河海大学水文分析与计算课程设计报告HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】水文分析计算课程设计报告书学院：水文水资源专业：水文与水资源工程学号：姓名：指导老师：梁忠民、李国芳2015年06月12日南京目录1、设计任务 (1)2、流域概况 (1)3、资料情况及计算方案拟定 (1)4、计算步骤及主要成果 (2)4．1 设计暴雨X p(t)计算 (2)4．1．1 区域降雨资料检验 (2)4．1．2 频率分析与设计雨量计算 (3)4．2计算各种历时同频率雨量X t,P (9)4．3 选典型放大推求X P (t) (9)4．4 产汇流计算 (9)4．4．1 径流划分及稳渗μ值率定 (12)4．4．2 地表汇流 (17)4．5 由设计暴雨X P(t)推求Q P(t) (18)4．5．1 产流计算 (18)4．5．2 地面汇流 (18)4．5．3地下汇流计算 (19)4．5．4 设计洪水过程线 (20)5、心得体会 (22)1、设计任务推求江西良田站设计洪水过程线,本次要求做P 校,即推求Q 0.01%(t)。
2、流域基本概况良田是赣江的支流站。
良田站以上控制的流域面积仅为44.5km 2，属于小流域，如右图所示。
年降水均值在1500～1600mm 之内，变差系数Cv 为0.2，即该地区降雨充沛，年际变化小，地处湿润地区。
暴雨集中。
暴雨多为气旋雨、台风雨，季节为3～8月，暴雨历时为2～3日。
3、资料情况及计算方案拟定3.1资料情况设计站（良田）流量资料缺乏，邻近站雨量资料相对充分，具体如表3-1：表3-1 良田站及邻近地区的实测暴雨系列、历时洪水、特大暴雨资料3.2 方案拟定本次课设采用间接法推求设计洪水，即是由推求的设计暴雨，经过产汇流计算得到设计洪水。
示意图如下：4、设计暴雨XP(t)的计算4.1 设计暴雨X p (t)计算 4.1.1区域降雨资料检验站名 实测暴雨流量系列 特大暴雨、历史洪水良田 75～78 （4年） Q=216m 3/s ，N=80（转化成X 1日，移置峡江站）峡江 53～80 （28年） 吉安 36～80 （45年） 桑庄 57～80 （24年） X 1日寨头 57～80 （24年） 沙港特大暴雨X 1日（移置到寨头站）为推求该区域设计面降雨量，选取吉安、桑庄、寨头与峡江四站降雨检验该区降雨是否选同一总体。
选择四站1981～2013年数据（74年出现极值暴雨，不参加检验），对各站数据取自然对数，对转换后数据进行均值与方差检验，各站转换后系列的均值及方差见表4-1。
表4-1吉安、桑庄、寨头与峡江站最大一日降雨资料均值、方差情况1） 均值检验选取均值差异最大的吉安站（X 1 ）和峡江站（X 2）两站进行检验。
假设H : X 1 = X 2 构造统计变量：= 0.78取α=0.10，查得 |t α/2| =1.68 > |t|，接受假设H ，即可认为吉安、桑庄、寨头与峡江站均值相等。
2） 方差检验选取方差差异最大的桑庄站（S 1）和寨头站（S2）两站进行检验。
假设H : S 1 = S 2 构造统计变量： =1.19查得F α/2(55,55)=1.567 ,F 1-α/2(55,55)=0.638,所以接受域为 （0.638,1.567）,则可以认为统计量F 满足接受域,即认为四个站的降雨量数据满足方差相等。
综上所述，可认为区域降雨资料来自同一总体，可以进行综合。
4.1.2频率分析与设计雨量计算（1）特大值处理峡江站特大暴雨由良田站历史洪水转换而来，则良田站（峡江站）的X 1日=293.9mm 。
公式如下（其中，Q 为地表净峰流量（m 3/s ），m 为汇流参数，取0.7，F 为流域面积（km 2），L 为出口断面沿主河道至分水岭的最长距离（km ），J 为沿L 的坡面和河道平均比降，t c 为净雨历时（h ），为汇流历时（h ），R 为地表径流深（mm ），n 为暴雨参数，取0.6，为稳渗率（mm/h ），取4.5，1/21/2221211()/()()/(2)X Y m n t ms ns m n -+=⎡⎤++-⎣⎦统计量用良田站计算）：沙港站特大暴雨取重现期N=150年，放置寨头站进行频率计算。
桑庄站最大一日暴雨取重现期N=150年。
（2）排位分析及频率计算先对吉安、峡江、桑庄、寨头四个站进行频率计算，要考虑各站可能存在的特大暴雨系列值。
各站的频率计算见表4-2表4-2各站频率计算3688.446.2 86.857.0 82.562.4 83.762.4 3787.747.4 8658.6 82.364.2 83.4 64.2 3887.548.7 85.860.2 79.565.9 82.8 65.9 398650.0 85.661.8 7867.6 82.2 67.6 4084.451.3 84.563.4 77.669.3 79.569.3 4184.352.6 83.765.0 76.771.0 79.1 71.0 4282.253.8 82.166.5 74.572.7 78.5 72.7 4381.955.1 80.968.1 72.474.4 76.5 74.4 4481.356.4 80.469.7 72.476.1 75.6 76.1 4580.857.7 7871.3 70.877.8 74.177.8 4680.359.0 77.472.9 