API模型ppt課件

1、北京金水信息技術開展二一三年十一月方案編制-API模型一三二匯 報 提 綱四模型構造降雨徑流相關圖原理12單位線原理3一匯 報 提 綱1、API模型構造API模型由降雨徑流相關圖和單位線構成，屬于多輸入、單輸出靜態(tài)的系統(tǒng)數(shù)學模型。降雨徑流相關圖法單位線法API模型產(chǎn)流匯流輸入：P、E、Pa/Wo凈雨：R輸出：Q一、API模型原理模型原理2、降雨徑流相關圖定義：以雨前土壤含水量Wo或Pa為中間變量，流域多次實測降水量P扣除蒸發(fā)、徑流深R構建的PWo(Pa)R相關關系。一、API模型原理模型原理3、單位線(1)定義：單位時段內(nèi)，流域上均勻分布的單位雨 量所構成的出口斷面流量過程。單位凈雨量普通取1

2、0mm，單位時段可為1、3、6、12、24h。時間h10mm流量m3/st(2)單位線要素：單位線外形的目的，普通用洪峰流量qm、洪峰滯時Tp及總歷時T三要素表示一、API模型原理模型原理倍比假定：如單位時段內(nèi)的凈雨不是一個單位而是k個單位，那么構成的流量過程是單位線縱坐標的k倍。 疊加假定：假設凈雨不是一個時而是m個時段，那么構成的流量過程是各時段凈雨構成的部分流量過程錯開相加。 03、單位線二、API模型原理模型原理匯 報 提 綱模型推流過程降雨徑流相關圖運用單位線運用123二1、API模型推求流量過程降雨徑流相關圖法單位線法凈雨：R流量：Q降雨：P前期影響雨量：Pa 或 前期土壤含水量：

3、Wo知輸入輸入輸入輸出輸出結果過程三、API模型運用模型運用 P (mm)知：某次降雨前Pa=58mm，各時段雨量分別為P1, P2,P3，P4 。內(nèi)插Pa=58mm相關線(紅線)Pa=0 20 40 60 80 100R(mm) R1 R2 R3 R4P4 P3P2 P1結果：查得相應的R1，R2，R3，R4 2、降雨徑流相關圖運用二、API模型運用模型運用W0=0 20 40 60 80 10058 P(mm)R(mm) 18 38 63 88130 105 80 50P50302525R18386388知 W0 = 58mmP5080105130R182025252、降雨徑流相關圖運用三

4、、API模型運用模型運用3、單位線運用知：凈雨過程，如表中5欄數(shù)據(jù)。年份月日時凈雨（mm）單位線(mm)12mm凈雨產(chǎn)生徑流5mm凈雨產(chǎn)生徑流匯流(m3/s)1欄2欄3欄4欄5欄6欄7欄8欄9欄199620123.440.541 142515.8189.616.9 206 86.983.379.0 162 144.250.134.7 85 202.428.920.9 50 1521.719.912.1 32 81.416.98.3 25 141.214.77.1 22 201.012.46.1 19 1620.910.95.2 16 80.89.74.6 14 140.78.54.1 13 2

5、00.67.33.6 11 1720.56.13.1 9 80.44.92.6 7 140.33.92.1 6 200.22.91.6 5 1820.22.11.2 3 80.11.50.9 2 140.6 1 計算各時段降雨產(chǎn)生徑流：12mm6欄，5mm6欄各時段凈雨產(chǎn)生徑流相加:7欄+8欄結果：徑流過程 9欄三、API模型運用模型運用匯 報 提 綱方案編制流程產(chǎn)流模型匯流模型方案檢驗和精度評定成果提交內(nèi)容12345三產(chǎn)流模型匯流模型方案編制方案編制流程匯 報 提 綱方案編制流程產(chǎn)流模型匯流模型方案檢驗和精度評定成果提交內(nèi)容12345三1.資料預備1、逐日降水量：歐家店、廟坪、官斗坪、九里、

