《工程水文学》(第4版)第5章水文预报
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工程水文学 (Engineering Hydrology)
主 讲：张 峰 手 机：13856993385 邮 箱：zf_hhu@163.com
安徽水电学院水文与水资源专业教研室 二Ο 一五年二月一日
工程水文学 (Engineering Hydrology)
第5章 水文预报
二Ο一五年二月一日
一、概述
1、水文预报
水文预报是指根据已知信息对未来一定时期内的水文情势作出定性或定量预 报。
目前通常预报的水文要素有流量、水位、冰情和旱情。 洪水预报预见期是指洪水能提前预测的时间。
2、水文预报的作用
（1）水文预报是防汛抗旱、有效利用水资源以及水利水电工程设计、施工、 调度、管理等的重要依据；
（2）做好水利工程施工期的水文预报，对保障水利工程安全施工意义重大； （3）为合理调配水资源Baidu Nhomakorabea枯季径流预报有一定的作用；为确保施工安全，枯 季径流预报肩负重大责任。
实时洪水预报是现代水文预报技术发展的一个重要方面。
三、（水库）施工洪水预报 1、分期围堰明渠导流期的水位（流量）预报
Z
Z上 - Z下
cv
2 c
2g
0v
2 0
2g
v0
Q A上
，v c
Q Ac
已知下游断面的水位-流量关系曲线（Q=f(Z下)）、上游断面的水位-面积曲线 （A上=f(Z上)）、收缩断面的水位-面积关系曲线（Ac=f(Z下)），用试错法建立壅水 后围堰上游的水位流量关系曲线，步骤如下：
2、河段洪水预报
（2）合成流量法 在有支流河段，若支流来水量大，干支流洪水之间干扰影响不可忽略，可采
用合成流量法。所谓合成流量是指同时到达下游断面的各上游站相应流量之和。 以下式为根据建立预报方案称为合成流量法。
合成流量法的关键是Ʈ值的确定。
n
Qi f( I ) i,t i i 1
3、实时洪水预报
1、降雨径流预报
几种具体确定预见期的方法： 1）对于源头流域可把主要降雨结束到 预报断面洪峰出现这个时间差作为洪水预见 期。 2）对于区间流域洪水预报或河段洪水 预报，当区间来水对预报断面洪峰影响不大 时，洪水预见期就等于上下游断面间水流的 传播时间；如果暴雨中心集中在区间流域， 那么预见期就接近于区间洪水主要降雨结束 到下游预报断面洪峰出现这个时差。假如降 雨空间分布比较均匀，上断面和区间都形成 了有影响的洪水，其预见期常取河段传播时 间和区间流域水流平均汇集时间的最小值。
实时洪水预报是指对将发生的未来洪水在实际时间进行预报，就目前的预报方 法而言这实际时间就是观测降雨及时进入数据库的时间。
1、降雨径流预报
（1）预见期的确定 预见期是指洪水的平均汇流时间。对于一个特定流域，洪水预见期是客观存在 的，是反映流域对水流调蓄作用的特征量，表达水质点的平均滞时，其大小与流域 面积、流域形状、流域坡度、河网分布等地貌特征及降雨、洪水等水文气候特征有 关，不同特征的洪水有不同的预见期。 预见期也可根据历史洪水资料来分析确定。
1、降雨径流预报
（2）降雨径流计算 降雨径流预报是利用流域降雨量经过产流计算和汇流计算，预报出流域出口断 面的径流过程。计算步骤通常分为四步： 1）蒸散发计算。对于我国绝大多数流域可采用三层蒸发模式。 2）产流计算。主要依据流域的气候特征，湿润地区选择蓄满产流，干旱地区 选择超渗产流。 3）水源划分。常用的计算方法是通过稳定下渗率、下渗曲线等，将地下水源 从总水源中划分出来。 4）流域汇流计算。分为坡地汇流计算和河网汇流计算，分别采用单位线或线 性水库和马斯京根流量演算法进行计算。
（1）分级定流量值，查Q=f(Z下)曲线得相应的Z下值。 （2）由Z下值查Ac=f(Z下)曲线得相应的Ac值。 （3）由Q和Ac值计算vc和acvc2/2g值。 （4）假定上游壅水高度ΔZ’，按Z上+ ΔZ’值查A上=f(Z上)曲线，得相应的A上值。
某上游站洪峰水位及传播时间示意图
2、河段洪水预报
