水文课程设计综述.docx
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水文课程设计综述
一、洪水预报的目的意义
洪水预报的目的就是预测短、中、长期河道洪水的发生与变化趋势。
准确及时的水文预报在防范水旱灾害、保证工农业安全生产、充分利用水资源以及发挥水利设施的作用等方面都具有重大意义。
二、流域自然地理概况
该水库位于东经XX，北纬XX，第二松花江流域XX河水系，X河支流。
集水面积541平方公里，流域南北长约36公里，东西宽约22.5公里。
河流于XX镇汇入X河，全长54.9公里，流域面积756.8平方公理，为水库控制面积的1.4倍。
整个流域内没有较大的厂矿、企业和水利工程，沿河两岸滩地种植农作物约占坝址以上流域面积的17.8%。
水利设施有拦河坝和塘坝近40处，蓄水约150万立方米，这些水利设施对汛期洪水影响不大，但对年径流特性有所改变。
该流域主要属大陆性气候，夏季常受太平洋季风和台风的影响，雨水较多，多年平均降雨量为750~800毫米，6~9月流域平均雨量约占全年的80%以上．最大月雨量为371.1毫米（1960年8月），最大日雨量达132.5毫米（1957年7月）降雨分布很不均匀，多集中在7~8月，占整个汛期60%以上。
冬季常受西伯利亚寒流影响，气温较低。
结冰期约140天。
多年平均温度为4℃，水面蒸发约600毫米，春秋多风而干燥，常出现5级以上的大风。
汛期洪水次数一般为2~8次，洪水历时5~7天，最大日平均流量为190m3/s，瞬时最大流量为442m3/s。
根据洪水调查，1951年洪峰流量为1250米m3/s，相当于60年一遇的洪水。
三、水库工程管理情况
该水库于1958年建成，1958年蓄水灌溉，1965年基本配套完成。
1972年又进行了输水洞钢板衬砌。
涵洞口新建了高压闸。
1974年又在渠首修建了排洪闸，水库的主体工程基本结束。
水库多年调节、总库容2.34亿m3。
其中防洪库容1.69亿m3，兴利库容为0.7亿m3，防洪与兴利结合库容0.24亿m3，水库最大设计入流量2421米m3/s，溢洪道最大下泄流量为200m3/s。
过去，汛期水库没有分时段控制防洪限制水位，随着工程配套的逐步完善和水稻灌溉的发展，水库防洪与兴利的矛盾日益突出，为了充分发挥水库的效益，汛期6~9月份分为6月、7~8月、9月三个控制时段，提高了汛期防洪限制水位。
到1973年水库的灌溉面积，已经超过设计标准14.4万亩，1981年实灌面积17.6万亩，超过设计效益22%以上。
在汛期流域内设置雨量点，建立无线电通讯网，直接传递雨情，大大提高了情报传递速度与精度，由原来的6~8小时缩短为20分钟，使短期洪水预报更为准确。
因此，可预蓄水位0.30~0.5米，增加调节水量400~500万m3。
1981年泄洪洞建成，可参加泄洪50米m3/s，则预蓄水位1米。
汛末结合天气预报，逐步抬高水位，尽可能地使水库蓄至正常蓄水位。
自从1972年以来认真分析水库运用资料，在研究洪水规律的基础上，实行分期限制水位，13年来均每年多调蓄水量1017万m3，累计多供水13000万m3，多灌水22.7万亩，累计创造造价值575万元。
四、产流方案的编制
1、确定前期影响雨量折减系数K
在历年雨洪资料中选择久旱无雨之后，降一场大雨产生径流；由公式
，可求得
值[或
]。
表1：
降雨径流相关因素统计表
序号
流域平
均雨量
P/mm
前期影
响雨量
Pa/mm
径流深
R/mm
序号
流域平
均雨量
P/mm
前期影
响雨量
Pa/mm
径流深
R/mm
1
23.4
9.4
2.3
36
86
62.4
65.8
2
69.5
20.9
19.5
37
53.9
54.4
47.8
3
23.3
51.1
8.3
38
49.7
47
35.3
4
46.5
39.7
13.7
39
85.4
10.1
6
5
39
57.7
24.5
40
38.7
38.5
7.8
6
24.6
70
21.4
41
23.2
61.9
7.5
7
36.8
55.7
27.2
42
36.5
66.6
19.6
8
64.2
25.2
53.2
43
82.5
19
28.3
9
39.9
19.9
4.9
44
44.3
25.7
6.8
10
29.2
50.9
11.3
45
30.8
44.7
9.4
11
34.8
25.9
5.9
46
48.2
46.4
12
12
47.4
37.6
17.1
47
24.4
41.1
9.8
13
48.9
22.5
7.7
48
32.3
43.7
16.7
14
131.7
56
106.5
49
24.6
24.2
6.3
15
9.3
29.9
6.1
50
67.8
14.7
21.6
16
31.9
33
9.5
51
57
9.9
10.5
17
80.8
49.3
49.6
52
56.5
24.2
14.1
18
54.2
43.6
22.6
53
58.3
17.7
19.4
19
27
25.3
4.3
54
33.8
58.9
20.6
20
