 13、验证单位线。

三、设计流域基本资料

亭水是上饶江的干流，源于湖南省汝城县广山的东南麓，麟潭站以上集水面积为1067平方千米，干流河长约93千米，地貌属于低山丘陵区，以低山分布较广，相对高差多在500千米左右，最上游尚有部分原始森林，以松、衫、竹类为主，灌木次之。山涧盆地种植农作物，植被总覆盖面积占全流域的80%以上，土壤多为红色沙壤土，间有亚黏土层。山坡残积坡坡积一般厚度为1~2米，最厚约为4~5米，在山麓坡积层与基岩接触面上，或河流下切至接触部位时，常有泉水流出，涌水量较大每秒可达数升。

本流域气候温湿，年降雨量在1700毫米左右，汛期为4~9月，降雨量占全年的73%左右，冬季有降雪，量很少。

地下水位较高，且季节变幅小，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，而退水历时竟达十余日，洪水末端的底水明显抬高，说明洪水期潜水、攘中流补给十分丰富。

四、课程设计资料

1、67701、73628号洪水的流量过程，相应的时段雨量表 2、67701、73628号洪水的前期日降雨量，日最大蒸发量资料 3、八次洪水的退水过程

4、部分降雨径流特征值成果表

5、其他洪水的分析成果表 6、分形单位线表

五、设计过程

（一）、流域产流方案的编制

1、给出了67年与73年的流量过程资料，资料基本以三小时为一个时段进行划分的，在后续的计算中，不满三小时或超过三小时的时段按线性法插补出三小时的资料。

表一 两次实测流量

2、面雨量的计算

表二

3、绘制流量过程线并在其上方绘制平均雨量过程

图一 67701、73628号洪水降雨径流过程图

4、根据八次的退水过程绘制标准退水曲线 八次退水过程见附表一

图二 前后时段流量相关图

从前后时段流量相关图可以看出，退水曲线-1能比较好的反映出所有次洪水的退水过程，所以选择退水曲线-1作为标准退水曲线。

5、计算Re并绘制Q~Re关系线 根据公式 计算Re

表四 Re计算表

图三 Q~Re曲线

6、次洪径流深计算 根据公式

计算两次洪水的次洪径流深。Re初与Re末由流量Q根据Q~Re曲线查出相应的Re值。A为流域面积；△t为时段长，以3小时计。

67701号洪水的次洪径流深R=62.09 73628号洪水的次洪径流深R=81.41 计算表见附表二 7、方案评定

（1）流域蓄水量W0的计算

W0t1W0tPtEtRtEtEp*WM

W0tWM

WMM1b

1

W1

aWMM*[1(1)b]

WM

RPEWWMWM*(1RPE(WMW)

