水文分析计算课程设计

《水文分析与计算》课程设计指导书———设计年径流及设计洪水的计算一、课程设计的目的1．掌握PIII型频率曲线的制作方法2.掌握设计年径流及其年内分配的计算方法3．掌握考虑历史特大洪水的设计洪水及其过程的计算方法二、课程设计任务1．根据所给资料推求设计年径流与设计年内分配过程表1是某站1958～1976年各月径流量资料，根据所给资料推求P=10%的设计丰水年、P=50%的设计平水年、P=90%的设计枯水年的设计年径流量；并计算P=90%的设计枯水年径流年内分配过程。要求：理论频率曲线采用PIII型分布，由矩法作参数无偏估计，并以估计值为初值，用目估适线法选配理想的理论频率曲线，注意比较验证均值Xa、变差系数CV、偏态系数CS对频率曲线的影响效果。检查所选最终的理论频率曲线的合理性，并计算所求设计频率的相应设计年径流，年径流分配过程采用典型年同倍比放大法。表1某站年、月径流量表（m3/s）年份月平均流量Q月（m3/s）年平均流量Q年（m3/s）34567891011121258～5959～6060～6161～6262～6363～6464～6565～6666～6767～6868～6969～7070～7171～7272～7373～7474～7575～7616.57.258.2114.712.93.209.913.909.5213.09.4512.216.35.083.2815.43.2622.422.08.6919.517.715.74.9812.526.629.017.915.611.524.86.1011.738.55.4837.143.016.326.419.841.67.1512.915.213.533.215.533.941.024.337.141.611.858.017.026.124.630.450.716.234.613.625.443.037.825.030.722.816.457.417.123.94.637.157.355.2019.45.556.906.1225.410.542.712.724.23.4010.231.714.410.62.467.509.624.8710.42.285.5513.43.583.586.557.308.303.4519.25.8614.312.44.026.813.209.107.482.132.004.272.671.673.523.656.504.925.756.563.846.264.841.862.073.462.971.273.2710.52.231.572.544.968.752.794.414.553.698.511.982.671.983.425.302.181.628.211.931.821.843.184.521.764.532.594.677.302.472.731.902.922.671.541.179.032.761.422.682.357.961.305.591.635.167.541.874.202.352.481.796.450.998.351.411.214.253.884.102.238.471.766.263.1221.62.0313.21.621.803.873.068.485.302.369.003.573.808.768.895.2111.15.5611.97.7810.09.6414.44.737.8710.410.210.912.610.315.27.2411.317.78.4116.9三、课程设计成果要求要求提交设计成果：一份电子文档，一份打印文档。设计中的计算可采用采用excel或编程计算，编程语言可采用FORTRAN语言、C语言、Basic语言或同等功能的语言编程。要求程序正确、可靠、可运行，符合结构化程序设计思想，具有易读性、可修改性、可验证性、通用性，关键变量应作注释说明。计算结果要表格化，便于检查、保存和打印。设计设计报告，其重点是对计算成果的说明和合理性分析及其有关问题的讨论。要求文字流畅，简明扼要；图表整齐清楚，名称、编号齐全；封面统一，最后装订成册。四、课程设计的考核平日考勤、设计报告，加上抽查提问及上机操作，对成绩进行综合评定。五、课程设计时间与地点时间：2013年5月9日星期四地点：学院六、实验原理1.经验频率计算经验频率：P=m/(n+1)*100%，模比系数：QQKii2．线型选择频率曲线一般应采用皮尔逊Ⅲ型。3.频率曲线参数估计平均值：n1niiQQ变差系数：1n112niivKC4.偏态系数：Cs=2-3Cv七、实验步骤1、将测站所得数据年份及年平均流量数据复制与Excel表格中，并列出序号，同时计算出年平均流量的均值。2、另起一列，将年平均流量数据按从大到小排列。按数学期望公式计算出相应经验频率P=m/(n+1)*100%。在画图软件上绘制经验点距。再计算出各相应的模比系数Ki（QQKii）和（Ki-1）2。3、选定水文频率分布线型（选用皮尔逊Ⅲ型）。