洪水预报方案.ppt

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。