洪水预报方案.ppt

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洪水预报
第一讲 基础知识
1洪水预报方法
洪水预报的方法很多,但对于面积较小 的流域,如用相应水位法或河道流量演 算法来做预报,则由于汇流时间短,预 报的预见期不能满足要求,为提高预报 的预见期,常直接根据降雨来预报洪水, 这种方法称降雨径流预报。降雨径流预 报是研究流域内一次降雨将产生多少径 流量,以及这些径流量是如何形成出口 断面(入库)的径流过程。
尤其在连续洪峰时,所以可用Pa的上限不超过影响土壤的最 大缺水量Im作控制。
第二讲 洪水预报的应用
需要预报:①洪水总量 ②入库洪水过程线 ③洪峰流量及 峰现时间 ④未来时刻洪水位。
⑴洪水总量W=0.1RF
式中:0.1—单位换算系数
R—径流量(mm) 根据降雨径流相关图查得。
F—流域面积(km2)
⑵降雨强度过程线(或时段雨量柱状图) 以时段平均降雨 量为纵坐标,时段的时序为横坐标绘成柱状分布图形。它 反映时段雨强随时间的变化过程和降雨历时等要素。
⑶降雨量累计曲线 以降雨开始后的雨量累加值为纵坐标, 相应时间为横坐标所点绘的曲线,累计曲线的坡度就是降 雨强度。
⑷等雨量线 它是根据流域内各雨量站一次或时段降雨量所 绘制的等值线图。绘制方法与绘制等高线相似。
(m)
32.00 32.21 32.59 32.83 32.94 33.00 33.03 33.04 33.05 33.05 33.05
流量过程线
24小时降水量 小于10.0 10.0-24.9 25.0-49.9 50.0-99.9
100.0-249.0 250.0以上
1小时降水量 小于2.5 2.6-8.0 8.1-15.9 16.0以上
在没有测量雨量的情况下,我们也可以从当时的降雨状 况来判断降水强度: 小雨:雨滴下降清晰可辨;地面全湿,但无积水或 积水形成很慢。 中雨:雨滴下降连续成线,雨滴四溅,可闻雨声; 地面积水形成较快。 大雨:雨滴下降模糊成片,四溅很高,雨声激烈; 地面积水形成很快。 暴雨:雨如倾盆,雨声猛烈,开窗说话时,声音受 雨声干扰而听不清楚;积水形成特快,下水道往往来不 及排泄,常有外溢现象。
4.2超渗产流
下渗强度f(或下渗率):单位时间内单位面积上 渗入土壤中的水量,通常以mm/h表示。
判断降雨是否产流的标准是雨强i是否超过下渗率f。
如i<f就不产流 如i>f则产流
这种产流方式为超渗产流。
陡河流域属半山区,平原占40%,山区占40%, 丘陵占20%,流域产流,既有超渗产流特性,又 有蓄满产流特性。要根据当时降雨情况和流域下垫 面情况判断。
在天气预报用语中,不同的说法有不同的含 义。比如,“零星小雨”指降水时间很短, 降水量不超过0.1mm;“有时有小雨”意即 天气阴沉,有时会有短时降水出现;“阵雨” 指的是在夏季降水开始和终止都很突然,一 阵大,一阵小,雨量较大;“雷阵雨”则是 指下阵雨时伴着雷鸣电闪;“局部地区有雨” 指小范围地区有降水发生,分布没有规律。
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由于河洼地、谷地以及凹坡等处地下水埋深很浅, 包气带蓄水容量不大的局部地区容易饱和,使土壤 入渗率减小,当雨强大于入渗率时,就有地面径流 产生。另外降落在河面的部分雨水也形成少量径流。
当植物截流量、洼地蓄水和表层土壤储存后,后续 降雨强度又超过下渗强度,其超过下渗强度的雨量, 降到地面以后,开始沿地表坡面流动,称为坡面漫 流,是产流的开始。如果雨量继续增大,漫流的范 围也就增大,形成全面漫流。雨水不断入渗土壤后, 使表层土壤含水量首先达到饱和,后续入渗的水量 往往沿饱和层坡度在土壤空隙间流动,注入河槽形 成径流,成为表层径流或壤中流。
⑵预报洪水过程线
单位线:在一个特定的流域上,单位时段内均匀 分布的单位净雨量所形成的流域出口站的径流过 程线,叫单位线。
单位净雨深一般取10mm。单位时段可取1h、2h、 3h、6h、12h、24h。陡河水库取3h。
根据暴雨量、暴雨中心位置从《陡河水库洪水预 报方案》中四条单位向线中,选取一条比较相近 的,根据选定的单位线,预报入库洪水过程线。
从入库流量过程线上可查得洪峰流量及峰现时间 ⑶根据入库洪水过程线推求未来时刻洪水位
陡河水库入库洪水过程线计算表
时段 月日时
时段净雨 (mm)
单位线 流量
Q1 23/10
8 13 20
23
23
14 2
5
5
8
0
0
232 533.6
146 335.8
54
124.2
32
73.6
12
27.6
8
18.4
4