70.779.5 70.6 79.5 4779.660.3 77.274.5 70.281.2 70.581.2 487961.5 76.976.1 7082.9 69.7 82.9 4976.662.8 7577.7 6984.6 69.584.6 507664.1 7479.3 64.486.3 68.286.3 5174.265.4 71.880.9 63.788.1 63.588.1 5273.966.7 70.982.5 60.889.8 62.0 89.8 5373.167.9 70.484.1 60.691.5 59.7 91.5 5472.669.2 69.985.7 59.493.2 59.0 93.2 5571.770.5 69.487.3 57.894.9 58.4 94.9 5671.571.8 61.588.8 54.196.6 57.796.6 5770.973.1 60.690.4 41.398.3 50.498.3 5870.574.4 60.392.0597075.6 58.893.66069.976.9 50.795.26169.878.2 45.296.8626979.5 44.598.46368.780.86467.982.16564.383.36663.684.6676385.96862.287.26960.988.57059.589.77158.491.07257.992.37357.293.67456.594.9755696.27655.697.47744.398.7（3）四站适线结果图吉安站：峡江站：桑庄站：寨头站：（4）四站均值计算结果及其适线图图4-2 5个雨量站年最大雨量频率曲线（5）推求X1日，P=0.01%由上表查处X（1日，P=0.01%）=461.9mm，则X（24h，P=0.01%）=1.1*X（1日，=508.09mm。
P=0.01%）4．2计算各种历时同频率雨量X t,P由暴雨公式推算t=3h，6h，9h，12h，15h，18h，21h，24h的设计暴雨值，结果如表4-3。
表4-3 各短历时设计暴雨4．3 选典型放大推求X P (t)4．4 产汇流计算在设计暴雨中，由于稀遇频率的设计暴雨量很大，损失相对较小，因此，一般采用简化模型。
即前段降雨尽量满足土壤蓄水量，即初损，而后假定稳渗率，算定地面径流深R 上和地下径流深R下，再列表求出，如与假定的相符，则假定的即为所求值。
径流分割点绘良田站76.6、毛背站75.5、76.7以及77.6的流量和雨量过程。
利用平割法计算R t，利用斜线分割法进行水源划分。
先寻找洪水过程的直接径流终止点B，然后用斜线连接起涨点A与终止点B，将实测流量过程线分为两部分，斜线AB上部分为直接径流RS，下部分为地下径流RG。
本次课设先采用梯形面积法求得RG，再用R t-RG求得RS。
计算初损，其中,x为总降雨量，R为总径流，R=R t。
率定μ1、假定μ，计算R下和R上。
时段取△t=1h。
若时段的降雨量累积和小于初损量，则全部雨量补充初损值。
当累积降雨量大于初损值时，开始产生径流。
当X（t）≤μ时，全部产生底下径流，则R下（t）=μ，R上（t）=0；当X（t）>μ时，R下（t）=μ，R上（t）=X（t）-μ。
2、判断μ值的正确性。
若RS=ΣR上，RG=ΣR下，则μ值即为良田站76.6所确定的μ值；否则重新假定μ，转1。
4．4．1 径流划分及稳渗μ值率定（1）良田站76年6月17日表4-4良田站1976年6月17日次洪μ值率定（2）毛背站75年5月13日表4-5 毛背站1975年5月13日次洪μ值率定（3）毛背站76年7月9日表4-6 毛背站1976年7月9日次洪μ值率定（4）毛背站77年6月26日表4-7 毛背站1977年6月26日次洪μ值率定（5）各场次洪水的径流分割结果及率定所得μ值表4-8 各场次洪水的径流分割结果及率定所得μ值4．4．2 地表汇流地面汇流的计算方法有经验公式法（如单位线、经验公式等）和推理公式法（如等流时线法、水科院推理公式法、推理△过程线法、汇流系数法等）。
本次采用八省一院公式。
（1）（2）其中，Q为地表洪峰流量（m3/s），m为汇流参数，取0.7，F 为流域面积（km2），L为出口断面沿主河道至分水岭的最长距离（km），J为沿L的坡面和河道平均比降，t c为净雨历时（h），为汇流历时（h），R为地表径流深（mm），n为暴雨参数，取0.6，为稳渗率（mm/h），取4.5。
对于良田流域，，因此采用式（2）。
（1）m初值的确定表4-9 m初值确定故四站综合, =(0.31+0.6+0.8+0.75)/4=0.62（2）m值的检验（以毛背站76.7为例）计算步骤（1）根据表18中计算的初值m、八省一院公式，对该次的降雨过程的每个推求，（2）对每个Q i，假定过程线为三角形，底宽为Q i出现在处。
（3）将各时段的三角形过程进行叠加，与实测洪水（扣除地下径流）对比。
如相差太大重新假定m，重新计算。
表4-10 m=0.62时的地表流量Qs及对应底宽T表4-11m=0.62时的地表流量演算毛背站1976年7月9日地表径流过程线（m=0.62）表4-12 m=0.56时的地表流量Qs及对应底宽表4-13 m=0.56时的地表流量演算毛背站1976年7月9日地表径流过程线（m=0.56）可以看出m=0.56时实测与计算径流量线拟合的更好。