第七章-由流量资料推求设计洪水
工程水文学 第7章 由暴雨资料推求设计洪水
第七章由暴雨资料推求设计洪水第一节概述 (2)第二节直接法推求设计面暴雨量 (2)第三节间接法推求设计面暴雨量 (7)第四节设计暴雨时空分配的计算 (9)第五节由设计暴雨推求设计洪水 (11)第六节小流域设计洪水的计算 (15)小结 (26)课前指导课程要求要求学员建立设计暴雨的基本概念，掌握设计面暴雨量推求及设计暴雨时空分配的计算方法，认识由设计暴雨推求设计洪水以及小流域设计洪水计算的基本原理。
课时安排共需6个课内学时，12 个课外学时课前思考设计暴雨与设计洪水的关系设计暴雨的时空分配计算与设计洪水有何不同小流域设计洪水的计算为什么要单独考虑学习重点由设计暴雨推求设计洪水的基本原理及主要方法难点北京水科院推理公式的应用知识点设计暴雨的定义暴雨资料的收集、审查与统计选样设计面暴雨量推求的方法设计暴雨时空分配的计算设计Pa的计算小流域设计洪水的特点小流域设计暴雨计算方法北京水科院推理公式的应用第一节概述我国大部分地区的洪水主要由暴雨形成。
在实际工作中，中小流域常因流量资料不足无法直接用流量资料推求设计洪水，而暴雨资料一般较多，因此可用暴雨资料推求设计洪水，特别是：（1）在中小流域上兴建水利工程，经常遇到流量资料不足或代表性差的情况，难于使用相关法来插补延长，因此，需用暴雨资料推求设计洪水。
（2）由于人类活动的影响，使径流形成的条件发生显著的改变，破坏了洪水资料系列的一致性。
因此，可以通过暴雨资料，用人类活动后新的径流形成条件推求设计洪水。
（3）为了用多种方法推算设计洪水，以论证设计成果的合理性，即使是流量资料充足的情况下，也要用暴雨资料推求设计洪水。
（4）无资料地区小流域的设计洪水，一般都是根据暴雨资料推求的。
（5）可能最大降水/洪水是用暴雨资料推求的。
暴雨资料推求设计洪水的主要内容有：（1）推求设计暴雨。
根据实测资料，用统计分析和典型放大法求得。
（2）推求设计洪水过程线。
由求得的设计暴雨，利用产流方案推求设计净雨过程，利用流域汇流方案由设计净雨过程求得设计洪水过程。
郑大工程水文学(05-19)简答题及答案
1、 展延年径流系列的关键是选取参证变量，简述参证变量应具备的条件？ 答：（1）参证变量与设计变量在成因上有密切的联系；（2）参证变量与设计变量有一段相当长的平行观测资料，以便建立相关关系；（3）参证变量必须具有长期的实测资料，以便展延设计站系列使之符合代表性的要求。
2、 何为前期影响雨量？如何计算？计算中应注意哪些问题？答：前期影响雨量a P 是反映本次降雨之前流域土壤干湿程度的一种指标，因此对本次降雨的产流量将产生重要影响。
a P 一般按下式计算：,1t ,=K ()a ta t t P P P 且 ,1a t m P W其计算步骤如下： （1）确定流域蓄水容量m W ；（2）由蒸发资料和m W 确定土壤含水量消退系数t K ；（3）由降雨P 、m W 和t K 按上式计算,1a t P3、 试述设计洪水推求的途径及其适用条件？答：（1）由流量资料推求设计洪水。
当设计断面有足够的实测流量资料时，可用水文统计原理直接由流量系列推求设计洪水。
（2）由暴雨资料推求设计洪水。
当设计断面流量资料不足，但是有比较好的雨量资料时，可根据径流形成原理，由设计暴雨推求设计净雨，再由设计净雨推求设计洪水。
（3）地区综合法推求设计洪水。
当设计流域缺乏降雨-径流资料时，可根据水文地区变化规律采用该办法推求设计洪水。
4、工程水文学在水利水电工程建设的各个阶段有何作用？答：（1）规划设计阶段。
为规划设计工程位置、规模提供设计洪水、设计年径流等水文数据；（2）施工阶段。
为施工设计提供设计水文数据，为指导现场施工，提供施工水文预报；（3）运行管理阶段。
提供各类水文预报成果，确保工程安全和发挥最大效益。
同时还需不断进行水文复核，提供新的情况下的设计水文数据。
5、现行水文频率计算配线法的实质是什么？简述配线法的方法步骤？实质：认为样本的经验分布反应了总体分布的一部分，因此可用配线法推求总体分布。
方法步骤：（1）将实测资料由大到小排列，计算各项的经验频率，在频率格纸上点绘经验点距（纵坐标为变量的取值，横坐标为对应的经验频率）（2）选定水文频率分布线（一般选择皮尔逊Ⅲ型）（3）先采用矩法和其他方法估计出频率曲线参数得初估值X、vC，而s C凭经验初选为vC的某一倍数；（4）根据拟定的X、vC和s C，查书上附表，计算p x值。
