《水文预报课程设计报告--江西滁州流域不同参数组合下产流量模 拟效果对比分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水文预报课程设计报告--江西滁州流域不同参数组合下产流量模 拟效果对比分析（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水文预报课程设计报告水文预报课程设计报告题 目：江西滁州流域不同参数组合下产流量模拟效果对比分析 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 扬州大学水利与能源动力工程学院目录1绪论11.1设计任务11.2设计目的11.3技术要求11.4工作步骤11.5设计要求11.6有关说明12材料与方法22.1流域基本情况22.1.1自然地理概况22.1.2水文特征22.1.3暴雨洪水特征22.1.4水文资料22.2新安江流域水文模型32.2.1模型介绍32.2.2模型结构42.2.3计算方法42.2.3.1降雨量计算42.2.3.2蒸发量计算52.2.3.3产流计算52.2.3.4分水源计算63结果与讨论
2、83.1产流计算83.2水源划分93.3模型参数103.4误差分析123.5问题讨论133.5.1流域划分133.5.2实时校正134参考文献145附录：程序代码155.1蓄满产流计算155.2水源划分186心得体会2122Error! No text of specified style in document.1绪论1.1设计任务根据已给的降水、蒸发资料，选择不同的产流参数范围，编写程序，将滁州流城作为整体进行产流量计算；分析不同参数组合对产流量计算结果的影响程度。1.2设计目的1、通过课程设计熟悉降水径流预报的内容，熟悉新安江模型的原理和结构，掌握降水径流预报方案编制的基本步骤；2、掌握
3、参数的物理意义，了解产流参数大小设置对结果的影响。3、加深对水文预报方法的掌握，学会各种方法的综合运用；4、锻炼从事专业工作的基本能力，培养分析问题和解决问题的能力。5、掌握计算机编程的基本方法和基本操作；熟练OFFICE文档操作和研究报告的规范编制。1.3技术要求1、采用泰森单元法进行面平均降水量计算；2、产流采用三江源新安江模型；3、每人计算3种组合情景下的产流量，并进行对比。分析参数改变对计算径流量的影响。1.4工作步骤1、产流量计算；2、划分水源，得出三种水源径流量(径流深)；3、根据参数设置，分析参数改变对径流深的影响。1.5设计要求根据已给资料、参数，自己独立编写程序，将流域作为整
4、体进行产流量计算、水源划分;绘制径流过程；给出参数组合情景下的产流量对比结果，分析参数设置对产流量的影响。设计时间为2周，要求独立完成，遇到问题可以相互讨论，人工计算与计算机计算相结合。所有数据资料共享，成果表达方式要求多样化(包含文字、图、表等)。报告撰写要认真，不得抄袭。可以先人工计算一定时间长度的降水径流过程，以便于计算机编程并作程序调试。1.6有关说明1、程序代码编制中建议变量名：PJ表平均雨量，Ep表示蒸散发能力；其他参数名称设置参考教材。2材料与方法2.1流域基本情况2.1.1自然地理概况遂川江流域主要位于江西省遂川县境内，是赣江一级支流，是吉安市五大河流之一，发源于湖南省桂东县北
5、部的龙潭脑，河源位于东经11356，北纬2611。遂川江流域以山地和丘陵为主，流域内植被较好，森林覆盖率达70%。流域上游为山区，河床多为砾石、岩石，河面较窄，比降较大，水浅流速大，中下游为低丘区，河床多为砾沙、卵石、细沙。遂川流域属中亚热带湿润季风气候区。遂川江由左、右溪组成，从西南向东北纵贯全线，总长249.5 km，流域面积2824 km2，流域平均高程511 m，流域平均坡度0.31 m/km2，流域长度100 km，流域形状系数0.29，主河道长度176.0 km，河道纵比降2.36。2.1.2水文特征流域多年平均降水量为1637 mm。降水的年际变化较大，降水主要集中在汛期49月，
6、特别其中在4、5、6月，即主汛期，约占全年降水的50%。年降水天数为138183天，降雨量总的分布是东部和西部大于中部，北部大于南部。多年平均蒸发量为7001100 mm，蒸发量的年变化与气温的年变化趋势大体一致，一般是121月份的蒸发量为最小，79月份的蒸发量为最大。多年平均径流量1416108 m3，多年平均径流深847 mm。径流年内分配是：从1月的23%开始逐月上升，5月或6月达到1825%，从6月或7月开始逐月下降，12月约占23%，径流年际变化较大。2.1.3暴雨洪水特征暴雨是江西省遂川县主要灾害之一，以48月出现较多。暴雨过程一般持续12 d，个别年份暴雨带在流域内南北摆动，持续
