fortran在羅氏法洪水計算中的應用

1、<p>　　FORTRAN在羅氏法洪水計算中的應用</p><p>　　摘要：以吉林省某流域為例，采用FORTRAN語言對羅氏法洪水計算進行程序化設計，并與手工試算成果進行對比分析，驗證了該羅氏法洪水計算程序的正確性。與傳統(tǒng)的手工試算方法相比，F(xiàn)ORTRAN程序計算更加高效、精確。 </p><p>　?。═aking a water basin in Jilin provinc

2、e as an example, applying FORTRAN program in Roche Method for Flood Calculation, then making comparative analysis on the results of program calculation and manual calculation. Compared to traditional manual calculation m

3、ethod, FORTRAN program calculation method is more effective and accurate. ） </p><p>　　關鍵詞：羅氏法；洪水計算；FORTRAN；程序設計 </p><p>　　（Roche Method; Flood Calculation; FORTRAN; Program Design） </p>&

4、lt;p>　　中圖分類號： S611 文獻標識碼： A </p><p>　　國內(nèi)小流域設計洪水計算方法主要采用水科所法[1~2]和羅斯托莫夫法[3~5]。羅氏法在我省應用較廣，但其在實際工作中往往采用手工試算的方法，需進行多次試算，比較麻煩。本文采用FORTRAN[6]對羅氏法洪水計算進行程序化設計，以提高運算效率。 </p><p><b>　　1 基本公式 </

5、b></p><p>　　羅氏法是依據(jù)全面匯流理論推導得出，但沒有考慮部分匯流的產(chǎn)峰情況，因而不宜用于過大的集水面積，適用于流域面積小于200km2的洪水計算。其洪峰流量值與洪水調(diào)查值作過驗證，一般可采用此法計算。 </p><p><b>　　;;; </b></p><p><b>　　;; </b></p

6、><p><b>　　;; </b></p><p>　　式中: 為設計流量, m3/s; 為徑流系數(shù); 為暴雨不均勻系數(shù); 為面積, km2; 為頻率對應的雨力, mm/min; 為頻率對應的24h雨量, mm; 為暴雨強度, mm/min; 為暴雨遞減指數(shù); 總為匯流歷時, s; 為河道匯流歷時, s; 坡面匯流歷時, s; 為土壤系數(shù); 為坡面粗糙系數(shù); 為河道長度

7、, km; 為河道坡度, ‰; 為坡面長度, km; 為坡面坡度, %. </p><p>　　洪水計算方法不同，河長和河道坡度的計算方法也不相同。其中羅氏法的河道長度是從河源點開始計算，如果河源點不清楚，可采用量至分水嶺的總長度扣除平均坡面長度作為河長。⑴當L500m時，按500m扣除；⑵當L>10km時按1km扣除。 </p><p><b>　　2 程序代碼 <

8、/b></p><p>　　羅氏法洪水計算程序可分為三個部分：⑴初始數(shù)據(jù)錄入；⑵迭代計算；⑶結果輸出。 </p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)錄入部分 </p><p>　　新建一個文本文件，將原始數(shù)據(jù)錄入文本文件，并將數(shù)據(jù)讀入。具體代碼如下： </p><p>　　OPEN (5,FILE='DATA.DAT',STATU

9、S='OLD') </p><p>　　READ (5,*) (P(K),F(K),L(K),J(K),LS(K),JS(K),XI(K),PHI(K),H24(K),N(K),K=1,6) </p><p>　　2.2 迭代計算部分 </p><p>　　迭代原理：⑴先調(diào)整假定暴雨不均勻系數(shù)β0，使β0=β；⑵再調(diào)整假定匯流歷時T0，使T0=T，當

10、T0=T時，停止迭代。迭代計算代碼如下： </p><p><b>　　DO K=1,6 </b></p><p>　　BETA0(K)=0.85 </p><p>　　T0(K)=180. </p><p>　　SP(K)=H24(K)/1440**(1-N(K)) </p><p>　　B(K