第七章 由流量资料推求设计洪水
三、由流量资料推求设计洪水的基本程序 与设计年径流计算类似
资料三性审查→选样，组成洪峰、洪量计算系列→
考虑特大洪水进行频率分析计算，求设计洪峰、洪量→ 选典型洪水过程放大，求设计洪水过程线
四、推求设计洪水途径
① 由流量资料推求 ② 由暴雨资料推求
§7-2 设计洪峰、洪量的推求
一、洪水资料审查：可靠性、一致性、代表性（必须考 虑特大洪水） 二、选择：年最大值法——每年只选一个最大值 1. 洪峰 Qm：Q1、Q2……Qm……Qn 2. 洪量WTm：
• 对三日洪量系列进行频率计算→设计三日洪量
………………
五、成果合理性检查
1.从洪峰、洪量及统计参数随 时间变化规律分析 2.从洪峰、洪量及统计参数地 区变化规律分析 • 一般洪峰、洪量的均值从上 游向下游增加 • 同一气候区条件下，CV值从 上游向下游变小
• CS/ CV值上、下游基本稳定
3.从形成洪水的暴雨方面分析 4.从设计洪峰流量与国内外极 大洪水频率对比上分析
§7-3 设计洪水过程线的推求
Qm, P 思路： WT , P
→（典型洪水放大）→设计洪水过程线
一、典型洪水过程线的选择 选择原则：可能发生和对工程不利 1．峰高、量大的稀遇实测洪水过程
2．能反映流域大洪水特性（成因、季节、峰型、主峰位置、
洪水历时及峰量关系等），具有大洪水的代表性 3．选对工程不利、峰形集中、主峰靠后的洪水 4．与下游洪水遭遇情况最不利的典型
二、放大方法
2.同频率 符合设计标准，即推求的设计洪水过程线 1.同流比 典型洪水一般峰、量都达不到设计要求，必须进行放大，使其
1．同倍比放大法
• 按峰控制放大： K Q
Qmp Qm典
第七章 由流量资料推求设计洪水(23~24)
• 2、同倍比放大法 • 此法是按洪峰或洪量同一倍 比放大典型洪水过程线的各 纵坐标， 纵坐标，从而求得设计洪水 过程线。因此， 过程线。因此，此法的关键 在于确定以谁为主的放大倍 比值。如果以洪峰为控制， 比值。如果以洪峰为控制， 其放大倍比为： 其放大倍比为：
两种方法特点： 两种方法特点： 用同频率放大法求得的洪 水过程线，比较符合设计标准， 水过程线，比较符合设计标准， 计算成果较少受所选典型不同 的影响， 的影响，但改变了原有典型的 雏形，适用于峰量均对水工建 雏形， 筑物防洪安全起控制作用的工 程。 同倍比放大法计算简便， 同倍比放大法计算简便， 适用于峰量关系较好的河流， 适用于峰量关系较好的河流， 以及防洪安全主要又洪峰或某 时段洪量控制的水工建筑物。 时段洪量控制的水工建筑物。
经验配线法是在经验频率点据和频率曲线线型确定之后， 经验配线法是在经验频率点据和频率曲线线型确定之后，通过调整参数使曲线与经验 频率点据配合最好，此时参数就是所求的曲线线型的参数， 频率点据配合最好，此时参数就是所求的曲线线型的参数，从而可以计算设计洪水值
• 假设在历史调查期 年中有特大洪水a项，其中有 项发 假设在历史调查期N年中有特大洪水 项 其中有l项发 年中有特大洪水 生在n年实测系列之内， 年的 年的a项特大洪水的经验频 生在 年实测系列之内，N年的 项特大洪水的经验频 年实测系列之内 来估算。 率P=M/(N+1)来估算。实测系列中其余的 项，则均 来估算 实测系列中其余的n-l项 匀分布在1-P 频率范围内， 匀分布在 Ma频率范围内，PMa为特大洪水第末项 M=a的经验频率， 的经验频率， 的经验频率
概
述
• 洪水经水库调节后，一部分水量暂时停留在库中，下泄洪峰减低，峰现 洪水经水库调节后，一部分水量暂时停留在库中，下泄洪峰减低， 时间延后，洪水过程历时拉长。 时间延后，洪水过程历时拉长。 • 二、水库的两类防洪问题 • 下游地区防洪问题（下泄洪量不超过某一流量——安全池量） 下游地区防洪问题（下泄洪量不超过某一流量 安全池量） 安全池量 • 水库本身安全防洪问题 • 三、设计洪水的涵义和设计标准 • 设计洪水是指水利水电工程规划、设计所指定的各种设计标准的洪水。 设计洪水是指水利水电工程规划、设计所指定的各种设计标准的洪水。 是指水利水电工程规划 • 设计洪水包括设计洪峰流量、不同时段设计洪量及设计洪水过程线三个 设计洪水包括设计洪峰流量、不同时段设计洪量及设计洪水过程线三个 设计洪峰流量 要素。推求设计洪水的方法有两种类型， 要素。推求设计洪水的方法有两种类型，即由流量资料推求设计洪水或 由暴雨资料推求设计洪水。 由暴雨资料推求设计洪水。当必须采用可能最大洪水作为非常运用洪水 标准时，则由水文气象资料推求可能最大暴雨，然后计算可能最大洪水。 标准时，则由水文气象资料推求可能最大暴雨，然后计算可能最大洪水。