33
35.5
7.9
55
60.8
31.8
15.6
21
47.4
12.2
3.1
56
27.4
17.9
2.8
22
41.5
44.7
4
57
54.7
15.7
8.1
23
44.9
18.8
10
58
47.1
29.7
16.6
24
31.6
18
4.8
59
21.2
42.3
7.1
25
38
37.6
11.1
60
190.3
21.8
136.1
26
21.8
46.5
5.8
61
42.6
38.3
5.5
27
36.6
27.4
6.4
62
23.2
39.5
3.4
28
29.8
48.8
9.3
63
57.2
13.3
12.6
29
36.8
54.7
23
64
23.2
36.9
7.3
30
16.8
31.6
12.5
65
21.6
28.1
7.2
31
40.4
13.2
3.9
66
57.7
22.7
12.3
32
66.3
19.5
13.4
67
29.1
31.3
8
33
52.9
47.5
27.5
68
25.6
42.2
9.8
34
81.5
34.2
36.2
69
70.3
19
16.3
35
35.1
35.4
18.4
该水库站1957年至1973年的（17年）流域平均日最大蒸发量，统计结果：
5月份为12.1毫米；6月份为10.5毫米；7月份为9.8毫米；8月份为7.6毫米；9月份为6.4毫米。
根据表1分析，流域最大蓄水量
=79.4mm，取
=80mm。
8月份的平均日蒸发量
为7.6mm。
前期影响雨量折减系数
2、计算前期影响雨量
由公式
从
=0之日开始逐日计算。
7月31日
值由7月降雨资料计算得出：
=12mm。
表2按1965年8月份降雨资料计算
值，成果见下表；
表2：
前期影响雨量
值计算表
月
日
P（mm）
Em（mm）
K
Pa（mm）
8
1
11.9
7.6
0.905
10.9
2
72.7
7.6
0.905
20.6
3
2.2
7.6
0.905
80
4
0
7.6
0.905
74.4
5
0.6
7.6
0.905
67.3
6
0.8
7.6
0.905
61.4
7
9.2
7.6
0.905
56.3
8
11.3
7.6
0.905
59.3
9
0
7.6
0.905
63.9
10
0.5
7.6
0.905
57.8
11
20.2
7.6
0.905
52.8
12
0
7.6
0.905
66.1
13
0.3
7.6
0.905
59.8
14
0.6
7.6
0.905
54.4
15
3.3
7.6
0.905
49.8
16
1.8
7.6
0.905
48.1
17
0
7.6
0.905
45.2
18
0
7.6
0.905
40.9
19
0.5
7.6
0.905
37
20
0.9
7.6
0.905
33.9
21
2.9
7.6
0.905
31.5
22
0
7.6
0.905
31.1
23
0
7.6
0.905
28.1
24
0
7.6
0.905
25.4
25
0
7.6
0.905
23
26
0
7.6
0.905
20.8
27
0.6
7.6
0.905
18.8
28
41.2
7.6
0.905
17.6
29
6.7
7.6
0.905
53.2
30
4.2
7.6
0.905
54.2
31
0
7.6
0.905
52.9
由表中资料，8月1日，
mm
同理，8月2日，
mm
8月3日，
>
取
=80mm
8月4日，
mm，其余结果见表。
3、绘制降雨径流相关图
在绘制前应将各次洪水的流域平均雨量、前期影响雨量、径流深计算成果汇编成降雨径流相关因素统计表，统计表见表1，然后作相关图；
降雨径流相关图的绘制步骤：
（1）、以径流深R为横坐标，流域平均雨量P为纵坐标，将表1中降雨径流相关因素统计表中的69个点绘在坐标格纸中，并在各点标上相应的
值；
（2）、通过原点作45°线，沿纵坐标轴向上平移20mm、40mm、60mm分别作45°线的平行线。
（3）、将图中所绘的任意两点连成线段，根据两点的
值大小，利用直线内插法在这条线段或线段延长线上标出
=60的点。
用此方法在图中找出68个这样的点并标出，观察这些点的分布规律，通过这些点的点群中心画一条曲线，曲线左侧与纵坐标轴相交，右侧与上述45°线的平行线相切。
（4）、用同样的方法，绘制
=0，
=20，
=40的曲线。
（5）、降雨径流相关图如图1所示。
五、汇流方案的编制
1、单位线的推求
表3：
单位线计算成果表
日期月日时
时间（小时）
时段净雨h（mm）
流量过程（m3/s）
部分径流
单位线
q（m3/s）
修正后
q（m3/s）
h1=3.8
h2=1
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
7192
0
0
0
0
0
8
6
3.8
1.9
1.9
0
5
5
14
6
1
6.8
6.3
0.5
16.6
14
20
6
11.1
9.4
1.7
24.7
24.7
202
6