表2某站年径流量频率计算表年份Q(m^3/s)由大到小排序序号P(%)Ki(Ki-1)^258～5911.917.715.261.610.3859～607.7816.9210.531.540.2960～611015.2315.791.390.1561～629.6414.4421.051.310.1062～6314.412.6526.321.150.0263～644.7311.9631.581.080.0164～657.8711.3736.841.030.0065～6610.410.9842.110.990.0066～6710.210.4947.370.950.0067～6810.910.31052.630.940.0068～6912.610.21157.890.930.0069～7010.3101263.160.910.0170～7115.29.641368.420.880.0171～727.248.411473.680.770.0572～7311.37.871578.950.720.0873～7417.77.781684.210.710.0874～758.417.241789.470.660.1275～7616.94.731894.740.430.324、利用平均值和变差系数公式分别计算它们的值，然后假定一组参数x，Cv和Cs。为了使假定的值大致接近实际，用矩法求出x和Cv的值，作为第一次的x和Cv的假定值。因为用矩法估计时Cs的抽样误差太大，一般不计算Cs，而是根据经验假定Cs为Cv的2~3倍。表3某站理论年径流量频率计算表P(%)第一次配线第二次配线第三次配线Q10.97Q10.97Q10.97Cv0.3Cv0.275Cv0.325Cs0.6Cs0.55Cs0.65FiQpFiQpFiQp0.015.04727.584.93425.855.1629.370.024.72726.534.62624.934.82828.180.054.29325.104.20923.674.37726.580.13.95623.993.88322.684.02825.330.23.60922.853.54821.673.66924.050.53.13221.283.08720.283.17822.3012.75520.042.72119.182.7920.9222.35918.732.33518.012.38319.4732.11717.942.09917.302.13518.5851.79716.881.78616.361.80817.42101.32915.341.32614.971.33115.72200.79913.600.80413.400.79513.80250.60912.970.61612.830.60313.12300.44412.430.45112.330.43612.52400.15611.480.16411.460.14811.5050-0.09910.64-0.09110.70-0.10810.5860-0.3429.84-0.3359.96-0.3499.7370-0.5889.03-0.5839.21-0.5928.8675-0.7188.61-0.7158.81-0.728.4080-0.8578.15-0.8578.38-0.8577.9190-1.27.02-1.2087.33-1.1926.7295-1.4586.17-1.4746.52-1.4415.8397-1.6135.66-1.6366.03-1.5895.3099-1.884.78-1.9175.19-1.8434.4099.5-2.0164.34-2.0624.75-1.9713.9499.9-2.2683.51-2.3333.93-2.2043.115、假设Cv为0.3，Cs=2Cv=0.6。根据假定的x，Cv和Cs,查离均系数表，得到Fi值。以Fi值为纵坐标，P为横坐标，即可得到理论频率曲线。用画图软件将此线绘制在绘有经验点距的图上（理论曲线一）。发现配合不是特别理想需要作出进一步调整。图1某站年径流量频率曲线图6、从图中可以看出理论曲线一和经验点距拟合得不是特别好，需要稍微做一些调整，因此进行第二次配线，将Cv值调整为0.275，Cs=2Cv=0.55，再进行配线得到理论曲线二。7、由图中可见，第二次配得曲线偏转角度稍大，需作第三次配线。此时，稍微增大Cv的值到0.325，Cs=2Cv=0.65，再次进行配线，得到理论曲线三。8、从图三配线与今年点距配合较好，取理论曲线三作为采用的理论频率曲线，相应于该曲线的参数便看作是总体参数的估值。八、成果分析由第一次配线结果表明，发现理论频率曲线一的中段与经验频率点据配合得较好，但是头部偏于经验频率点据的下方，故进行第二次配线，将Cv值调整为0.275，但发现头部偏于经验频率点据的下方更严重了，而尾部又偏于经验频率点据的上方。于是增大了Cv值，经过第三次配线，发现与经验点据配合得较为合适，即作为采用的理论频率曲线。由图1中的理论频率曲线三可知，P=10%的设计丰水年的设计年径流量为15.89m^3/s，P=50%的设计平水年的设计年径流量为10.43m^3/s，P=90%的设计枯水年的设计年径流量为6.78m^3/s，考虑到分配不利，即枯水期水量较枯，选取1964～1965年作为枯水代表年。九、感想通过完成这次实验，首先我能够更加熟练地使用excel和word软件，今后能够将这些知识应用在实际的生活和生产中。其次，就这个实验而言，说它难也不难，说它简单也不是很简单，其中有许许多多的细节需要我们去注意，也间接地锻炼了我的毅力和恒心吧。