PEab1

)WMM

67701号洪水的前期流域蓄水量W0根据三层蒸发模型求得，详细计算过程见附表三。 其计算结果W0=51.03，初始土壤含水量最大值a=54.54。

73628号洪水的前期流域蓄水量W0根据三层蒸发模型求得，详细计算过程见附表四。 其计算结果W0=60.4，初始土壤含水量最大值a=65.5。 （2）误差评定

用两次洪水计算的W0与a计算出计算径流深加到《其他次降雨径流关系资料》中进行误差评定。

实测*20%大于20毫米，以20毫米控制；实测*20%小于3毫米，以3毫米控制；其余以实测*20%控制。

合格率=合格次数/总次数*%

统计有35场洪水，其中有32场洪水满足评定标准，合格率为91.34%。根据《方案等级规定标准》，本次产流方案设计等级为甲等，可用于正式发布预报。

(二)、流域汇流方案的编制 1、地面径流和地下径流

（1）实际地下地面径流的计算

图四 地下地面径流分割

利用标准退水曲线分割洪水，从起涨点到拐点连直线，用斜线分割法，线性内插出地面

流量Qs。则实测地面径流为：

Rs：由过程线上计算的径流深，Δt：时段长。Rss：实际的地面径流；Rgs：实际的地下径流。

计算得67701号洪水的实际地面径流Rs=47.94；73628号洪水的实际地面径流Rs=52.85。 （2）下渗能量fc的试算

表六

将两次降雨试算的fc与在无蒸发的情况下所产生的径流的最大值点绘到fc~△R关系图上，绘出fc与△R的关系线。

图五 fc~△R关系图

（3）理论计算的地下地面径流及其评定

表七

67年地下地面径流深计算表

73年地下地面径流深计算表

计算的地面径流与实际的地面径流之差与实际的地面径流之比小于20%，满足精度要求。

2、地下水汇流

用马斯京根法对地下径流进行计算，分析计算，由于包气带的调蓄作用，地下水出流过程滞后约24小时，计算时，需要将演算所得的地下径流过程向后移24小时。

地下水汇流时间按K=Δt=3小时，求得地下水流量演算公式：

0.5*t

C00.333

K0.5*t0.5*t

C10.333

K0.5*tK0.5*tC20.334

K0.5*t

Qg22*C0*Rg*GC2*Qg11000*FG

3600*t

式中：

Qg 1：时段初出流量； Qg 2：时段末出流量： G：单位换算系数 计算过程见表八

表八

马斯京根法地下径流推流

3、 地面径流汇流方案的编制

地面径流采用经验单位线。本流域影响单位线变化的主要因素是净雨强度的大小，降雨中心位置及计算时段Δ内降雨量的变化。经过多次单位线分析，经验单位线分型如下：

ΔR>4mm

ΔP益权>0.5ΔP全权 II型 ΔP益权

经判断，确定67701号洪水选用II型单位线，73628号洪水选用I型单位线。 （三）、校核预报及误差评定

要求对67701，73628两次洪水进行校核预报和误差评定。评定标准如下： 洪峰允许误差：

|Qm实-Qm预|≤Qm实*20%。 洪水过程允许误差：

∑|Qi实-Qi预|≤Qi实*30%

洪峰滞时允许误差应小于涨洪历时的30%，并以三小时或一个计算时段为下限。 67701号洪水评定过程见附表五，73628号洪水评定过程见附表六。 预测的洪水与实际的洪水的对比见图六。

图六 预测实际对比图

评定结果：

67701号洪水与73628号洪水的误差均在允许范围之内，满足精度要求。

五、课程设计的总结与心得

《水文预报》这门课程具有知识点繁多，系统性不是太强的特点，所以课程结束时，我还不能很好的将本门课程系统的理解，通过本次课程设计，我最大的收获是能够从全局系统的了解本门课，将以前所学的零碎的知识点串接起来，对此门学科有了大致的认识。 本次的课程设计，我遇到的最大的困难就是单位线的推流，在上课的时候很认真的听了单位线这一块的知识，并做了笔记，而且在课后也照书尝试着做了一下，但在这次设计中还是没有办法很准确很顺利的算下来。资料当中给出的单位线是以三个小时为一个时段划分的，而洪水流量过程不是严格按照三小时为一个时段划分的，并且洪水的洪峰流量不在三小时的整时段上。在单位线计算时，要求洪峰所在的时刻必须在时段分割点上，而这两次洪水的洪峰时刻都不在时段分割点上。若要严格按照要求来做单位线的话，那么我们就必须得重新划分时段。两次洪水所对应的降雨的时段划分也是按照三小时划分的，在用单位为线推流时很明显可以感觉到降雨资料时段划分不合理，时段数过多而时段长有点短了。这就出现了很多的麻烦，若再次划分，那么划分的精度也不能保证了，影响推流的准确性。

