马斯京根法(比赛终)03
水文分析与计算
水文分析与计算
水文水利计算是工程水文的重要组成部分，分为水文计算和水利计算。
根本任务
水文计算：分析水文要素变化规律，为水利工程的建设提供未来水文情势预估。
水利计算：拟定并选择经济合理和安区可靠的工程设计方案‘规划设计参数和调度允许方式。
一、水文计算的主要研究方法
设计标准
概率预估（PMP/PMF）
研究进展
基于风险理论的防洪标准研究
气候变化和人类活动对设计成果的影响
不确定性新理论
二、水利计算的主要研究方法
水量调节
洪水调节
枯水调节
水能调节
一、水文过程的随机特性
水文现象同时存在“确定性过程”和“随机性过程”。
确定性因素和随机因素共同作用下的模型，统称为“随机模型”。
二、纯随机模型对水文过程的适用性
采用随机方法解决水文计算问题时，依据的是概率统计理论中的纯随机模型，即假设所研究的水文变量是独立随机地抽自同一客观总体，而这个总体是通过概率分布函数（或概率密度函数）来描述的。
水文频率分析计算的任务，就是根据水文变量的样本对总体进行统计（如参数估计、推求制定标准的设计值等）和推断（如假设检验、推求臵信限等）。
一、洪水资料的选样
指导思想：保证纯随机模型的适用性，独立同分布。
洪水三要素：洪峰、洪量、洪水过程。
选样方法：
（1）年最大值法；
（2）年多次法；
（3）超定量法；
（4）超大值法。
二、洪水资料的审查和分析
1.可靠性审查
2.一致性审查
3.代表新审查
三、洪水资料的插补延长
1. 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长
点绘相关图；
设计站洪水由上游几个干支流测站的洪水组成，应错时叠加；
因受洪水展开和区间来水影响，考虑能反映上述影响因素的参数；
三、洪水资料的插补延长
1. 根据上下游测站的洪水特征相关关系进行插补延长
若设计断面资料短，甚至无资料，则无法直接建立相关关系，需要修正，其做法如下：
（1）两者集水面积之差小于3%，中间无天然或认为分滞洪，可直接移用；
水文预报复习
绪论
性质：水文预报属于非工程的防洪措施
预见期：预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距。
预见期与精度关系：预见期增长，影响因素增多，偶然性加大，使得预报精度降低 。
河道洪水预报：对河道中指定断面处的洪水位、洪水流量、枯水位、枯水流量和河道冰情等预报。
流域水文预报：对流域上融雪、降雨产生的水量和在流域出口处形成的流量过程的预报 。
水库水文预报：大型水库预报内容：入库流量，库水位，水库施工期的水情和水库为防洪、防凌、发电等所需的水文预报。
水文预报的方法：预报方法分三类：经验和半经验方法、水文模型方法、统计预报方法。
水文预报工作程序：1 制作预报方案 2 进行作业预报
流域产流
流域蒸发由水面蒸发、陆面蒸发（土壤蒸发）、植物蒸散发三部分构成。
模式计算法：根据土壤含水量的垂直分布，流域蒸发量的计算方法可根据情况选用一层、二层、三层模式。
径流成分：一场降雨形成的径流包含地面径流、地下径流。
径流成分划分：将次洪径流深分成为地面径流和地下径流的过程。
方法：直线斜割法；经验方法。
蓄满产流计算思路：采用试算法：假设稳渗率，根据水源划分的原理计算各时段的直接径流、地下径流，再计算总的地下径流，看它是否与已知的总的地下径流相等。
水源划分：地面径流、壤中流与地下径流
下渗能力分布曲线：下渗能力分布曲线反映了流域各处下渗能力随空间分布的规律。
产流计算： f下渗能力分布曲线 1.0 mf流域单点下渗能力的最大值
时段产流量
超渗产流、蓄满产流是两种典型的产流模式。
混合产流局限在两种定义的模式下：面积混合法、垂向混合法。
流域汇流 单位线的影响因素 ：1雨强 2暴雨中心位置 3暴雨移动的路线和速度4、流域面积大小
5、河槽原有蓄水量6、流域比降 7、水源组成比例
单位线的综合：单位线的综合是对单位线进行归纳和概化的过程。
方法：1、当各次雨洪求出的单位线差别不大时，把它们的平均线作为流域的单位线。
水文预报考试重点
水文预报考试重点
Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
.水文预报：根据已知的信息对未来一定时期内的水文状态做出定性或定量的预测。内容：洪水预报、旱情预报、估计径流预报、融雪径流预报、冰清预报。
.实时洪水预报：指的是对将发生的未来洪水在实际时间进行预报，实际时间就是观测降雨即时进入数据库的时间。
