工 程 水 文 学
第五章 水 文 预 报
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第一节
概 述
第五章 水 文 预 报
二、水文预报的分类

按预报的项目
• 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
第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
一、河段中的洪水波运动

附加比降
• • •
涨洪时 落洪时 稳定时
i i i0 0
i i i0 0
i i i0 0
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
一、河段中的洪水波运动

河段洪水波的传播与变形
A Q 0 t s 1 V V V h i f i* s g t g s
水量平衡方程
槽蓄方程
dw I O dt K2 W 2 iSA Q
W f ( I , O)
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
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第五章 水 文 预 报
第五章 水文预报
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第五章 水 文 预 报
重
点
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
• 短期洪水预报
• 枯水预报 • 施工水文预报 • 水文实时预报方法
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第五章 水 文 预 报
目
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概 述
•
作业预报：按t时刻的水位Z上,t 及Z下,t，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
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
以上游站涨差为参数的水位相关法 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
第一节
概 述
第五章 水 文 预 报
三、水文预报工作的基本程序

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
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第一节
概 述
第五章 水 文 预 报
录
短期洪水预报 洪水实时预报 水文预报精度 施工水文预报
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概 述
第五章 水 文 预 报
一、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 • 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），大大减低下游的洪峰和洪水灾害 • 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
• 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
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第一节
概 述
第五章 水 文 预 报
二、水文预报的分类
按预见期的长短

• 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
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•
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
•
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
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
二、相应水位法

定义：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

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）
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报

相应水位(流量)法的基本方程
•
河段无区间入流
Q下,t Q上,t QL
•
河段有区间入流 q
Q下,t Q上,t QL q
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第二节
短期洪水预报
式中
C0 C1 C2 1
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第四节
马斯京根法
第五章 水 文 预 假定几个不同的x值，作出某次洪水的Q’～W 关系。如x值假定得不合适，就会在Q’～W关系曲线 上出现绳套。如某一x符合要求，就表现出Q’～W关 系曲线为线性。根据曲线，其坡度为K值。作多次演
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
2. 马斯京根法及其槽蓄曲线方程
•
蓄量方程
S SQ下 x(SQ上 SQ下 )
S SQ下 x(SQ下 SQ上 )
SQ上 KQ上
SQ下 KQ下
S K xQ上＋(1 x)Q下
Q' xQ上＋(1 x)Q下
三斗坪站洪峰 年．月．日．时 １９７４.６.１４.８ ６.２３.１７ ８.１.１７ ８.１３.８ ．．．
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水位Ｚ （m） 传播时间τ（h） 54.8 57.2 62.76 71.43 ．．． 30 27 31 17 ．．．
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第二节
短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
1. 基本原理
细化
•
t t (Q上,1 Q上, 2 ) (Q下,1 Q下, 2 )＝S 2 S1 2 2 S f (Q)
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短期洪水预报
第五章 水 文 预 报
2. 马斯京根法及其槽蓄曲线方程
• •
柱蓄：同一下断面水位稳定流水面线以下的蓄量 楔蓄：稳定流水面线与实际水面线之间的蓄量
算，取其平均值，即可得到本河段的x和K值
Q +q区 第五章 水 文 预 报 短期洪水预报 q区 Ｑ上＋ S Q’(m3/s) Ｑ下 第二节 q区 上 △S -Q下 (m3/s) · 12 3 3 3 3 3 (m3/s) · 12h x=0.2 x=0.3 （月.日.时） （m /s） (m /s) (m /s) (m /s) (m /s) h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 75 75 0 75 0 0 75 75 ７ .１ .０ 80 37 407 327 164 164 145 178 ７.１.１２ 370 1620 440 73 1693 1253 790 954 691 816 ７ .２ .０ 1680 110 2320 640 947 1901 1810 1870 ７.２.１２ 2210 2290 2150 73 2363 231 427 2328 2190 2210 ７ .３ .０ 2280 37 1867 -413 -100 2228 2200 2160 ７.３.１２ 1830 1220 1680 0 1220 -460 -437 1791 1590 1540 ７ .４ .０ 1270 830 -440 -450 1341 1180 1140 ７.４.１２ 830 610 880 610 -270 -355 986 826 799 ７ .５ .０ 680 480 -200 -235 751 640 620 ７.５.１２ 480 390 550 380 -160 -180 571 518 502 ７ .６ .０ 450 330 -120 -140 431 426 414 ７.６.１２ 330 300 400 300 -100 -110 321 380 370 ７ .７ .０ 340 260 -80 -90 231 324 316 ７.７.１２ 260 230 290 230 -60 -70 161 278 272 ７ .８ .０ 250 200 -50 -55 106 240 235 ７.８.１２ 200 180 220 180 -40 -45 61 212 208 ７ .９ .０ 200 160 -40 -40 21 192 188 ７.９.１２ 160 工 时间 程 水 文Ｑ 学 上
洋口 建瓯 20000 沙县 南平 上游三站合成流量(m3/s）
Q下,t f ( (Q上,i ,t ti )
i 1
n
15000
10000
5000 南平站流量 5000 10000 15000 20000
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四、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
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