11、)=SQRT(LS(K)/JS(K)**0.6/XI(K))/PHI(K) </p><p>　　100 A(K)=XI(K)*F(K)*BETA0(K) </p><p>　　C(K)=L(K)/0.222/A(K)**0.2/J(K)**(0.24+1.6*J(K)) </p><p>　　I(K)=SP(K)/T0(K)**N(K) </p>&

12、lt;p>　　ALPHA(K)=XI(K)*(I(K)+0.1)**0.345*T0(K)**0.15 </p><p>　　D(K)=1/I(K)/(I(K)+0.1)**0.345/T0(K)**0.15 </p><p>　　TR(K)=C(K)*D(K)**0.2 </p><p>　　TS(K)=B(K)*D(K)**0.5 </p>

13、<p>　　T(K)=TR(K)+TS(K) </p><p>　　BETA(K)=1-0.28*(F(K)/T0(K))**0.4 </p><p>　　IF ((BETA0(K).NE.BETA(K)).AND.(T(K).NE.T0(K))) THEN </p><p>　　BETA0(K)=BETA(K) </p><p>

14、<b>　　GOTO 100 </b></p><p><b>　　ENDIF </b></p><p>　　IF ((BETA0(K).EQ.BETA(K)).AND.(T(K).NE.T0(K))) THEN </p><p>　　BETA0(K)=BETA(K) </p><p>　　T0(K

15、)=T(K) </p><p><b>　　GOTO 100 </b></p><p><b>　　ENDIF </b></p><p>　　QM(K)=16.67*BETA(K)*ALPHA(K)*I(K)*F(K) </p><p><b>　　ENDDO </b><

16、/p><p>　　2.3 結果輸出部分 </p><p>　　結果分別輸出頻率P，匯流歷時T和設計流量Qmax，具體代碼如下： </p><p>　　WRITE (*,*) (P(K),T(K),QM(K),K=1,6) </p><p><b>　　3. 算例 </b></p><p>　　某流域F

17、=31.2km2，河道長度L=9.3km，河道比降Jλ=5.59‰，l=580m，JS=13.7%，五十年一遇最大24h降雨量H24, 2%=145mm；暴雨遞減指數(shù)n=0.70，土壤系數(shù)=0.28，坡面糙率系數(shù)=0.30。假設暴雨不均勻系數(shù)初始值β0=0.85，匯流歷時T0=180min。 </p><p>　　將以上初始數(shù)據(jù)錄入到文本文件，并執(zhí)行程序，輸出結果。程序計算和手工試算的成果對比見表1。 </

18、p><p>　　表1程序計算和手工試算的成果對比表 </p><p>　　由表1可知，程序計算和手工試算的成果非常相近，從而驗證了計算程序的正確性。 </p><p><b>　　4 結語 </b></p><p>　　本文把FORTRAN編程應用在羅氏法洪水計算中，錄入初始數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序后即可得到最終結果，無須手工調(diào)試，大

19、大提高了運算效率和精度。值得注意的是，本文只選取了頻率P=2%這一種情況，如果一次性錄入各種頻率(P=1%, 2%, 3.33%, 5%, 10%, 20%)對應的初始數(shù)據(jù)，則可一次性得出所有頻率下的匯流歷時和設計流量，此時更顯程序計算的優(yōu)越性。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 魏永霞,王麗學. 工程水文學[M]. 中國水

20、利水電出版社,2005. </p><p>　　[2] 陳家琪,張恭肅. 小流域暴雨洪水計算[M]. 水利電力出版社,1985. </p><p>　　[3] 郭振東. 吉林省洪水計算羅氏法程序設計[J]. 吉林水利,2004(8):44-45. </p><p>　　[4] 劉月英,馬雪梅,李強. 小匯水面積設計洪水計算方法[J]. 東北水利水電,2008,26(