6、馬良坪、玄虎2、降水量摘錄：歐家店、廟坪、官斗坪、九里、馬良坪、玄虎3、逐日蒸發(fā)量：馬良坪4、逐日平均流量：馬良坪5、洪水水文要素摘錄：馬良坪出口控制站：雨量、流量、蒸發(fā)資料；相關雨量站：相關雨量資料；確定預告斷面邊境確定相關水文站點選擇水文資料123馬良坪流域為例：方案編制產(chǎn)流模型1洪水組成地面徑流表層流徑流地下徑流前期洪水未退完的部分水量退水非本次降雨補給的深層地下徑流基流本次洪水構成割除2、分割基流和退水一次洪水過程方案編制產(chǎn)流模型 一個流域的基流量較穩(wěn)定，可取歷年最枯流量的平均值，也可取本年汛前的最枯流量。t(h)Q(m3/s)0取眾多退水曲線的下包線2基流確定3退水曲線確定峰后無雨的

7、退水資料退水段尾部重合取下包線2、分割基流和退水方案編制產(chǎn)流模型3、4、前期影響雨量Pa5、降水量P6、徑流深R土壤包氣帶土壤孔隙含水Pa- 洪水過程中的累計面雨量。 - 扣除基流及前期洪水退水部分得到的本次洪水的徑流深。1、初損Im衰退系數(shù)K2、最大蒸發(fā)Em3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型繪制相關圖的三要素計算Pa所需求素年月日歐家店馬良坪九里廟坪官斗坪均值(mm)馬良坪流量(m3/s)雨間蒸發(fā)(mm)基流（m3/s）凈雨深R(mm)流域蓄水量(mm)19976280.90.100.400.31.184.11.522.9742910.225.711.330.37.717.01.60

8、.91.53080.618.310.36.9109.245.14.0211.57119.348.524.220.259.634.457.81.51.520.40.90000.364.61.41.5311.663.42.914.534.725.427.83.71.5400.20.4501.151.93.11.553.92.7231.82.721.32.11.560.20.80000.212.31.71.57000000.08.591.51.58000000.06.252.61.59000000.04.22.41.510000000.03.53.51.5126.4265.0429.519.5備注6

9、月9日至6月27日無雨;馬良坪面積926km2流域水量平衡方程式求得 Im=126.4-29.5-22.9=741最大初損值Im所需資料：逐日降水量、逐日蒸發(fā)量、逐日平均流量降雨場次選取要求： 選取久旱不雨，忽然發(fā)生的大暴雨資料最大初損值確定： Im=P-E-R3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型2最大日蒸發(fā)才干Em 19861月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月11.31.42.510.931.64.23.94.32.10.620.11.12.81.53.14.92.25.85.53.31.3131.41.72.71.52.94.2244.13.12.11.441.21

10、.23.21.53.1414.24.62.72.11.450.81.83.31.130.63.44.34.53.80.91.461.11.23.51.5434.34.71.53.30.72.171.31.42.20.84.94.34.13.31.82.13.71.880.51.31.22.74.14.24.34.733.231911.82.125.41.43.84.242.42.21.2100.81.51.71.441.34.24.71.33.50.81.3110.71.60.72.34.50.44.96.21.62.20.30.7120.610.11.94.93.23.46.31.120.3

11、0.4131.10.81.60.733.74.14.60.62.70.90.3141.22.81.22.3523.43.30.82.43.30.3151.2 1.746.712.24.50.82.61.60.2160.11.81.91.96.13.624.32.10.71.50.2170.31.11.423.44.31.54.63.54.41.40.4180.51.20.72.63.25.53.36.23.42.10.40.9190.91.40.84.33.44.11.32.74.90.80.71.4200.31.91.94.31.411.54.34.70.30.90.9210.91.50.3