水文预报课程设计报告书

一、设计目的

1、培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。

2、培养学生综合运用所学水文预报知识，分析和解决水文预报方案制作工程技术问题的能力。

3、通过课程设计实践，训练并提高学生分析问题解决问题的能力。

二、设计内容

1、 面雨量的计算；

2、 点绘流量过程，降雨过程； 3、 作退水曲线； 4、 做Q~Re关系线； 5、 计算实测径流； 6、 画降雨径流相关图； 7、 方案评定； 8、 产流计算；

9、 试算稳定入渗率； 10、画ΔR~Fc关系图； 11、验证关系线的正确性； 12、分析单位线； 13、验证单位线。

三、设计流域基本资料

亭水是上饶江的干流，源于湖南省汝城县广山的东南麓，麟潭站以上集水面积为1067平方千米，干流河长约93千米，地貌属于低山丘陵区，以低山分布较广，相对高差多在500千米左右，最上游尚有部分原始森林，以松、衫、竹类为主，灌木次之。山涧盆地种植农作物，植被总覆盖面积占全流域的80%以上，土壤多为红色沙壤土，间有亚黏土层。山坡残积坡坡积一般厚度为1~2米，最厚约为4~5米，在山麓坡积层与基岩接触面上，或河流下切至接触部位时，常有泉水流出，涌水量较大每秒可达数升。

本流域气候温湿，年降雨量在1700毫米左右，汛期为4~9月，降雨量占全年的73%左右，冬季有降雪，量很少。

地下水位较高，且季节变幅小，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，而退水历时竟达十余日，洪水末端的底水明显抬高，说明洪水期潜水、攘中流补给十分丰富。

四、课程设计资料

1、67701、73628号洪水的流量过程，相应的时段雨量表 2、67701、73628号洪水的前期日降雨量，日最大蒸发量资料 3、八次洪水的退水过程

4、部分降雨径流特征值成果表

5、其他洪水的分析成果表 6、分形单位线表

五、设计过程

（一）、流域产流方案的编制

1、给出了67年与73年的流量过程资料，资料基本以三小时为一个时段进行划分的，在后续的计算中，不满三小时或超过三小时的时段按线性法插补出三小时的资料。

表一 两次实测流量

2、面雨量的计算

表二

3、绘制流量过程线并在其上方绘制平均雨量过程

图一 67701、73628号洪水降雨径流过程图

4、根据八次的退水过程绘制标准退水曲线 八次退水过程见附表一

图二 前后时段流量相关图

从前后时段流量相关图可以看出，退水曲线-1能比较好的反映出所有次洪水的退水过程，所以选择退水曲线-1作为标准退水曲线。

5、计算Re并绘制Q~Re关系线 根据公式 计算Re

表四 Re计算表

图三 Q~Re曲线

6、次洪径流深计算 根据公式

计算两次洪水的次洪径流深。Re初与Re末由流量Q根据Q~Re曲线查出相应的Re值。A为流域面积；△t为时段长，以3小时计。

67701号洪水的次洪径流深R=62.09 73628号洪水的次洪径流深R=81.41 计算表见附表二 7、方案评定

（1）流域蓄水量W0的计算

W0t1W0tPtEtRtEtEp*WM

W0tWM

WMM1b

1

W1

aWMM*[1(1)b]

WM

RPEWWMWM*(1RPE(WMW)