.产流模式：蓄满、超渗产流。区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者基本没有地下径流，而蓄满产流的地下径流比例大。1超渗产流：干旱和半干旱地区的地下水埋藏很深，包气带可达几十米甚至上百米，降水不易使包气带蓄满，下渗的水量一般不会产生地下径流。只有降水强度超过下渗率时才有地面径流产生，地下径流量RG很少。这种产流方式，称为超渗产流。原理：当PE<=F，RS=0，当PE>=F，RS=PE—F，一般，干旱地区，降雨强度大，历时短，E可忽略，PE可由P代替。2蓄满产流：又称超蓄产流。因降水使土壤包气带和饱水带基本饱和而产生径流的方式，是降雨径流的产流方式之一。原理：任一地点上，土壤含水量达蓄满（即达田间持水量）前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土壤蓄满后，其后续降雨量全部产生径流。
.下渗曲线制作：下渗能力随时间的变化过程线。以f(t)~t表示。下渗的水量用累积下渗量F随时间的增长曲线来表示。
.流域蓄水容量曲线：流域内各点包气带的蓄水容量是不同的，将各点包气带蓄水容量从小到大排列，以包气带达到田间持水量时的土壤含水量WM′为纵坐标，以流域内小于等于该WM′的面积占全流域的面积比α为横坐标，反映土壤缺水量空间分布的不均匀性。
.地表径流：一部分大气降水落到地面后，沿着斜坡形成漫流，注入河流，汇入海洋的水流。
.地下径流：渗入地下成为地下水，并以泉水或渗透水的形式泄入河道的那部分降水。
.地面地下径流流量过程线区别：1地面径流的运动路径短，汇集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；2地下径流的水流汇集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域的调蓄作用大，流量过程线呈缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。
水文预报测试题资料讲解
水文预报测试题 精品资料
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢2 河道洪水预报：自我测试题
一、填充题
1．洪水波的变形表现为：（ ）和（ ），影响洪水波变形的主要因素是：（ ）、（ ）和（ ）。
2.相应水位是指：（ ）。
3.下游同时水位是指：（ ），在相应水位关系中，以下游同时水位作参数反映了：（ ）等因素的影响。
4.合成流量是指：能同时到达下游站的上游干支流流量之和，合成流量法的预见期为：（ ）。
5．马斯京根法参数k 的物理意义是：（ ） 。
6．在河段长不变的情况下，特征河长越长，x（ ），河槽调蓄能力（ ）。
7． 若单独使用流量演算法进行流量演算，流量演算的预见期为：（ ），因此该方法常用于：（ ）。
8．在马斯京根法计算中，已知C0=0.24，C1=0.46，C2应为（ ）
9．特征河长的概念是：（ ）。
10. 洪水期天然河道的槽蓄关系往往成（ ）关系，影响其关系的主要因素是（ ）。
11. 相应水位（流量）的预见期应是：( )
12．水文预报的预见期应是：( )
二、问答题
1．洪水波变形反映在哪些方面，影响变形的因素有哪些？
1. 洪水波的运动与河段上下游站的水位（流量）过程线有什么关系？ 精品资料
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢3 2. 什么是相应水位？什么是传播时间？如何在实测水文资料中得到？
3. 影响相应水位（流量）关系的因素有哪些？相应水位（流量）相关图的常用参数有哪些？
4．以下游同时水位，tz下和以上游站涨率（或涨差）为参数的相应水位相关图能反映什么规律？为什么？
5．现时校正法能校正预报误差的原因是什么？
6. 流量演算的基本原理是什么？
7. 什么是槽蓄曲线？槽蓄量是如何计算的？怎样处理天然河道槽蓄关系？为什么说流量演算的各种方法的关键在于处理槽蓄曲线？
四种水文模型的比较
四种水文模型的比较
摘要：水文模型是用数学的语言对现实水文过程进行模拟和预报，在进行水文规律的探讨和解决水文及生产实际问题中起着重要作用。本文分别介绍了新安江模型、萨克拉门托（SAC）模型、SWAT模型以及TOPMODEL模型，并对这四种水文模型的蒸发计算、产流机制、汇流计算、适用流域、参数以及模型特点等不同方面进行了比较分析。并结合对着4种模型之间的比较，作出了总结分析和展望。
关键词：新安江模型；SAC模型；SWAT模型；TOPMODEL模型；模型比较
引言