16.1
13.6
2.5
35.8
35.8
8
6
14.3
10.7
3.6
28.2
28.4
14
6
12.9
10.1
2.8
26.6
24
20
6
12.4
9.7
2.7
25.5
20.8
212
6
9.6
7
2.6
18.4
17.9
8
6
8.4
6.6
1.8
17.4
15.8
14
6
7.3
5.6
1.7
14.7
13.8
20
6
6.2
4.7
1.5
12.4
12.1
222
6
5.2
4
1.2
10.5
10.5
8
6
4.3
3.2
1.1
8.4
8.4
14
6
3.4
2.6
0.8
6.8
6.8
20
6
2.9
2.2
0.7
5.8
5.3
232
6
2
1.4
0.6
3.7
3.7
8
6
1.3
0.9
0.4
2.4
2.4
14
6
0.6
0.4
0.2
1.1
1.1
20
6
0
0
0.1
0
0
0
合计
4.8
264
250.5
由公式
推出
例如7月19日8时一行，
第（3）行，第（6）列，
；第（5）列，
第（7）列，
，将数据填入表格。
同样地，7月19日20时一行，第（6）列，
；第（5）列
，第（7）列，
，以此方法得到6小时单位线。
由于实测资料及净雨推算具有一定的误差，且流域汇流仅近似遵循倍比和叠加假定，分析法求出的单位线往往会呈现锯齿状，甚至出现负值，需作光滑修正，但应保持单位线的径流深为10mm。
检验：
单位线累加起来：
，集水面积
修正前单位线径流深：
>
，需要修正单位线，修正后
修正所求单位线：
在方格纸中，以时间为横坐标，单位线为纵坐标，将所求单位线点绘在方格纸中，并用光滑曲线连起来。
将图中曲线适当修改，使累加后的单位线之和等于250.5。
修正前后图纸见图2.
表4场次降雨径流统计表
日期月日时
时间（小时）
时段净雨（mm）
流量过程（m3/s）
部分径流
单位线
q（m3/s）
h1=7.7mm
h2=2.5mm
h3=1.8mm
7192
0
0
0
0
8
6
7.7
14
14
0
18.2
14
6
2.5
19.8
15.3
4.5
0
19.9
20
6
1.8
34.8
26.6
5
3.2
34.5
202
6
61
48.8
8.6
3.6
63.4
8
6
35.5
13.5
15.8
6.2
17.5
14
6
24.7
8.9
4.4
11.4
11.6
20
6
19.5
13.4
2.9
3.2
17.4
212
6
17.2
10.7
4.4
2.1
13.9
8
6
15
8.3
3.5
3.2
10.8
14
6
13
7.8
2.7
2.5
10.1
20
6
11.5
7.1
2.5
1.9
9.2
222
6
9.5
5.4
2.3
1.8
7
8
6
8
4.5
1.8
1.7
5.8
14
6
6.5
3.7
1.5
1.3
4.8
20
6
5
2.7
1.2
1.1
3.5
232
6
3.8
2
0.9
0.9
2.6
8
6
2.5
1.3
0.6
0.6
1.7
14
6
1.2
0.4
0.4
0.4
0.5
20
6
0
0
0.1
0.3
0
242
6
0
0.1
0
合计
12
252.4
不同次洪水分析的单位线常有些不同，有时差别还比较大，主要原因及处理方法如下：
（1）洪水大小的影响大洪水流速大、汇流快，用大洪水资料求得的单位线峰高且峰现时间早；小洪水则相反，求得的单位线过程平缓，峰低且峰现时间迟。
可以针对不同量级的时段净雨采用不同的单位线。
（2）暴雨中心位置的影响暴雨中心位于上游的洪水，汇流路径长，洪水过程较平缓，单位线峰低且峰现时间偏后；若暴雨中心在下游，单位线过程尖瘦，峰高且峰现时间早。
可以按暴雨中心位置分别采用相应的单位线。
2、单位线的时段转换
（1）S曲线的推求
将表3中修正后的单位线纵坐标依次累加起来，得到S曲线的纵坐标值。
计算成果如下表：
表5：
S曲线计算成果表
时间
（小时）
0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
6h单位线
q（m3/s）
0
5
14
24.7
35.8
28.4
24
20.8
17.9
15.8
S曲线
（m3/s）
0
5
19
43.7
79.5
107.9
131.9
152.7
170.6
186.4
时间
（小时）
60
66
72
78
84
90
96
102
108
114
6h单位线
q（m3/s）
13.8
12.1
10.5
8.4
6.8
5.3
3.7
2.4
1.1
0
S曲线
（m3/s）
200.2
212.3
222.8
231.2
238
243.3
247
249.4
250.5
250.5
（2）、单位线时段转换
a、在坐标格纸中，以时间为横坐标，累加的单位线为纵坐标将表5中的点绘制在图纸上，并用光滑的曲线连起来，此曲线即为
曲线。
b、将S曲线向右平移5小时得到
曲线。
c、转换后的单位线由公式
求出，其中
，
，
由坐标格纸中曲线每隔5h读出的值相减求得。
d、
曲线及
曲线图见图3.