3）次涨差法 对于一些陡涨陡落的山区性河流，可采用次涨差法预报下游站洪峰水位。通 过建立上游站洪峰水位与传播时间关系曲线、上下游站起涨水位关系、上游站起 涨水位与其传播时间的关系，来进行预报计算，见下图。
2、河段洪水预报
4）以支流水位为参数的洪峰水位（流量）相关法 有支流河段的洪峰水位预报，通常取影响较大的支流相应水位（流量）为参 数，建立上下游站洪峰水位关系曲线进行预报，见下图。
某时刻上游站的水位（流量）预报一定时间后下游站的水位（流量）。 河道相应水位（流量）预报的基本关系式：
Ql,t Qu,t Q
L /(V )
某上下游站同位相水位示意图
2、河段洪水预报
2）洪峰水位（流量）预报 对于区间来水比例不大、河槽稳定的河段，若 没有回水顶托等外界因素影响，那么在上、下游站 相应水位（流量）过程线上，可以找到相应的特征 点：峰、谷、涨落洪段的反曲点等，利用这些相应 特征点的水位（流量）即可制作预报曲线图（如下 图所示）。
实时洪水预报的基本任务是根据采集的实时雨量、蒸发、水位等观测资料信息， 对未来将发生的洪水作出洪水总量、洪峰及发生时间、洪水发生过程等情势的预测。
实时洪水预报是利用在作业预报过程中不断得到的预报误差信息，运用各种理 论和方法及时地校正、改善预报估计值或水文预报模型中的参数，使以后阶段的预 报误差尽可能减小，预报结果更接近实测值。
【例5-1】 P106
2、河段洪水预报
河段洪水预报是根据河段洪水波运行和变形规律，利用河段上断面的水位 （流量），预报河段下断面未来水位（流量）的方法，主要包括相应水位（流量） 法、合成流量法。
（1）相应水位（流量）法 1）基本原理 相应水位是指河段上、下游站同位相的水位。相应水位（流量）预报是指用
水利部水文局水文情报预报中心
二、短期洪水预报
短期洪水预报包括降雨径流预报、河段洪水预报以及考虑实时修正的实时洪水 预报。
降雨径流预报是指按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料预报出 流域出口断面的洪水过程。
河段洪水预报是指以河槽洪水波运动理论为基础，由河道上游断面的水位、流 量过程预报下游断面的水位和流量过程。
主 讲：张 峰 手 机：13856993385 邮 箱：zf_hhu@163.com
安徽水电学院水文与水资源专业教研室 二Ο 一五年二月一日
工程水文学 (Engineering Hydrology)
第5章 水文预报
二Ο一五年二月一日
一、概述
1、水文预报
水文预报是指根据已知信息对未来一定时期内的水文情势作出定性或定量预 报。
目前通常预报的水文要素有流量、水位、冰情和旱情。 洪水预报预见期是指洪水能提前预测的时间。
2、水文预报的作用
（1）水文预报是防汛抗旱、有效利用水资源以及水利水电工程设计、施工、 调度、管理等的重要依据；
（2）做好水利工程施工期的水文预报，对保障水利工程安全施工意义重大； （3）为合理调配水资源Baidu Nhomakorabea枯季径流预报有一定的作用；为确保施工安全，枯 季径流预报肩负重大责任。
实时洪水预报是现代水文预报技术发展的一个重要方面。
三、（水库）施工洪水预报 1、分期围堰明渠导流期的水位（流量）预报
Z
Z上 - Z下
cv
2 c
2g
0v
2 0
2g
v0
Q A上
，v c
Q Ac
已知下游断面的水位-流量关系曲线（Q=f(Z下)）、上游断面的水位-面积曲线 （A上=f(Z上)）、收缩断面的水位-面积关系曲线（Ac=f(Z下)），用试错法建立壅水 后围堰上游的水位流量关系曲线，步骤如下：
2、河段洪水预报
（2）合成流量法 在有支流河段，若支流来水量大，干支流洪水之间干扰影响不可忽略，可采
用合成流量法。所谓合成流量是指同时到达下游断面的各上游站相应流量之和。 以下式为根据建立预报方案称为合成流量法。
合成流量法的关键是Ʈ值的确定。
n
Qi f( I ) i,t i i 1
3、实时洪水预报
1、降雨径流预报