12、3.64.41.21.24.54.80.60.90.7221.41.41.14.25.13.72.33.43.80.80.70.5230.91.61.34.54.24.71.65.33.811.10.5240.61.625.94.44.22.64.94.51.12.30.5251.52.31.53.763.51.94.63.90.22.60.8261.52.31.81.50.84.91.94.231.52.10.2271.12.40.51.20.72.934.82.92.11.30.5281.42.22.10.43.41.43.45.52.93.710.1290.9 2.10.34.13.54

13、.95.24.11.91.30.2302 2.70.14.34.97.13.64.23.21.10.5310.8 2.7 2.3 4.14.1 1.3 0.2合計29.443.355.366.7116.794.692.5141.295.669.344.623.6最大22.83.55.96.75.57.16.35.54.43.72.10.10.80.10.10.70.412.70.60.20.30.1一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月198622.83.55.96.75.57.16.35.54.43.72.119872.123.64.55.35.95.16.76.73.52.8

14、2.219881.73.22.85.65.97.57.76.25.94.842.219892.32.24.24.374.65.955.83.22.82.219901.51.83.93.84.75.86.75.86.53.83.32.819911.62.73.53.975.65.95.56.653.51.8199242.92.74.24.35.66.755.72.43.5219935.11.92.23.53.84.863.84.22.92.91.619941.72.33.845.75.85.56.64.53.12.51.9199522.63.23.24.84.15.34.26.32.72.41.

15、719962.72.82.743.84.24.44.33.73.421.6199722.92.33.74.84.34.27.564.432.219983.22.623.744.85.53.5642.71.9199922.52.33.754.44.56.75.73.22.74.320002.12.64.445.84.85.455.22.82.41.5均值2.4 2.5 3.1 4.1 5.2 5.2 5.7 5.5 5.6 3.6 2.9 2.1 Step1.求每月的最大日蒸發(fā)量。Step2.求選定年份內(nèi)，逐年的各月最大蒸發(fā)量表，求得各月均值為各月Em。3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型

16、3衰退系數(shù)K值的計算1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月Em2.4 2.5 3.1 4.1 5.2 5.2 5.7 5.5 5.6 3.6 2.9 2.1 K0.970 0.969 0.961 0.948 0.935 0.935 0.928 0.932 0.930 0.955 0.963 0.973 備注1、流域最大初損Im取80mm 2、K =1-Em/ImEPa0ImPa,tEtEm衰退系數(shù)K值需求分析終端需求3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型4Pa值的計算第t日內(nèi)有雨Pt，無產(chǎn)流第t日內(nèi)有雨Pt，有產(chǎn)流 第t日內(nèi)無降雨留意：PaIm，假設計算出PaIm，那么取P

17、a=Im。4、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型COPY RIGHT 揚大陳平Pa=0.944*(100+14.7) =108.3WM(100)Pa=0.944*100 =94.4K6=1-5.6/100=0.944Pa=0.932*(77.4+20.2 =90.9Pa=0.932*83.0 =77.4知：4Pa值的計算例如3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型利用歷史數(shù)據(jù)， 經(jīng)過延續(xù)計算Pa，可計算出每天的Pa值。確定次洪要素Pa值時，直接選擇當天的 Pa值即可。 例如：1988年6月9日馬良坪發(fā)生暴雨，產(chǎn)生異常洪水，那么在計算這次洪水的Pa值時選擇1988年6月9日的18.4。 1

18、988年馬良坪站以上流域Pa計算成果表1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月116.814.930.531.114.133.525.422.247.524.221.89.5216.414.430.029.313.231.130.523.167.923.221.29.3316.013.829.927.612.328.834.224.665.822.320.69.0415.613.328.625.928.226.833.222.861.621.219.88.8515.212.927.325.426.624.830.721.257.623.819.18.6614.912.426.12

19、9.930.823.128.825.653.822.618.48.4714.812.024.928.266.521.426.737.550.321.617.78.2814.411.623.826.575.019.924.734.875.020.517.08.2914.111.322.825.075.018.422.838.875.019.516.48.01014.110.921.826.671.163.733.244.971.718.615.87.81120.510.520.825.067.575.043.055.068.017.715.27.61220.510.219.926.463.071

20、.846.861.765.217.414.77.51320.09.819.024.863.971.143.861.075.031.714.17.31419.59.426.923.359.866.040.975.075.031.213.67.11519.19.134.421.955.861.438.675.070.129.913.16.91621.612.546.820.752.157.535.774.365.632.814.56.71721.312.944.823.048.654.133.069.061.344.216.27.81820.812.442.821.646.852.930.564.