PEab1

)WMM

67701号洪水的前期流域蓄水量W0根据三层蒸发模型求得，详细计算过程见附表三。 其计算结果W0=51.03，初始土壤含水量最大值a=54.54。

73628号洪水的前期流域蓄水量W0根据三层蒸发模型求得，详细计算过程见附表四。 其计算结果W0=60.4，初始土壤含水量最大值a=65.5。 （2）误差评定

用两次洪水计算的W0与a计算出计算径流深加到《其他次降雨径流关系资料》中进行误差评定。

实测*20%大于20毫米，以20毫米控制；实测*20%小于3毫米，以3毫米控制；其余以实测*20%控制。

合格率=合格次数/总次数*%

统计有35场洪水，其中有32场洪水满足评定标准，合格率为91.34%。根据《方案等级规定标准》，本次产流方案设计等级为甲等，可用于正式发布预报。

(二)、流域汇流方案的编制 1、地面径流和地下径流

（1）实际地下地面径流的计算

图四 地下地面径流分割

利用标准退水曲线分割洪水，从起涨点到拐点连直线，用斜线分割法，线性内插出地面

流量Qs。则实测地面径流为：

Rs：由过程线上计算的径流深，Δt：时段长。Rss：实际的地面径流；Rgs：实际的地下径流。

计算得67701号洪水的实际地面径流Rs=47.94；73628号洪水的实际地面径流Rs=52.85。 （2）下渗能量fc的试算

表六

将两次降雨试算的fc与在无蒸发的情况下所产生的径流的最大值点绘到fc~△R关系图上，绘出fc与△R的关系线。

图五 fc~△R关系图

（3）理论计算的地下地面径流及其评定

表七

67年地下地面径流深计算表

73年地下地面径流深计算表

计算的地面径流与实际的地面径流之差与实际的地面径流之比小于20%，满足精度要求。

2、地下水汇流

用马斯京根法对地下径流进行计算，分析计算，由于包气带的调蓄作用，地下水出流过程滞后约24小时，计算时，需要将演算所得的地下径流过程向后移24小时。

地下水汇流时间按K=Δt=3小时，求得地下水流量演算公式：

0.5*t

C00.333

K0.5*t0.5*t

C10.333

K0.5*tK0.5*tC20.334

K0.5*t

Qg22*C0*Rg*GC2*Qg11000*FG

3600*t

式中：

Qg 1：时段初出流量； Qg 2：时段末出流量： G：单位换算系数 计算过程见表八

表八

马斯京根法地下径流推流

3、 地面径流汇流方案的编制

地面径流采用经验单位线。本流域影响单位线变化的主要因素是净雨强度的大小，降雨中心位置及计算时段Δ内降雨量的变化。经过多次单位线分析，经验单位线分型如下：

ΔR>4mm

ΔP益权>0.5ΔP全权 II型 ΔP益权

经判断，确定67701号洪水选用II型单位线，73628号洪水选用I型单位线。 （三）、校核预报及误差评定

要求对67701，73628两次洪水进行校核预报和误差评定。评定标准如下： 洪峰允许误差：

|Qm实-Qm预|≤Qm实*20%。 洪水过程允许误差：

∑|Qi实-Qi预|≤Qi实*30%

洪峰滞时允许误差应小于涨洪历时的30%，并以三小时或一个计算时段为下限。 67701号洪水评定过程见附表五，73628号洪水评定过程见附表六。 预测的洪水与实际的洪水的对比见图六。

图六 预测实际对比图

评定结果：

67701号洪水与73628号洪水的误差均在允许范围之内，满足精度要求。

五、课程设计的总结与心得

《水文预报》这门课程具有知识点繁多，系统性不是太强的特点，所以课程结束时，我还不能很好的将本门课程系统的理解，通过本次课程设计，我最大的收获是能够从全局系统的了解本门课，将以前所学的零碎的知识点串接起来，对此门学科有了大致的认识。 本次的课程设计，我遇到的最大的困难就是单位线的推流，在上课的时候很认真的听了单位线这一块的知识，并做了笔记，而且在课后也照书尝试着做了一下，但在这次设计中还是没有办法很准确很顺利的算下来。资料当中给出的单位线是以三个小时为一个时段划分的，而洪水流量过程不是严格按照三小时为一个时段划分的，并且洪水的洪峰流量不在三小时的整时段上。在单位线计算时，要求洪峰所在的时刻必须在时段分割点上，而这两次洪水的洪峰时刻都不在时段分割点上。若要严格按照要求来做单位线的话，那么我们就必须得重新划分时段。两次洪水所对应的降雨的时段划分也是按照三小时划分的，在用单位为线推流时很明显可以感觉到降雨资料时段划分不合理，时段数过多而时段长有点短了。这就出现了很多的麻烦，若再次划分，那么划分的精度也不能保证了，影响推流的准确性。