第七章(由暴雨资料推求设计洪水)
采用实测雨洪（久旱无雨后一次降雨量较大且全 流域产流）资料确定。
取若干次洪水，其前期十分干旱（ Pa ≈0），降雨 量相当大，达到全流域蓄满产流，取次洪水损失的最 大值。
流域实际蓄水量在0～WM之间变化。湿润地区80～
注意： 由暴雨资料推求设计洪水，其基本假定是 设计暴雨与设计洪水是同频. 率的。但这一假定在很 5
三、 暴雨资料收集、审查与插补延长 1、资料的收集 来源 ：主要为站网观测资料。
2. 暴雨资料的审查 日雨量资料、自记雨量资料、分段雨量资料。（订 正） 可靠性、代表性、一致性。 3、插补延长 基本同前。
（3）特大值重现期的确定 一般认为，当流域面积较小时，流域平均面雨量
的重现期与相应洪水重现期相近。
.
15
3、面雨量频率计算 适线法：经验频率（期望值公式）、线型（P-Ⅲ
型）。
Cv>0.6，Cs≈3.0Cv；Cv<0.45，Cs≈4.0Cv 一般地区Cs≈3.5Cv。
4、设计面暴雨量计算成果合理性检验 1. 比较统计参数，随面积增大而逐渐减小。 2. 直接法计算结果与间接法计算结果比较。 3. 与邻近地区的特大暴雨历时、面积、雨深资料比较。
.
23
暴雨日程分配（同频率法）
1
2
3
45
6
7
X1P
典型分配比
303mm 设计雨量（mm)
X3P-X1P
典型分配比
91mm 设计雨量（mm)
X7P-X3P
典型分配比
30%
91mm 设计雨量（mm)
27
100%
303
40%
第七章由流量资料推求设计洪水
Q(m3/s)
频率计算方法的变量说明
a项特大洪水 M=1,2,...,a
实测期内特大洪水，l项
... ...
实测一般洪水，n-l项 m=l+1,l+2,...,n
缺测 ...
...
T
n
N
频率计算方法——独立样本法
思路：实测和特大值系列分别作为独立样本，各
项洪水在各自样本中分别连续排位计算。
实测系列：特大值参与排位，只取一般洪水成果
连续样本：洪水系列中没有特大洪水值，频率计算时，各项 数值直接按大小次序统一排位，各项之间没有空位，序数m 是连序的。 不连续样本：系列中有特大洪水值，其重现期 N必大于实测 系列年数 n，而在N—n年内各年洪水数值无法查得，中间存 在一些空位，由大到小是不连序的。
所谓“连序”与“不连序”，不是指时间上连续与否 ，只是说所构成的样本中间有无空位。
实测洪水资料： 对测验和整编进行检查，重点放在观测与整编质量较差的 年份。包括水位观测、流量测验、水位流量关系等。 历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性； 二是审查洪水发生的年份的准确性。
一、洪水资料审查
（2） 资料一致性的审查与还原
所谓洪水资料的一致性，就是产生各年洪水的 流域产流和汇流条件在调查观测期中应基本相同。
实测期n=33： 独立样本法：
1949年 已抽到上面排序
1940年
Pm,2
2 33 1
0.0588
1968年
Pm,33
33 34
0.969
1867
1852 1832 1921
1921 1949 1903
统一样本法：
Pm,2 0.0559 (1 0.0559 ) 2 1 0.0845 33 11
由流量计算设计洪水PPT学习教案
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第一节 概 述
（二）推求设计洪水的基本途径 1 由流量资料推求设计洪水 （1）分别对洪峰流量和各种时段洪量进行频率计算，求得设计洪峰流量和各 种时段的设计洪量； （2）选择适当的典型洪水过程线，用设计洪峰或设计洪量控制，进行放大， 得出设计洪水过程线。 2 由暴雨资料推求设计洪水
四、频率曲线线型的选择 皮尔逊—Ⅲ型
五、频率曲线参数估计 （一）概述 适线法的原则是尽量照顾点群的趋势，使曲线通过点群中心，当经验点据 与曲线线型不能全面拟合时，可侧重考虑上中部分的较大洪水点据，对调查考 证期内,为首的几次特大洪水，要作具体分析。 用适线法估计频率曲线的统计参数分为初步估计参数、用适线法调整初估 值以及对比分析三个步骤。