流域水文模型在进行水文规律研究和解决生产实际问题中起着重要的作用。新安江模型是一个概念性水文模型，1973年由赵人俊教授领导的研究组在编制新安江预报方案时，汇集了当时在产汇流理论方面的成果，并结合大流域洪水预报的特点，设计出的我国第一个完整的流域水文模型，至今仍在我国湿润和半湿润地区的洪水预报中得到广泛应用；萨克拉门托水文模型，简称SAC模型，是R.C.伯纳什（Burnash）和R.L.费雷尔（Ferral）以及R.A.麦圭儿（Mcguire）于20世纪60年代末至70年代初研制的，是一个连续模拟模型，模型研制完成时间相对较晚，其功能较为完善，兼有蓄满产流和超渗产流，广泛应用于美国水文预报中；SWAT模型是美国农业部农业研究中心研制开发的用于模拟预测土地利用及土地管理方式对流域水量、水质过程影响的分布式流域水文模型；TOPMODEL为基于地形的半分布式流域水文模型，于1979年由Beven和Kirkby提出，其主要特征是将数字高程模型（DEM）的广泛适用性与水文模型及地理信息系统（GIS）相结合，基于DEM数据推求地形指数，并以此来反映下垫面的空间变化对流域水文循环过程的影响，描述水流趋势。
本文对这四中水文模型从蒸发计算、产汇流计算、适用流域以及参数等方面进行分析比较，并得出结论。
1 模型简介
1.1 新安江模型
新安江模型是赵人俊等在对新安江水库做入库流量预报工作中，归纳成的一个完整的降雨径流模型。20世纪70年代初提出了新安江二水源模型，80年代提出了新安江三水源模型。新安江模型可用于流域的降雨-径流的洪水模拟和预报以及水资源模拟，主要适用于我国湿润和半湿润地区。
工程水文学试题库：水文预报
第九章水文预报
学习本章的意义和内容： 本章研究水文现象的客观规律，利用现时已经掌握的水文、气 象资料，预报水文要素未来变化过程。在防汛工作中，及时准确的水文预报，是防汛抗洪指 挥决策的重要科学依据；在水能、水资源的合理调度、开发利用和保护以及航运等工作中， 都需要有水文预报作指导。
本章习题内容主要涉及：短期洪水预报；枯水预报；施工水文预报；水文实时预报方法。
概念题
（十三）填空题
■ ■ ■
1•附加比降1也是洪水波的主要特征之一 ，稳定流时，h _____ ;涨洪时，1也— ；落
■
洪时，1也 ______ 。
2. 洪水波在传播过程中不断发生形变，洪水波变形有两种形态 ,即 _________ 和
。
3. 对同一河段而言,大洪水的传播时间较 __________ ，小洪水的传播时间较 ________ 。
4. 一般而言，合成流量法的预见期取决于上游各站中传播时间 ______________ 的一个。
5. 相应水位是指 ____________________________________________________ ；
同时水位是指 ____________________________________________________ 。
6. 示储流量是指 ____________________________________________________ 。
7. 马斯京根流量演算法中的两个参数分别是 _____________________ ,
8. ____________________________________________________________ 河段相应水位（流量）预报的预见期为 __________________________________________________
9. 当实际河长L大于特征河长 时,该河段的槽蓄曲线形状为
马斯京根法的文献综述
马斯京根法的文献综述
马斯京根法（Mashkon法）是一种被广泛应用于液态电介质的电容传感器法。它可以测量绝缘电场中的电荷分布，从而确定电荷密度分布、介电常数和空间场分布。同时，该法的优点在于操作简单、信噪比高、分辨率高及精度稳定。
马斯京根法的基本原理是利用电容传感器测量绝缘电介质中电荷的分布，通过采用积分电荷法，将电介质内的电荷分布积分，计算出电介质中的极化电荷。采用等电位图法，从而计算出局部电介质的极化电荷分布，从而得到电容模型与精度模型，进而得出介电常数和电场分布情况。
在马斯京根法中，电容计的研发是关键技术。目前，研究人员在电容计的设计上提出了很多创新性的想法，如使用导体极板、电阻改变成电容，采用自动调节电容的电容计等。同时，还将该技术应用于多种途径中，例如研究局部电介质老化状态、留置时间等。
马斯京根法流量演算
时间
（月.日.时）Q上（m3/s）Q下(m3/s)Q区(m3/s)Q上+Q区（m3/s）Q上+Q区-Q下(m3/s)⊿S
（m3/s）
*12h
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)
7.1.075750750
7.1.123708037117327163.5
7.2.01620440735131253790
7.2.12221016801101790640946.5
7.3.022902150732223213426.5
7.3.1218302280372317-413-100
7.4.01220168001680-460-436.5
