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洪水预报与调度
授课人：俞 淞 2019.10.22
自我介绍
姓名：俞淞 出生年月：1982年3月 籍贯：安徽省滁州市定远县 教育背景：
2019.9~2019.7 武汉大学水文与水资源工程专业 本科 2019.9~2019.7 武汉大学水文学及水资源专业 硕士 2019.9~2019.7 武汉大学水文学及水资源专业 博士（直博）
(
t
)
n1

（2-4）
n——线性水库的个数，可以不是整数；Γ （n）——n 的嘎玛函数
K——线性水库的调蓄系数，具有时间因次；e——自然对数的底
纳希瞬时单位线仅有两个参数n和K，便于进行单站和地区综合，故在洪
水预报和设计洪水计算中应用较为普遍
2．地下汇流（包括攘中流净雨汇流） 按地下水库进行演算
净雨过程计算
一个流域的Wm、b一定，可按上式由降雨、蒸发连 续预报W 、R
R进一步划分为
• 二水源：地面净雨RS、地下净雨Rg • 三水源：地面净雨、壤中流净雨、地下净雨
二、汇流计算
1．地面汇流（或河网汇流）
• 时段单位线（经验单位线）
• 瞬时单位线——J.E.Nash单位线
u(0, t)
1
研究的主要意义
随着社会经济的高速发展，水库在防洪中 的地位和作用越来越突出。水库不仅要确保 自身的安全，还要担负发电等多种综合利用 任务，洪水预报和调度任务越来越艰巨而复 杂。
概述
（一）洪水预报与调度在水库防洪中的作用
水库特征水位与特征库容： 死水位Z死与死库容V死 正常蓄水位Z蓄与兴利库容V蓄 防洪限制水位Z限与结合库容V结 防洪高水位Z防与分洪库容V防 设计洪水位Z设与拦洪库容V拦 校核洪水位Z校与调洪库容V调
预报方案评定
我国颁布的SD138－2000《水文情报预报规范》采用以下 误差评定方法
1．评定标准
（1）确定性系数dy
dy
1
S
2 e

2 y
（2-5）
Se
n
(yi y)2
i 1
，
n
y
n
(yi y)2
i 1
n
Se——预报误差的均方差； y ——预报要素值的均方差； yi——实测值；
引言
水孕育了生命，然而从各种自然灾害发生的次数来看， 每年有60％以上是洪水灾害，特别是亚洲、北美发生的 次数更多。
我国是世界上受洪涝灾害影响最大的国家之一，频繁的 洪水灾害每年都给社会经济和人民的生命财产造成巨大 损失。据历史记载，从公元前206年到1949年中华人民 共和国成立，共2155年间，中国就发生过较大的水灾 1092次，较大的旱灾1056次，平均几乎每年都有较大水 旱灾害。
预泄：在保证兴利的条件下，适当腾空部分兴利库容，提 高水库的抗洪标准
• 超蓄：保证安全的条件下，在洪水尾部适当超蓄临时多拦蓄 部分洪水（超蓄的洪水能在预见期内腾空），提高水库的兴 利作用
2. 保证下游安全
下游洪水≤防洪标准时，水库Z≤Z防,下游防洪点Q≤Q安 考虑预报时 通过防洪调度，与下游防洪点错峰，提高下游的防洪标准
• 水库调度
流域降雨径流 预报
太阳
水汽
风输送
（大循环）
降水
降水
蒸发 E
地面径流 R
海洋
地下径流
降水 P 蒸发（小循环）
陆地
水文循环示意图
流域降雨径流预报
地面净雨—→（地面汇流计算） 降雨—→（产流计算）—→ 壤中流净雨—→（表层汇流计算）
地下净雨—→（地下汇流计算）
—→河网总入流—→（河网汇流计算）—→预报的洪水过程
y——预报值； y ——实测值系列的均值； n——实测系列的点据数。
（2）合格率 P m 100% n
（2-6）
m——预报值误差≤许可误差的场数；
n——预报的总场数，一般不少于40次 许可误差：对于降雨径流预报，净雨深的许可误差采用实 测值的20%，许可误差大于20mm时，以20mm为上限；许可误 差小于3mm时，以3mm为下限。
或 地面净雨—→（地面汇流计算）
降雨—→（产流计算）—→ 地下净雨—→（地下汇流计算）
—→地面径流 ——→预报的洪水过程
—→地下径流
一、产流计算
（一）降雨径流相关图法
·径流系数法
·P～ Pa(W)～ Rs 或 P+ Pa～ Rs （二）蓄满产流模型法
Wmm
Wm 1 b
（2-1）

1
a
Wmm
洪峰流量的许可误差取实测值的20%，并以流量测验误差为 下限。
洪峰流量出现时间的许可误差，取预报根据时间至实测峰 现时间间距的30%，并以3h或一个计算时段为下限。
水库特征水位及其相应库容示意图
Z死、Z蓄、Z防、Z设、 Z校建设时已经确定， Z限设计时一般 对于正常蓄水位Z蓄，即 Z限=Z蓄。由于后来的工程质量、水 文情况变化等，常使Z限＜Z蓄
1．保证自身安全
设计洪水来临时，水库Z= Z限，最高洪水位＜Z设 校核洪水来临时，水库Z= Z限，最高洪水位＜Z校
考虑预报时
樱花烂漫
樱花时节
春意盎然
珞珈夏韵
层林尽染
樱园雪景
五彩缤纷
日落时分
老图的天空
珞珈夜色
倦鸟归巢
雨后樱花路
樱花烂漫
联系方式
Email: QQ： 85283180
本次课程
及
应用实例
主要内容
水文预报，流域产汇流计算 洪水预报实时校正方法介绍：残差回归、自适 应反馈、卡尔曼滤波等方法 水库洪水调节计算：主要介绍水库的调洪作用， 设计标准，调洪计算基本原理和方法。 水库汛期分期方法介绍：数理统计、变点分析、 模糊集合分析、矢量统计等方法的比较及应用。
（二）洪水复核与汛限水位设计
• 洪水复核：新情况下的设计洪水、校核洪水、调洪规则… • 洪水分期 • 工程任务与工程质量 • ………
（三） 防洪预案研究
• 对于不同标准的洪水 • 对于不同情况的实际特大洪水
（四） 基本步骤
• 洪水预报 离线预报：流域降雨径流预报 河段洪水预报 在线预报——实时洪水预报：最小二乘方法 卡尔曼滤波方法
1
1
W Wm
1b

（2-2）
当 P E a Wmm 时
R

P

E
Wm
W
Wm 1
P
E Wmm
a
1b
（2-3a）
当 P E a Wmm 时
R P E (Wm W )
(2-3b)