先求设计暴雨，再经产流和汇流计算，求得设计洪水。 3 由水文气象资料推求可能最大洪水
从物理成因入手，推求可能最大暴雨，然后经产流、汇流计算，得到可能发 生的最大洪水作为设计洪水。
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第二节 设计洪峰、洪量的计算
➢ 现行水文计算方法 把实际连续的洪水过程离散成洪峰流量、各种时段的洪量等洪水特征值，
体的一个样本，不连序系列各项可在调查考证期N年内统一排位。
其中PM,a=a/(N+1) 是N年中末位特大洪水的经验频率；（1-PM,a）是N 年中 一般洪水( 包括空位)的总频率，(m-l)/(n-l+1) 是实测期一般洪水在n年(去了l项) 内排位的频率。
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第二节 设计洪峰、洪量的计算
式中
KWt
WtP WtD
KWt ——以量控制的放大系数； WtP —— 控制时段t 的设计洪量； WtD ——典型过程线在控制时段t 的最大洪量。
设计洪水计算
项目二：设计洪水计算由流量资料推求设计洪水一、填空题1．洪水的三要素是指、、。
2．防洪设计标准分为两类，一类是、另一类是。
3．目前计算设计洪水的基本途径有三种，它们分别是、、。
4．在设计洪水计算中，洪峰及各时段洪量采用不同倍比，使放大后的典型洪水过程线的洪峰及各历时的洪量分别等于设计洪峰和设计洪量值，此种放大方法称为。
5．在洪水峰、量频率计算中，洪峰流量的选样采用、时段洪量的选样采用。
6．连序样本是指。
不连序样本是指。
7．对于同一流域，一般情况下洪峰及洪量系列的C V值都比暴雨系列的C V值，这主要是洪水受＿和影响的结果。
二、问答题1．什么是特大洪水？特大洪水在频率计算中的意义是什么？2．对特大洪水进行处理时，洪水经验频率计算的方法有哪两种？分别是如何进行计算的？3．洪水频率计算的合理性分析应从几个方面进行考虑？4．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线，典型洪水过程线的选择原则是什么？5．采用典型洪水过程线放大的方法推求设计洪水过程线的两种放大方法是什么？分别是如何计算的？6．在洪水峰、量频率计算工作中，为了提高资料系列的可靠性、一致性和代表性，一般要进行下列各项工作，试在下表的相应栏中用“+”表明该项措施起作用，用“-”表明该项措施不起作用。
三、计算题1．某水库坝址断面处有1958年至1995年的年最大洪峰流量资料，其中最大的三年洪峰流量分别为 7500 m3/s、 4900 m3/s和 3800 m3/s。
由洪水调查知道，自1835年到1957年间，发生过一次特大洪水，洪峰流量为 9700 m3/s ，并且可以肯定，调查期内没有漏掉 6000 m3/s 以上的洪水，试计算各次洪水的经验频率，并说明理由。
2．某水文站根据实测洪水和历史调查洪水资料，已经绘制出洪峰流量经验频率曲线，现从经验频率曲线上读取三点（2080，5%）、（760，50%）、（296，95%），试按三点法计算这一洪水系列的统计参数。
6_由流量资料推求设计洪水
式中：x j ――特大洪水， j 1,2,, a ；
,n 。 x i ――一般洪水， i l 1, l 2,
【例 4 】某水文站有 1960 ～ 1995 年的连续实测流量记录，系列年最大洪峰流量之和为 3 3 3 350098m /s，另外调查考证至 1890 年，得三个最大流量为 Q1895=30000m /s、Q1921=35000m /s、 3 Q1991=40000m /s，求此不连续系列的平均值。
WT[（m3/s）h] 1d 1525 1083 3d 2874 1895 7d 3873 2565
六、设计洪水过程线的推求
解：（1）计算洪峰和各时段洪量的放大倍比
K Qm
2610 1.44 1810
K1
K 31
1525 1.41 1083 2874 1525 1.66 1895 1083