7、10 d以上，例如1962年6月，1998年7月。暴雨强度一般是日降水量为50100 mm。遂川县各河流主汛期大致在47月，各站最大洪峰流量和最大峰现时间多发生在5月和6月，干流各站一次洪水过程多表现为峰高量大，历时一般为1520 d，单峰上游出现较多，历时一般为13 d，由于暴雨带的南北摆动，暴雨范围大、强度大、历时长，往往遂川江的洪水为几条河流的洪水同时组成。2.1.4水文资料遂川江流域面积288.24 km2，包括小夏、桐古、营盘墟、沙湖里、阡陌、淋洋、七岭、滁州8个水文站的集水面积。本次课程设计选取滁州水文站（东经11408，北纬2621）以上集水区间。站点分布情况参见图1和图2。站点
8、权重见表1。模型参数取值范围见表2。 图1遂川江流域图 图2遂川江流域滁州区间泰森多边形表1遂川江流域滁州区间泰森多边形面积权重站号站名面积（km2）面积权重1小夏44.9115.58%2桐古14.715.10%3营盘墟42.2814.67%4沙湖里37.7213.09%5阡陌43.2114.99%6淋洋53.7418.65%7七岭27.519.54%8滁州24.168.38%合计288.24100%表2模型参数取值范围KCWMWUMWLMWDMBCIMPSMEX0.901302540650.20.120.0013510.951402550650.250.140.002401.21.00120
9、2560350.30.160.003451.3初始张力水含量初始SWWUWLWDS110104060352.2新安江流域水文模型2.2.1模型介绍1973年，河海大学赵人俊教授领导的研究组在编制新安江洪水预报方案时，汇集了当时在产汇流理论方面的研究成果，并结合大流域洪水预报的特点，设计了国内第一个完整的流域水文模型新安江流域水文模型，以下简称新安江模型。最初研制的是二水源新安江模型，20世纪80年代中期，借鉴山坡水文学的概念和国内外产汇流理论的研究成果，提出了三水源新安江模型。三水源新安江模型蒸散发计算采用三层模型；产流计算采用蓄满产流模型；用自由水蓄水库结构将总径流划分为地表径流、壤中流和地
10、下径流3种；流域汇流计算采用线性水库；河道汇流采用马斯京根分段连续演算或滞后演算法。2.2.2模型结构为了考虑降水和流域下垫面分布不均匀的影响，新安江模型的结构设计为分散性的，分为蒸散发计算、产流计算、分水源计算和汇流计算四个层次结构。每块单元流域的计算流程如图3所示。图3三水源新安江模型流程图图3中方框外为参数，方框内为状态变量。模型各层次结构的功能、计算采用的方法和相应参数见表3。表3新安江模型各层次结构功能、计算采用的方法和相应参数表层次（第一层次）（第二层次）（第三层次）（第四层次）功能蒸散发计算产流计算水源划分汇流计算二水源三水源坡面汇流河道汇流方法三层模型蓄满产流稳定下渗率自由水蓄
11、水库单位线或线性水库或滞后演算法马斯京根或滞后演算法参数KC、UM、LM、CWM、B、IMFCSM、EX、KG、KIUH或CS、CI、CGKE、XE或L2.2.3计算方法2.2.3.1降雨量计算为了考虑降雨分布不均匀和下垫面分布的不均匀性，采用泰森多边形法将遂川江流域滁州区间划分为八个单元流域，在每块单元流域内各有一个雨量站，以每个多边形内雨量站的雨量代表该多边形面积上的降雨量，最后按面积加权推求流域平均降雨量。计算公式如下：P=i=1nPifiF (1)式中：P为流域平均降雨量；Pi为流域内第i个雨量站同时段降雨量；f为第i个雨量站所在多边形的面积；F为流域面积。2.2.3.2蒸发量计算在新
12、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（mm），上层张力水容量UM（mm），下土层张力水容量LM（mm），深层张力水容量DM（mm），蒸散发折算系数KC和深层蒸散发扩散系数C，计算公式如下：WM=UM+LM+DM (2)W=WU+WL+WD (3)E=EU+EL+ED (4)EP=KCEM (5)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为总的蒸散发量，mm；EU为上层蒸散发量，mm；
13、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；蒸散发折算系数KC；深层蒸散发扩散系数C。三层蒸发模式按照先上层后下层的次序，具有分以下四种情况计算：（1）当WU+PEP时，EU=EP，EL=0，ED=0 (6)（2）当WU+PEP，WLCWLM时，EU=WU+P，EL=EP-EUWL/WLM，ED=0 (7)（3）当WU+PEP，CEP-EUWLCWLM时，EU=WU+P，EL=CEP-EU，ED=0 (8)（4）当WU+PEP，WLCEP-EU，EU=WU+P，EL=WL，ED=CEP-EU-EL (9)2.2.3.3产流计算产流计算中采用蓄满产流机制。蓄满是指包气带的土壤含水量达到田间持水量。蓄满产流是指：降水在满足田间持水量以前不产流，所有的降水都被土壤所吸收；降水在满足田间持水量以后，所有的降水（扣除同期蒸发量）都产流。其概念就是设想流域具有一定的蓄水能力，当这种蓄水能力满足以后，全部降水变为径流，产流表现为蓄量
