武汉大学水利水电学院：《工程水文学 hydrology》课程教学资源（PPT课件讲稿）第九章 水文预报

工程水文学 武汉大学水利水电学院 WUHEE

WUHEE 工程水文学 武汉大学水利水电学院

第九章水文预报 第一节概述 一、水文预报的分类 按预报的项目分:径流预报、冰情预报、沙情预报与水质 预报; 径流预报:洪水预报和枯水预报—水位和流量。 按预见期长短分:短期水文预报、中长期水文预报。 预见期:分布预报与预报要素出现的时间间距。 短期预报:由水文要素作出的预报(小时、1天…) 中长期预报:包括气象预报性质在内的水文预报 WUHEE (旬、月、年)

WUHEE 第九章 水文预报 第一节 概述 一、水文预报的分类 按预报的项目分：径流预报、冰情预报、沙情预报与水质 预报； 径流预报：洪水预报和枯水预报——水位和流量。 按预见期长短分：短期水文预报、中长期水文预报。 预见期：分布预报与预报要素出现的时间间距。 短期预报：由水文要素作出的预报（小时、1天...） 中长期预报：包括气象预报性质在内的水文预报 （旬、月、年）

水文预报工作的基本程序 (1)制定预报方案: 收集水文、气象资料 建立预报模型即水文预报方案 对模型进行评定和检验允许误差 (2)进行作业预报 将现时发生的水文气象信息,通过报汛设备迅速传送 到预报中心,随即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,供 有关部门应用。 联机作业实时水文预报 WUHEE

WUHEE 二、水文预报工作的基本程序 （1）制定预报方案： 收集水文、气象资料； 建立预报模型——即水文预报方案； 对模型进行评定和检验——允许误差； （2）进行作业预报 将现时发生的水文气象信息，通过报汛设备迅速传送 到预报中心，随即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，供 有关部门应用。 联机作业实时水文预报

第二节短期洪水预报 河段洪水预报和降雨径流预报 河段洪水预报以河槽洪水波运动理论为基础,由 河流上游断面的水位、流量过程预报下游断面的水位 和流量过程。 降雨径流预报方法则是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城出口断面的洪水 过程 WUHEE

WUHEE 第二节 短期洪水预报 河段洪水预报和降雨径流预报 河段洪水预报以河槽洪水波运动理论为基础，由 河流上游断面的水位、流量过程预报下游断面的水位 和流量过程。 降雨径流预报方法则是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

河段中的洪水波运动 河道沿程水面发生高低起伏的一种波动,称为洪水波。 稳定流水面比降i、洪水波的水面比降i 波前部分i>i,波后部分i0;落洪时,i=<0 起涨时 水面线 C1 图5-1河道中洪水波变形示意图 WUHEE

WUHEE 一、河段中的洪水波运动 河道沿程水面发生高低起伏的一种波动，称为洪水波。 稳定流水面比降i0、洪水波的水面比降i。 波前部分i>i0，波后部分i0；落洪时， i△=<0

洪水波的展开:洪水波在传播过程中,波长不断加大, 波高不断减小,即A2C2>A1C,h2A1S1,附加比降不 断减小。因而浪前水量不断向浪后转移。 Al 起涨时 水面线 C1 图5-1河道中洪水波变形示意图 WUHEE

WUHEE 洪水波的展开：洪水波在传播过程中，波长不断加大， 波高不断减小，即A2C2>A1C1，h2A1S1，附加比降不 断减小。因而波前水量不断向波后转移

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 (-)基本原理 无区间入流 上游站 Qrr=Q上:-4QL 下游站 有区间入流q: Q下+=Q上t-Q+q 图5-2上下游站相应水位过程线示意图 WUHEE

WUHEE 二、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。 （一）基本原理 无区间入流： Q下,t+τ= Q上,t -△QL 有区间入流q： Q下,t+τ= Q上,t -△QL+q

衰5-1上下游站相应洪水位及传播时间 上游站洪 下游站洪传播 140 峰水位 峰水位 时间 (132.2 水位 水位 月·日·时z上,月,日.时z下,+r (m) 6.13.2 112.40 14.8 54.0830 214116.746.231757,.20 7.31,10123.788.1.17 62.76 8.12.15137.218.13.8 (m) r(h) 图5-3相应洪峰水位及传播时间关系曲线图 根据表5-1的资料,绘制相应洪峰水位相关曲线及其传 播时间曲线(图5-3)。 作业预报时,已知咐刻上游洪峰水位z上t,由图53 查得下游洪峰水位和洪水传播时间τ,从而预报出未来 tτ时刻下游出现的洪峰水位Z 下t+τ。 WUHEE

WUHEE 根据表5-1的资料，绘制相应洪峰水位相关曲线及其传 播时间曲线（图5-3）。 作业预报时，已知t时刻上游洪峰水位Z上,t，由图5-3 查得下游洪峰水位和洪水传播时间τ，从而预报出未来 t+τ时刻下游出现的洪峰水位 Z下,t+τ

合成流量法 Q下,=f(∑Q:,-) (5-11) 式中Q:,上游干、支流各站相应流量,m3/s; z;上游干、支流各站到下游站的洪水传播时间,h; n上游千、支流的测站数目 25000 建瓯 该法的预见期取决于上 洋口 游各站中传播时间最短的 沙县/南平 150 一个。一般情况下,上游 各站中以干流站的流量为 耳10000 最大,从预报精度的要求 5000 出发,常常用它的传播时 间τ作为预报方案的预见期。 南平站相应流量(m3/s) WUHER 图5-6合成流量法预报示意图

WUHEE 三、合成流量法 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τ作为预报方案的预见期

四、流量演算法 (-)基本原理 洪水波的演进与变形可用圣维南( Saint-Venant) 方程组描述。 水文上将其连续方程简化为河段水量平衡方程, 把动力方程简化为槽蓄方程,然后联立求解,将河段 的入流过程演算为出流过程。 WUHEE

WUHEE 四、流量演算法 （一）基本原理 洪水波的演进与变形可用圣维南（Saint-Venant） 方程组描述。 水文上将其连续方程简化为河段水量平衡方程， 把动力方程简化为槽蓄方程，然后联立求解，将河段 的入流过程演算为出流过程