e、时段转换后的5小时单位线计算成果如表6。
表6：
单位线时段转换计算成果表
时间（小时）
S（t）
（m3/s）
S（t-5）
（m3/s）
5h单位线
m3/s
（1）
（2）
（3）
（4）
0
0
0
5
4
0
4.8
10
12
4
9.6
15
30
12
21.6
20
55
30
30
25
85
55
36
30
107.5
85
27
35
128
107.5
24.6
40
145.5
128
21
45
161
145.5
18.6
50
175.5
161
17.4
55
188.5
175.5
15.6
60
199.6
188.5
13.32
65
210
199.6
12.48
70
219
210
10.8
75
226.8
219
9.36
80
233
226.8
7.44
85
238.5
233
6.6
90
242.7
238.5
5.04
95
246
242.7
3.96
100
248
246
2.4
105
249.4
248
1.68
110
250.5
249.4
1.32
115
250.5
250.5
0
表中第
（2）列为
曲线上对应时刻的读数，第（3）列为
曲线上对应时刻的读数，第（4）列为所求的5小时单位线。
例如表中第4行，
，其他计算结果见表6。
六、产流汇流方案的应用
1、利用降雨径流相关图推求净雨
用已知的降雨量和求出
值，在降雨径流相关图上找出对应时段的净雨深。
如时段1的降雨量为16.8mm，在纵坐标上找到16.8mm的点，作横坐标的平行线，用直线内插法在
=40和
=60之间找到
=53的点，向下作纵坐标的平行线与横坐标的交点即为所求净雨深。
时段2的降雨量为44.9mm，求该时段净雨深时，应在时段2降雨量的基础上加上前面时段的降雨量，用上述方法求累加降雨量的净雨，再减去时段1的净雨深，即为时段2的净雨。
用同样的方法找到其余各时段的净雨。
2、水库洪水过程线
根据单位线的倍比假定，第1时段净雨h1＝6mm是单位净雨的0.6倍，所形成的部分径流Q1’（t）=0.6q（t），见表7中A列。
第2时段净雨h2=29.5mm所形成部分径流晚一个时段，Q2’（t+Δt）=2.95q（t），见表7中B列；同理，第3时段净雨h3=50.5mm所形成部分径流晚两个时段，Q3’（t+2Δt）=5.05q（t），见表7中C列。
同理，求出其他各时段所形成的部分径流，见表7中D、E、F列。
按单位线的叠加假定，计算出口断面流量过程：
Q1～1（t）=Q1’（t），Q1～2（t）=Q1’（t）+Q2’（t），……，Q1～6（t）=Q1’（t）+Q2’（t）+……Q6’（t）。
c、入库洪水过程线的计算成果如下表所示
表7：
入库洪水过程线计算成果表
项目
各时段降雨量、净雨量及其相应的洪水过程线
叠加后净雨形成的累计洪水过程线
时段
1
2
3
4
5
6
1~1时段
1~2时段
1~3时段
1~4时段
1~5时段
1~6时段
雨量
16.8
44.9
51.4
34.5
29.1
18.9
净雨
6
29.5
50.5
34.5
29.1
18.9
时段
单位线
A
B
C
D
E
F
J
K
L
M
N
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
2
4.8
2.9
0
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
3
9.6
5.8
14.2
0
5.8
20
20
20
20
20
4
21.6
13
28.3
24.2
0
13
41.3
65.5
65.5
65.5
65.5
5
30
18
63.7
48.5
16.6
0
18
81.7
130.2
146.8
146.8
146.8
6
36
21.6
88.5
109.1
33.1
14
0
21.6
110.1
219.2
252.3
266.3
266.3
7
27
16.2
106.2
151.5
74.5
27.9
9.1
16.2
122.4
273.9
348.4
376.3
385.4
8
24.6
14.8
79.7
181.8
103.5
62.9
18.1
14.8
94.5
276.3
379.8
442.7
460.8
9
21
12.6
72.6
136.4
124.2
87.3
40.8
12.6
85.2
221.6
345.8
433.1
473.9
10
18.6
11.2
62
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