7.4.1283012701270-440-450
7.5.0610880880-270-355
7.5.12480680680-200-235
7.6.0390550550-160-180
7.6.12330450450-120-140
7.7.0300400400-100-110
7.7.12260340340-80-90
7.8.0230290290-60-70
7.8.12200250250-50-55
7.9.0180220220-40-45
7.9.12160200200-40-40y = 0.880x + 68.59
R² = 0.981
05001000150020002500
0100020003000Q'(m
3/s)
S(m3/s)x=0.2
系列1
线性(系列1)
05001000150020002500
Q'(m3/s)
y = 0.875x + 68.98
R² = 0.981
150020002500
3/s)x=0.4
系列1150020002500
3/s)K=1/0.8777*1213.6720975
0.1220.64880.2292
0.785714
0.735043
050010001500
0100020003000Q'(m3/s
S(m3/s)系列1
线性(系列1)
050010001500
Q'(m3/sS
马斯京根法
从某河多次实测洪水中选出一次具有代表性的洪水，其上、下游站的实测记录如表9-10，区间入流不大，在上游站稍下的地方有一小支流，其入流过程按水量平衡原理及汇流原理近似求得，列于下表中。推求马斯京根槽蓄方程参数 K、x。
某河一次实测洪水过程
时 间 流 量 (m3/s)
月 日 时 上游站 下游站 区 间
7 1 0 75 75 0
7 1 12 370 80 37
7 2 0 1620 440 73
7 2 12 2210 1680 110
7 3 0 2290 2150 73
7 3 12 1830 2280 37
7 4 0 1220 1680 0
7 4 12 830 1270
7 5 0 610 880
7 5 12 480 680
7 6 0 390 550
7 6 12 330 450
7 7 0 300 400
7 7 12 260 340
7 8 0 230 290
7 8 12 200 250
7 9 0 180 220
7 9 12 160 200
提示
设x=0.273
马斯京根法总结
马斯京根法总结
马斯京根法洪水演算总结
河道洪水演算的方法很多，主要分为两类，一是以圣维南方程组为基础的水力学方法；另一类是以水量平衡方程和槽蓄方程为基础的水文学方法。水力学方法物理意义明确，但是需要详细的河道形态、糙率、比降资料。水文学方法重点考虑水文要素之间的联系，能很好模拟洪水在河道内的主要特征，简单实用，可操作性强。
水文学的河道洪水演进方法主要有：马斯京根法、线性回归法、汇流系数法、特征河长法、滞后演算法等，其中以马斯京根法应用最为广泛。马斯京根法计算简单、快捷，对河道地形和糙率资料要求低，在一般的河道洪水演算中效果较好。马斯京根法可分为线性和非线性两类，求解的参数估计方法包括试算法、最小二乘法、矩法、最小面积法和遗传算法等。
1．线性回归法
基于水文学方法和线性汇流叠加原理，建立了河段下断面某日演算流量与上断面多日流量的相关关系:
1
,1,1,11()n
S S S S S S S S t i t i t
t t i Q Q L W R α++++-==--+∑ (1) 11n i i α
==∑ (2)
式中：t S Q 为s 断面t 时段断面平均流量3/m s ；i=0,1,…,n 为系数个数；i
α为线性组合系数；,1t S S L +为河段损失流量3/m s ；,1t
S S W +为河段区间饮水流量3/m s ；,1t S S R +为河段区间加水流量3/m s 。
上述枯水流量演算方程的实质是建立河段下断面流量与上断面若干历史时刻流量以及河段引水、损失等因子间的多元线性关系，系数i
α反映了对枯水流量演进规律的定量描述，式(2)为河段水量平衡约束方程。
线性回归法的基本原理是在保证河段水量平衡的条件下，建立演算河段下断面出流与上断面各日入流过程的相关关系。通过优化，能充分反映河段演进规律的演算系数。
2．汇流系数法
汇流系数法的实质是基于马斯京根线性运动波方程，根据上断面的入流过程(上边界条件)和T=0时刻的流量沿程分布(初始条件)，通过连续应用运动波演算方程推求下断面的出流过程。对于任何一个复杂的入流过程，可以用单位脉冲序列和延迟单位脉冲序列进行离散化表达。由于线性差分方程满足叠加原理，任何一个复杂的入流序列所形成的出流序列都可借助于单位脉冲序列和汇流系数进行计算，因此只要求得连续演算情况下的汇流系数，应用运动波演算法即可推求下断面出流过程。