【例 2】某水库坝址处有 1954 年至 1984 年实测年最大洪峰流量资料，其中最大的四年洪峰 3 3 3 3 流量依次为：15080m /s，9670m /s，8320m /s 和 7780m /s。此外，调查到 1924 年发生过一 3 次洪峰流量为 16500m /s 的大洪水， 是 1883 年以来最大的一次洪水， 且 1883 年至 1953 年间 3 其余洪水的洪峰流量均在 10000m /s 以下，试考虑特大洪水处理，用用独立样本法和统一样 本法推求上述五项洪峰流量的经验频率。 解：考证期系列长度N=1984-1883+1=102年，实测系列长度n=1984-1954+1=31年 各次洪水经验频率计算表
（七）考虑特大洪水时的统计参数估算
考虑特大洪水时统计参数的确定仍采用目估配线法，参数值的初始值可用矩法进行计 算。对于不连序系列，假设系列中 n-L 年一般洪水的均值为 Qn l 、均方差为 n l 与除去特 大 洪 水 后 的 N-a 年 的 洪 水 系 列 的 均 值 QN a 和 均 方 差 N a 相 等 ， 即 Qn l = QN a 和
由流量推求设计洪水
由流量推求设计洪水
2015.3.16
姓名：学号：班级：
某河流断面1974～2005年的洪峰系列如下表所示。
其中，经考证1996年的洪水是自从1900年以来最大的洪水，另据调查发现，1923年洪峰为8700 m3/s，在1900～1973年间再无超过1923年的洪水。
根据给定资料，采用经验适线法推求设计频率p=1%的洪峰流量。
要求，适线法的初值由矩法估计。
写出具体计算步骤和适线过程。
解：
登陆水文工具集
使用频率智能分析
添加序列，此处第一行1923年数据手动输入进去，其余的可以复制粘贴
填写考证期和考证系列点子数目，考证期为2005-1900+1=106，考证系列点子数目为2（两个特大洪水：1823年和1996年），填写在1996年后面
经验频率计算
确定后画出经验频率曲线
优化曲线，第一次选择的是ABS
结果如下
依题意知，设计频率p=1%的洪峰流量为11571m3/s。
由流量资料推求水库设计洪水
由 流 量 资 料 推 求 水 库 设 计 洪 水
靳 玉 芹
（ 黑 龙 江 省 绥 滨农 场水 务局 ， 黑 龙 江 绥 滨 １ ５ ６ ２ ０ ３ ）
［ 摘 要］ 由流量 资料推 求设 计 洪峰及 不 同 时段 的设 计 洪量 ， 一般 使 用数 理 统计 方 法 ， 计算 负
图１ 年最 大值 法选 样 示 意 图
使洪水 资料换算 到天然状态 的基础上 。洪 水资料 的代表 性， 反映在样本系列能否代 表总体分 布上 ， 而洪水 的总体
又难 以 获得 。一 般认 为 ， 资 料 年 限越 长 ， 并 能包括 大 、 中、
一
在应用 资料之前 ， 首先要对 原始水文 资料进行 审查 ， 洪水资料必须可靠 ， 有必要 的精 度 ， 而且具备频 率分析所 必需 的一 些统计 特性 ， 例 如 洪 水 系 列 中 各 项 洪 水 相 互 独
立， 且 服从 同 一 分 布 等 。 资料审查 的内容 和年径 流量 资料 相似 ， 对资料 的可 靠性 、 一致性和代表性进行审查。洪水资料包括实测 和涮
件 。 所 谓 选样 ， 是指从每年 的全部洪水 过程 中， 选 取 那 些
在规划设计各种 水利一 Ｔ 程时， 为 了处 理 好 防 洪 问题 ，
必须选 择一个相应 的洪水标 准会使工程造价 增多而不 经济 ， 但工程却 比较 安全 ； 若此洪水 标 准定得 过小 ， 虽 然工程 造价 降低 ， 但遭 受 洪 水 破 坏 的 风 险 增 大 。如 何 选 择 对 设 计 的 水 工 建 筑 物 较为合适的洪水作为依据 ， 涉及一个 标准 问题 ， 结 合我 国 国情 ， 在 水 利 水 电工 程 等 级 划 分 及 洪 水 标 准 中 做 了 规 定 ， 作为强制性 国家标准。
AB由流量资料推求设计洪水_工程水文学
第一节概述设计洪水是指水利水电工程规划、设计中所指定的各种设计标准的洪水。
合理分析计算设计洪水，是水利水电工程规划设计中首先要解决的问题。
在河流上筑坝建库能在防洪方面发挥很大的作用，但是，水库本身却直接承受着洪水的威胁，一旦洪水漫溢坝顶，将会造成严重灾害。
为了处理好防洪问题，在设计水工建筑物时，必须选择一个相应的洪水作为依据，若此洪水定得过大，则会使工程造价增多而不经济，但工程却比较安全；若此洪水定得过小，虽然工程造价降低，但遭受破坏的风险增大。
如何选择对设计的水工建筑物较为合适的洪水作为依据，涉及一个标准问题，称为设计标准。