几种具体确定预见期的方法： 1）对于源头流域可把主要降雨结束到 预报断面洪峰出现这个时间差作为洪水预见 期。 2）对于区间流域洪水预报或河段洪水 预报，当区间来水对预报断面洪峰影响不大 时，洪水预见期就等于上下游断面间水流的 传播时间；如果暴雨中心集中在区间流域， 那么预见期就接近于区间洪水主要降雨结束 到下游预报断面洪峰出现这个时差。假如降 雨空间分布比较均匀，上断面和区间都形成 了有影响的洪水，其预见期常取河段传播时 间和区间流域水流平均汇集时间的最小值。
实时洪水预报是指对将发生的未来洪水在实际时间进行预报，就目前的预报方 法而言这实际时间就是观测降雨及时进入数据库的时间。
1、降雨径流预报
（1）预见期的确定 预见期是指洪水的平均汇流时间。对于一个特定流域，洪水预见期是客观存在 的，是反映流域对水流调蓄作用的特征量，表达水质点的平均滞时，其大小与流域 面积、流域形状、流域坡度、河网分布等地貌特征及降雨、洪水等水文气候特征有 关，不同特征的洪水有不同的预见期。 预见期也可根据历史洪水资料来分析确定。
1、降雨径流预报
（2）降雨径流计算 降雨径流预报是利用流域降雨量经过产流计算和汇流计算，预报出流域出口断 面的径流过程。计算步骤通常分为四步： 1）蒸散发计算。对于我国绝大多数流域可采用三层蒸发模式。 2）产流计算。主要依据流域的气候特征，湿润地区选择蓄满产流，干旱地区 选择超渗产流。 3）水源划分。常用的计算方法是通过稳定下渗率、下渗曲线等，将地下水源 从总水源中划分出来。 4）流域汇流计算。分为坡地汇流计算和河网汇流计算，分别采用单位线或线 性水库和马斯京根流量演算法进行计算。
（1）分级定流量值，查Q=f(Z下)曲线得相应的Z下值。 （2）由Z下值查Ac=f(Z下)曲线得相应的Ac值。 （3）由Q和Ac值计算vc和acvc2/2g值。 （4）假定上游壅水高度ΔZ’，按Z上+ ΔZ’值查A上=f(Z上)曲线，得相应的A上值。
某上游站洪峰水位及传播时间示意图
2、河段洪水预报
3）次涨差法 对于一些陡涨陡落的山区性河流，可采用次涨差法预报下游站洪峰水位。通 过建立上游站洪峰水位与传播时间关系曲线、上下游站起涨水位关系、上游站起 涨水位与其传播时间的关系，来进行预报计算，见下图。
2、河段洪水预报
4）以支流水位为参数的洪峰水位（流量）相关法 有支流河段的洪峰水位预报，通常取影响较大的支流相应水位（流量）为参 数，建立上下游站洪峰水位关系曲线进行预报，见下图。
某时刻上游站的水位（流量）预报一定时间后下游站的水位（流量）。 河道相应水位（流量）预报的基本关系式：
Ql,t Qu,t Q
L /(V )
某上下游站同位相水位示意图
2、河段洪水预报
2）洪峰水位（流量）预报 对于区间来水比例不大、河槽稳定的河段，若 没有回水顶托等外界因素影响，那么在上、下游站 相应水位（流量）过程线上，可以找到相应的特征 点：峰、谷、涨落洪段的反曲点等，利用这些相应 特征点的水位（流量）即可制作预报曲线图（如下 图所示）。
实时洪水预报的基本任务是根据采集的实时雨量、蒸发、水位等观测资料信息， 对未来将发生的洪水作出洪水总量、洪峰及发生时间、洪水发生过程等情势的预测。
实时洪水预报是利用在作业预报过程中不断得到的预报误差信息，运用各种理 论和方法及时地校正、改善预报估计值或水文预报模型中的参数，使以后阶段的预 报误差尽可能减小，预报结果更接近实测值。
【例5-1】 P106
2、河段洪水预报
河段洪水预报是根据河段洪水波运行和变形规律，利用河段上断面的水位 （流量），预报河段下断面未来水位（流量）的方法，主要包括相应水位（流量） 法、合成流量法。
（1）相应水位（流量）法 1）基本原理 相应水位是指河段上、下游站同位相的水位。相应水位（流量）预报是指用
水利部水文局水文情报预报中心
二、短期洪水预报
短期洪水预报包括降雨径流预报、河段洪水预报以及考虑实时修正的实时洪水 预报。
降雨径流预报是指按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料预报出 流域出口断面的洪水过程。
河段洪水预报是指以河槽洪水波运动理论为基础，由河道上游断面的水位、流 量过程预报下游断面的水位和流量过程。