21、957.342.515.68.01920.312.040.920.347.853.428.260.754.041.115.07.82019.811.643.819.144.749.526.175.050.639.114.57.62119.311.147.218.051.048.730.475.047.337.413.97.42218.810.746.017.050.249.328.472.744.235.613.47.22318.411.644.915.946.845.826.367.541.333.912.97.12418.013.242.915.145.742.825.362.738.63

22、2.312.47.02517.629.441.114.242.739.826.858.636.130.712.08.22617.130.640.619.139.836.924.867.733.829.211.59.52716.729.538.917.937.134.322.962.931.627.811.19.82816.332.637.116.934.931.821.258.529.526.510.713.62915.931.535.615.832.629.519.654.427.625.210.315.03015.634.014.930.527.418.450.525.824.09.914

23、.73115.232.535.917.547.222.915.64Pa值的計算成果3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型所用資料：降水量摘錄表計算方法：算數(shù)平均法或泰森多邊形法。算術平均法泰森多邊形5降雨量的計算3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流模型運用：6次洪徑流深R3、降雨徑流相關圖要素計算方案編制產(chǎn)流計算=20.1mm運用=18615.11/926年份月日時流量(m3/s)時距(小時)平均流量（m3/s）基流（m3/s）減基流后的流量（m3/s）徑流量（萬m3）1998469.85.772.26.451.54.9539.204127.1329.5151.58.01557.7081

24、411.91.720.251.518.75114.7515.728.60.628.61.527.158.53616.328.61.777.81.576.3466.956181270.31281.5126.5136.6218.31291.71211.5119.5731.34201131.51251.5123.5666.921.51370.51381.5136.5245.7221390.51391.5137.5247.522.51391.51341.5132.5715.5701295113.61.5112.12017.8598.2196.61.595.1342.366952981.596.5694

25、.881012100.41.598.9712.081099.8689.451.587.951899.721679.1874.951.573.452115.368070.8861.71.560.21733.76852.6647.31.545.8989.281442638.71.537.2803.522035.41230.41.528.91248.489825.41222.51.521907.22019.61217.651.516.15697.6810815.71214.551.513.05563.762013.4413.151.511.65167.7611012.9612.651.511.152

26、40.84612.4合計：18615.11R：20.1 分割出一次降雨所構成的徑流過程線后，即可計算本次降雨構成的徑流深。繪圖時需留意：P一樣，Pa越大，損失越??；R越大，故Pa等值線的數(shù)值自左向右增大。Pa一樣時，P越大，損失相對于P越小，徑流系數(shù)越大，PR線坡度隨P的增大而減緩，但不應小于45。求50場洪水的P、R、Pa在圖紙上描畫點根據(jù)點的分布特征繪制降雨徑流相關圖1234、繪制降雨徑流相關圖及定線方案編制產(chǎn)流計算匯 報 提 綱方案編制流程產(chǎn)流模型匯流模型方案檢驗和精度評定成果提交內(nèi)容12345三 當(Pfc時)地下凈雨地面凈雨匯流需求數(shù)據(jù)：降水量摘錄資料、洪水水文要素摘錄資料。 數(shù)據(jù)處