确定设计标准是一个非常复杂的问题，国际上尚无统一的设计标准。
我国1978年颁发了SDJ12-78《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（试行）》，通过十余年工程实践经验，结合我国国情，水利部又会同有关部门于1994年共同制订了GB50201-94《防洪标准》作为强制性国家标准，自1995年1月1日起施行。
GB50201-94根据工程规模效益和在国民经济中的重要性，将水利水电枢纽工程分为五等，其等别见表6-1 。
水利水电枢纽工程的水工建筑物，根据其所属枢纽工程的等别、作用和重要性分为五级，其级别见表6-2 。
设计时根据建筑物级别选定不同频率作为防洪标准。
这样，把洪水作为随机现象，以概率形式估算未来的设计值，同时以不同频率来处理安全和经济的关系。
水利水电工程建筑物防洪标准分为正常运用和非常运用两种。
按正常运用洪水标准算出的洪水称为设计洪水，用它来决定水利水电枢纽工程的设计水位、设计泄流量等，宣泄正常运用洪水时，泄洪设施应保证安全和正常运行。
GB50201-94规定的设计洪水标准见表6-3 。
表6-3 水库工程水工建筑物的防洪标准当河流发生比设计洪水更大的洪水时，选定一个非常运用洪水标准进行计算，算出的洪水称为非常运用洪水或校核洪水。
GB50201-94规定的校核洪水标准见表7-3 。
由流量资料推求设计洪水
由流量资料推求设计洪水
7.3.1 利用设计阶段坝址洪水或入库洪水实测系列资料、历史调查洪水资料，并加入运行期坝址洪水或入库洪水实测系列资料，延长洪峰流量和不同时段洪量的系列，然后进行频率计算。
如在运行期无实测入库洪水资料时，可利用实测库水位和出库流量记录以及水位库容曲线反推求算入库洪水系列资料。
7.3.2 频率曲线的线型应采用皮尔逊Ⅲ型。
对特殊情况，经分析论证后也可采用其他线型。
可采用矩法或其他参数估计法初步估算频率曲线的统计参数，然后采用经验适线法或优化适线法调整初步估算的统计参数。
当采用经验适线法时，应尽可能拟合全部点据；拟合不好时，可侧重考虑较可靠的大洪水点据。
7.3.3 在分析洪水成因和洪水特性的基础上，选用对工程防洪运用较不利的大洪水过程作为典型洪水过程，据以放大求取各种频率的设计洪水过程线。
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第9章水文预报内容简介研究对象本章研究水文现象的客观规律，利用现时已经掌握的水文、气象资料，预报水文要素未来变化过程。
研究内容1.短期洪水预报；2.枯水预报；3.施工水文预报；4.水文实时预报方法。
研究目的在防汛工作中，及时准确的水文预报，是防汛抗洪指挥决策的重要科学依据；在水能、水资源的合理调度、开发利用和保护以及航运等工作中，都需要有水文预报作指导。
第9.1节概述内容提要1. 水文预报的重要作用；2. 水文预报的分类；3. 水文预报工作的基本程序学习要求掌握预见期的定义及水文预报工作的基本程序。
9.1.1水文预报的重要作用可靠的洪水预报对防止洪水灾害具有特别重要的作用。
例如在河流防洪抢险中，需要及时预报出防洪地点即将出现的洪峰水位、流量，以便在洪峰到来之前，迅速加高加固堤防、转移可能受淹的群众和物资，动用必要的防洪设施等，把洪水灾害减小到最低限度。
图9.1.1为1998年长江沙市水位预报与实测情况。
图9.1.1 1998年长江沙市水位预报与实测情况在水库管理中，可以利用洪水预报，使上游来的洪水与区间洪水的高峰段彼此错开（称错峰），即下游洪水很大时，水库把上游来的洪水暂时蓄存起来，待下游洪峰过后，再加大水库泄量，把上游来的洪水放出来，从而大大减低下游的洪峰和洪水灾害，例如1998年8月长江中下游发生近百年一遇的特大洪水，由于及时准确的洪水预报，对葛洲坝水库、隔河岩水库和漳河水库科学调度，使三峡以上来的洪水和清江、沮漳河洪水的洪峰互相错开，大大降低了荆江河段的洪峰水位，避免了荆江分洪损失，为战胜该年发生的特大洪水做出了巨大贡献。
表9.1.1为1998葛洲坝水库、隔河岩水库在错峰、调峰中，降低沙市水位发挥作用的分析结果。
表9.1.1葛洲坝水库、隔河岩水库在错峰调度对沙市水位的影响另外，洪水预报还可较好地解决水库防洪与兴利的矛盾，在预报的洪水未进库之前，先打开泄洪闸门腾空一部分库容，以便洪水来临时能蓄存更多的水量；当洪水即将结束时，预知近期没有很大的洪水入库，则可超蓄洪水尾部的一些水量，用于多发电、多灌溉，使现有工程发挥更多的效益。