9.2
2.4
5.52
0
0
Q2 5/10
0 116 73 27 16 6 4 2 1.2 0
Q3
∑Q
平均流量 水量 库容 库水位
0 ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ………
洪水过程 线
0 533.6 451.8 197.2 100.6 43.6 24.4 13.2 7.52 1.2
陡河水库上游有两座小(Ⅰ)型、五座小(Ⅱ)型水库, 控制流域总面积为71.91 km2,累计库容1558.6万m3。当 流域平均降雨量小于400mm做洪水预报时,流域面积按 450 km2计算,当流域平均降雨量大于400mm,或流域平 均降雨量小于400mm,上游小水库发生垮坝时,流域面 积按530 km2计算。
雨水继续下渗到地下水面以下和不透水层以上的 土壤中,并慢慢地渗入河槽的径流,称为浅层地 下径流。至于不透水层以下的深层地下径流也可 以通过泉水或其他形式不给河流,此部分来量比 较稳定,通常称为基流。
地面径流以及渗入土壤而形成表层径流和地下径 流的水量,是降雨中产生径流的部分,成为径流 量。
3.2汇流阶段
蓄满产流的流量过程线与超渗产流的流量过程线不 同,蓄满产流的流量过程线往往不对称,涨洪历时 远小于落洪历时,退水段下部的流量值较大。一般 径流总量大而峰值小。
5降雨径流要素计算 5.1降雨量 降雨包括经降雨量、降雨强度、降雨历时、降雨过程、降
雨分布以及暴雨中心位置等。
降雨量的表示方式:
⑴降雨量常以流域平均降雨量表示。
2降雨标准
由于我国幅员辽阔,各地降雨情况不同, 降雨量标准也就不同。例如,多雨的广 东,日雨量80mm以上称暴雨;少雨的 陕西延安地区,日雨量达到30mm以上 就称为暴雨。
对于我们华北地区,降雨可分为小雨、 中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨 六种
各类雨的降水量标准
种类 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 特大暴雨
0
(m3/s)
266.8 492.7 324.5 148.9 72.1
34 18.8 10.36 4.36 0.6
(万m3) (万m3)
4057
288.1 532.1 350.5 160.8 77.9 36.7 20.3 11.2 4.7 0.6
4345 4877 5228 5389 5466 5503 5523 5535 5539 5540
5.2前期影响雨量 下垫面土壤含水量的变化,是影响降雨形成径流过程的一个
重要因素。但土壤含水量的实测资料是有限的,只能用间接 计算的方法来表示。即前期影响雨量法。
前期影响雨量的计算公式:
如果t日没有降雨时 Pa,t+1=KPa,t 式中 Pa,t—t时的前期影响雨量(mm) Pa,t+1—t时一日后的前期影响雨量(mm) k—土壤含水量的折减系数 如果t日有降雨,但未产流,则: Pa,t+1=K(Pa,t+Pt) 当t日降雨产生径流时,Pa,t+1=K(Pa,t+Pt-Rt) 如果各日雨量没有减去其径流量,计算出来的Pa常偏大,
3径流形成过程
从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整 个过程,称为径流形成过程。分为产流阶段和汇流阶 段。
3.1产流阶段
当降雨开始,部分雨量被植物枝叶截流,称为植物截 流量。超过植物截流能力的雨量乃落于地面上。部分 雨量落在低洼地带形成积水,称为填洼量。植物截流 量与填洼量都是降雨径流形成过程中的损失量,不参 与径流量的组成。降落在地面上的雨量,则通过土壤 颗粒间的空隙不断入渗填充土壤空隙,使包气带土壤 含水量增大,但不产生径流,而形成表层土壤储存。
降雨产生的径流,汇集到附近河网后,又从上游 流向下游,最后全部流经流域出口断面,叫做河 网汇流,这种河网汇流过程,即为汇流阶段。
4产流方式
4.1蓄满产流
“蓄满产流”是指土壤缺水量未满足以前不产生径 流,而在土壤缺水量满足以后则全不产生径流。湿 润地区因年雨量充沛,地下水位较高,包气带不厚, 上层虽因蒸发有时含水量很低,但下层常达到田间 持水量,包气带缺水量不大。而且,在湿润地区或 非湿润地区的多雨季节,植物茂盛,土壤覆盖层的 下渗能力较大,在流域内的大部分土地上,当土壤 缺水量尚未满足时,所有降雨都被土壤所吸收,只 有待土壤完全达到饱和状态,才开始产生径流,这 种产流方式,称为蓄满产流。
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