27、置：和中雨量和流量數(shù)據(jù)時間不一致、數(shù)據(jù)不是等時段時，需求對雨量、流量數(shù)據(jù)經(jīng)過插值轉換為1小時、3小時、6小時等時段數(shù)據(jù)。 劃分方法：1、凈雨劃分方案編制產(chǎn)流模型【例】fc=1.5mm/h，一次降雨過程如表1、2欄，產(chǎn)生的凈雨如表第3欄，試劃分地面、地下凈雨兩部分。 時間（t）月.日.時時段降雨量P(mm)累積降雨量P(mm)累積凈雨h(mm)穩(wěn)滲率fc(mm/h)地下凈雨量h下（mm）地面凈雨量h面（mm）5.7.2849.55.7.81438.55.7.142039205.8.28.0合計13549.51.5881271847.280881.56=91.56=91.56=9818-9=947

28、.2-18-9=20.280-47.2-9=23.888-80-8=01.51.51.51、凈雨劃分方案編制產(chǎn)流模型穩(wěn)滲率fc的計算 1分割地面徑流和地下徑流Bt(h)Q(m3/s)本次降雨構成的徑流過程直接徑流地下徑流N天深層地下徑流基流ACD01、凈雨劃分方案編制產(chǎn)流模型【例】某流域一次洪水過程如下圖，R總=66.5mm，R面=43.8mm，R下=22.7mm。該次洪水流域平均雨量如表中第2欄。求：穩(wěn)滲率fc 時段降雨量凈雨深凈雨歷時凈雨強度穩(wěn)滲強度地下凈雨地面凈雨14.2214.6331.6425.953.2合計66.53.225.931.65.82.46.06.06.020.42.45

29、.34.30.531.351.351.353.38.18.13.22.523.517.80第一次試算：fc = R下/tc =22.7/20.4 =1.11mm/h第5時段的凈雨強度為0.53小于1.11，應重新試算第二次試算：fc = R下/tc =22.7- 3.2/20.4-6.0=1.35mm/h，符合穩(wěn)滲率fc的計算 2 fc的推求1、凈雨劃分方案編制產(chǎn)流模型1分析法留意：經(jīng)常遇到的是有幾個時段凈雨的雨洪資料。經(jīng)過分析各個時段凈雨分別構成的徑流過程，推求單位線。適用條件：凈雨時段數(shù)小于等于2的情況，當凈雨時段過長時，分析法會比較復雜。2、單位線推求方案編制產(chǎn)流模型經(jīng)過分析法得到一條單

30、位線。 Step1 用上述單位線，推算本次除最大凈雨之外其他一切時段凈雨構成的流量過程。 “本次流量過程“上述各流量過程錯開時段疊加得到的流量過程=“最大凈雨相應的流量過程。 用最大凈雨及相應的流量過程推算出單位線。 step1 、step4得到的單位線平均，得到一條新的單位線。 比較step1 、step5得到的單位線，如接近，計算終了；反之，用step5得到的單位線替代step1的單位線，反復step2 至step5 。 Step2 Step3 Step4 Step5 Step62試錯法2、單位線推求方案編制產(chǎn)流模型時段時間時段凈雨量實測地面徑流量1.8mm徑流量10.3mm徑流量3.4m

31、m徑流量1.6mm徑流量各部分徑流量之和徑流量均值14.7mm徑流量試算的UH假定的UH平均的UH日 時：分02 11:000 0 12 17:001.80 0 0 0 0 0 22 23:0010.354 0 54 27 -27 -18 0 -9 33 5:0014.7230 162 0 0 471 263 -33 -22 0 -11 43 11:003.41120 65 309 0 0 992 731 389 264 300 282 53 17:001.61970 41 927 102 0 514 753 1217 828 900 864 63 23:001340 31 371 306 4

32、8 622 568 772 525 360 443 74 5:00843 23 237 122 144 465 543 300 204 230 217 84 11:00600 18 175 78 58 288 376 224 152 170 161 94 17:00440 14 134 58 37 212 250 190 129 130 130 104 23:00320 11 103 44 27 165 188 132 90 100 95 115 5:00230 7 82 34 21 124 144 86 58 80 69 125 11:00180 5 62 27 16 90 107 73 50 60 55 135 17:00140 4 41 20 13 68 79 61 42 40 41 145 23:00110 2 31 1