9.1.2水文预报的分类1.按预报的项目，水文预报可分为●径流预报：预报的要素主要是水位和流量，水位预报指的是水位高程及其出现时间；流量预报则是流量的大小、涨落时间及其过程。
径流预报又可分洪水预报和枯水预报。
●冰情预报：冰情预报是利用影响河流冰情的前期气象因子,预报流凌开始、封冻与开冻日期,冰厚、冰坝及凌汛最高水位等。
●沙情预报：沙情预报则是根据河流的水沙相关关系,结合流域下垫面因素,预报年、月和一次洪水的含沙量及其过程。
●水质预报：预测河流中污染物迁移转化的时空变化过程。
●施工水文预报：在工程施工期间要进行的特殊预报项目。
2. 按预见期的长短，水文预报可分为●短期水文预报：主要由水文要素作出的预报●中长期水文预报：包括气象预报性质在内的水文预报预报的预见期是指发布预报与预报要素出现的时间间距。
在水文预报中，预见期的长与短并没有明确的时间界限。
9.1.3水文预报工作的基本程序水文预报工作大体上分为两大步骤。
(1)制定预报方案：分析预报要素的形成规律，建立由过去的观测资料推算水文预报要素大小和出现时间的一整套计算方法，即水文预报方案。
制定的方案按国家《水文情报预报规范》要求的允许误差进行评定和检验。
只有质量优良和合格的方案才能付诸应用。
图9.1.2为我国2000年6月30日开始实施的《水文情报预报规范》（SL250-2000）。
图9.1.2 我国现行的《水文情报预报规范》（SL250-2000）(2)进行作业预报:将现时发生的水文气象信息，经过预报方案算出即将发生的水文预报要素大小和出现时间，及时将信息发布出去，这个过程称为作业预报。
若现时水文气象信息是通过自动化采集、自动传送到预报中心的计算机内,由计算机直接按存储的水文预报模型程序计算出预报结果。
这样的作业预报称为联机作业实时水文预报。
复习思考题1.水文预报方案的评定和检验，是[d]a、都用制定预报方案时的全部实测资料进行b、都用作业预报过程中的时实测资料进行c、用以上两种资料进行d、用制定预报方案中使用的资料来进行评定，而用没有参加方案编制的预留资料进行检验。
2. 洪水预报的预见期是[c]a、洪峰出现的时间b、洪水从开始到终止的时间c、从发布预报时刻到预报洪水出现时刻所隔的时间d、从收到报汛站资料开始到预报的洪水出现所隔的时间第9.2节短期洪水预报内容提要1. 河段中的洪水波运动；2. 相应水位(流量)法；3. 合成流量法；4. 流量演算法；5. 降雨径流预报。
学习要求掌握相应水位(流量)法、合成流量法和马斯京根流量演算方法。
9.2.1河段中的洪水波运动1. 洪水波流域上大量降水后,产生的净雨沿坡地迅速汇集,注入河槽, 由于降雨量时空分布不均匀、河网干支流和分布形状的不同，以及水流汇集速度的快慢，河道接纳的水量沿程不同，使河道沿程水面发生高低起伏的一种波动,称为洪水波。
图9.2.1 河道洪水波水面比降示意图2. 附加比降附加比降是洪水波的主要特征之一。
附加比降∆i 是指洪水波水面比降i 与同水位稳定流水面比降0i 之差，即0i i i -=∆。
图9.2.1为河道洪水波水面比降示意图。
● 当涨洪时： 0i >∆；● 当落洪时： 0i <∆；● 当水流稳定时： 0i =∆。
3.河段洪水波的传播与变形由于河槽的调蓄作用，洪水波向下游传播过程中,不断发生变形，如图9.2.2（动画）所示。
在沿棱柱形河槽运动中其变形有两种形态：图9.2.2河道洪水波传播与变形过程示意图● 洪水波展开：洪水波在传播过程中,波长不断加大,波高不断减小的现象称为洪水波的展开,即A 2C 2>A 1C 1,h 2< h 1。
● 洪水波扭曲：洪水波在传播过程中,波前水量不断向波后转移的现象称为洪水波的扭曲。
在自然河道中，河道断面边界的差异和河段区间入流等条件变化，都对洪水波变形有显著的影响。
i ii 09.2.2 相应水位(流量)法根据河段洪水波运动和变形规律,利用河段上断面的实测水位(流量),预报河段下断面未来水位(流量)的方法,称为相应水位(流量)法。
1.基本原理⑴相应水位（流量）相应水位（流量）是指在河段同次洪水过程线上，处于同一位相点上、下站的水位（流量）称为相应水位（流量）。
如图9-2-3所示某次洪水过程线上的各个特征点,例如上游2点洪峰水位经过河段传播时间τ,在下游站2’点的洪峰水位,就是同位相的水位。
图9-2-3 上、下游站相应水位过程线图⑵相应水位(流量)法的基本方程●河段无区间入流：设河段上游站流量为Q上,t，经过时间τ的传播,下游站的相应流量为Q下,t+τ,两者的关系为：Q下,t+τ=Q上,t-ΔQL(9-2-1)式中ΔQ L--洪水波展开量,与附加比降有关。
●河段有区间入流q两者的关系为：Q下,t+τ=Q上,t-ΔQL+q (9-2-2)2.无支流河段的相应水位预报在制定相应水位法的预报方案时,一般采取水位过程线上的特征点,如洪峰等,作出该特征点的相应水位关系曲线与传播时间曲线。
⑴简单的相应水位法在无支流汇入的河段上,若影响洪水波传播的因素比较单纯,可用简单的相应水位法。
●预报方案：根据上游站和下游站的实测水位过程线,摘录相应的特征点即洪峰水位值及其出现时间(见表9-2-1),并绘制相应洪峰水位相关曲线及其传播时间曲线(图9-2-4)作为预报方案。
●作业预报：按t时上游出现的洪峰水位Z上,t，在Z上,t～Z上,t+τ曲线上查得Z下,t+τ,在Z上,t～τ曲线上查得τ,从而预报出t+τ时下游将要出现的洪峰水位Z上,t+τ。
表9-2-1 长江万县站～三斗坪站相应洪峰水位及传播时间图9-2-4 万县站～三斗坪站相应洪峰水位及传播时间关系曲线图⑵以下游站同时水位为参数的相应水位法下游站同时水位Z下,t就是上游站水位Z上,t出现时刻的下游水位,它与Z上,t一起能反映t时刻的水面比降变化,同时也间接地反映区间入流和断面冲淤以及回水顶托等因素的影响。
●预报方案：制作预报方案时，以下游站同时水位Z下,t为参数作等值线,分别绘制Z上,t ~Z下,t ~Z下,t+τ和Z上,t ~Z下,t ~τ相关曲线,如图9-2-5所示。
●作业预报：按t时刻的水位Z上,t及Z下,t，按图9-2-5的箭头方向查得Z下,t+τ和τ，从而预报出t+τ时下游将要出现的洪峰水位Z上,t+τ。
图9-2-5 以下游站同时水位为参数的水位及传播时间关系曲线图⑶以上游站涨差为参数的水位相关法上述各种洪峰水位预报方案,可近似地用来预报下游站的洪水过程。
但由于它们没有反映洪水过程中附加比降的变化等因素,使预报的洪水过程常常有比较大的系统误差。
为克服这种缺点,可用以上游站水位涨差为参数的水位相关法。
图9-2-6 长江万县水文站~宜昌水文站以上游站涨差为参数的水位预报方案 洪水波通过某一断面时,波前的附加比降为正,使涨水过程的涨率ΔZ 上/Δt 为正;波后的附加比降为负,使落水过程的涨率为负。
因此, 水位(流量)过程线的涨(落)率在很大程度上反映了附加比降和水面比降的大小。
● 预报方案：图9-2-6是长江万县水文站~宜昌水文站河段以ΔQ 上为参数的水位预报方案。
● 作业预报：已知t 时刻的Z 上,t (或Z 下,t )、ΔZ 上(或ΔQ 上)，在图上查出预报的下游水位Z 下,t+τ和预见期为τ。
9.2.3合成流量法在有支流汇入的河段，按照上游干、支流各站的传播时间，把各站同时刻到达下游站的流量叠加起来得合成流量，然后建立合成流量与下游站相应流量的关系曲线，进行预报的方法称为合成流量法。
该法预报下游站流量的关系式为:⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑=-n i t i t i Q f Q 1,τ上，下， (9-2-3) 式中，it i Q τ-,上，为上游干、支流各站相应流量；τi 为上游干、支流各站到下游站的洪水传播时间；n--上游干、支流的测站数目。
根据式(9-2-3)的关系该法的预见期取决于上游各站中传播时间最短的一个。
一般情况下,上游各站中以干流站的流量为最大,从预报精度的要求出发,常常用它的传播时间作为预报方案的预见期。
9.2.4流量演算法流量演算法是在圣维南方程组简化的基础上,利用河槽的水量平衡方程替代连续性方程,用河段的蓄泄关系替代动力方程, 然后联立求解,将河段的入流过程演算为出流过程的方法。
1.基本原理河段流量演算是由以下两个基本公式组成：● 河槽时段水量平衡方程S S S t )Q Q (21t )Q Q (21122,1,2,1,∆=-=∆+-∆+下下上上 （9-2-4） 若当河段内有区间入流量q ，将q 值并入到上断面的入流量中进行演算,即: 上上Q Q q '=+● 河段蓄水量与泄流量方程S=f(Q)（9-2-5）式中S 为河段内某一流量所对应的蓄水量。