第五章水文預(yù)報(bào)研究水文現(xiàn)象的客觀規(guī)律，利用現(xiàn)時(shí)已經(jīng)掌握的水文、氣象資料，預(yù)報(bào)水文要素未來(lái)變化過(guò)程

短期洪水預(yù)報(bào)枯水預(yù)報(bào)施工水文預(yù)報(bào)水文實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)方法重點(diǎn)第一節(jié)概述第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)第三節(jié)洪水實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)第四節(jié)水文預(yù)報(bào)精度第五節(jié)施工水文預(yù)報(bào)目錄第一節(jié)概述一、水文預(yù)報(bào)的重要作用

可靠的洪水預(yù)報(bào)對(duì)防止洪水災(zāi)害具有特別重要的作用可以利用洪水預(yù)報(bào)，使上游來(lái)的洪水與區(qū)間洪水的高峰段彼此錯(cuò)開（稱錯(cuò)峰），大大減低下游的洪峰和洪水災(zāi)害洪水預(yù)報(bào)還可較好地解決水庫(kù)防洪與興利的矛盾，在預(yù)報(bào)的洪水未進(jìn)庫(kù)之前，先打開泄洪閘門騰空一部分庫(kù)容，以便洪水來(lái)臨時(shí)能蓄存更多的水量；當(dāng)洪水即將結(jié)束時(shí)，預(yù)知近期沒有很大的洪水入庫(kù)，則可超蓄洪水尾部的一些水量，用于多發(fā)電、多灌溉，使現(xiàn)有工程發(fā)揮更多的效益第一節(jié)概述二、水文預(yù)報(bào)的分類

按預(yù)報(bào)的項(xiàng)目徑流預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)的要素主要是水位和流量，水位預(yù)報(bào)指的是水位高程及其出現(xiàn)時(shí)間；流量預(yù)報(bào)則是流量的大小、漲落時(shí)間及其過(guò)程。徑流預(yù)報(bào)又可分洪水預(yù)報(bào)和枯水預(yù)報(bào)冰情預(yù)報(bào)：冰情預(yù)報(bào)是利用影響河流冰情的前期氣象因子,預(yù)報(bào)流凌開始、封凍與開凍日期,冰厚、冰壩及凌汛最高水位等沙情預(yù)報(bào)：沙情預(yù)報(bào)則是根據(jù)河流的水沙相關(guān)關(guān)系,結(jié)合流域下墊面因素,預(yù)報(bào)年、月和一次洪水的含沙量及其過(guò)程水質(zhì)預(yù)報(bào)：預(yù)測(cè)河流中污染物遷移轉(zhuǎn)化的時(shí)空變化過(guò)程施工水文預(yù)報(bào)：在工程施工期間要進(jìn)行的特殊預(yù)報(bào)項(xiàng)目第一節(jié)概述二、水文預(yù)報(bào)的分類

按預(yù)見期的長(zhǎng)短短期水文預(yù)報(bào)：主要由水文要素作出的預(yù)報(bào)中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)：包括氣象預(yù)報(bào)性質(zhì)在內(nèi)的水文預(yù)報(bào)第一節(jié)概述三、水文預(yù)報(bào)工作的基本程序制定預(yù)報(bào)方案分析預(yù)報(bào)要素的形成規(guī)律，建立由過(guò)去的觀測(cè)資料推算水文預(yù)報(bào)要素大小和出現(xiàn)時(shí)間的一整套計(jì)算方法，即水文預(yù)報(bào)方案制定的方案按國(guó)家《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》要求的允許誤差進(jìn)行評(píng)定和檢驗(yàn)第一節(jié)概述三、水文預(yù)報(bào)工作的基本程序進(jìn)行作業(yè)預(yù)報(bào)將現(xiàn)時(shí)發(fā)生的水文氣象信息，經(jīng)過(guò)預(yù)報(bào)方案算出即將發(fā)生的水文預(yù)報(bào)要素大小和出現(xiàn)時(shí)間，及時(shí)將信息發(fā)布出去，這個(gè)過(guò)程稱為作業(yè)預(yù)報(bào)若現(xiàn)時(shí)水文氣象信息是通過(guò)自動(dòng)化采集、自動(dòng)傳送到預(yù)報(bào)中心的計(jì)算機(jī)內(nèi),由計(jì)算機(jī)直接按存儲(chǔ)的水文預(yù)報(bào)模型程序計(jì)算出預(yù)報(bào)結(jié)果。這樣的作業(yè)預(yù)報(bào)稱為聯(lián)機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)水文預(yù)報(bào)第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)一、河段中的洪水波運(yùn)動(dòng)洪水波流域上大量降水后,產(chǎn)生的凈雨沿坡地迅速匯集,注入河槽,由于降雨量時(shí)空分布不均勻、河網(wǎng)干支流和分布形狀的不同，以及水流匯集速度的快慢，河道接納的水量沿程不同，使河道沿程水面發(fā)生高低起伏的一種波動(dòng),稱為洪水波第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)一、河段中的洪水波運(yùn)動(dòng)附加比降穩(wěn)定時(shí)落洪時(shí)漲洪時(shí)第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)一、河段中的洪水波運(yùn)動(dòng)河段洪水波的傳播與變形洪水波展開：洪水波在傳播過(guò)程中,波長(zhǎng)不斷加大,波高不斷減小的現(xiàn)象稱為洪水波的展開洪水波扭曲：洪水波在傳播過(guò)程中,波前水量不斷向波后轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象稱為洪水波的扭曲第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)二、相應(yīng)水位法定義：根據(jù)河段洪水波運(yùn)動(dòng)和變形規(guī)律,利用河段上斷面的實(shí)測(cè)水位(流量),預(yù)報(bào)河段下斷面未來(lái)水位(流量)的方法,稱為相應(yīng)水位(流量)法1.基本原理相應(yīng)水位（流量）相應(yīng)水位（流量）是指在河段同次洪水過(guò)程線上，處于同一位相點(diǎn)上、下站的水位（流量）第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)相應(yīng)水位(流量)法的基本方程河段無(wú)區(qū)間入流河段有區(qū)間入流q第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)2.無(wú)支流河段的相應(yīng)水位預(yù)報(bào)簡(jiǎn)單的相應(yīng)水位法在制定相應(yīng)水位法的預(yù)報(bào)方案時(shí),一般采取水位過(guò)程線上的特征點(diǎn),如洪峰等,作出該特征點(diǎn)的相應(yīng)水位關(guān)系曲線與傳播時(shí)間曲線預(yù)報(bào)方案：根據(jù)上游站和下游站的實(shí)測(cè)水位過(guò)程線,摘錄相應(yīng)的特征點(diǎn)即洪峰水位值及其出現(xiàn)時(shí)間,并繪制相應(yīng)洪峰水位相關(guān)曲線及其傳播時(shí)間曲線作為預(yù)報(bào)方案作業(yè)預(yù)報(bào)：按t時(shí)上游出現(xiàn)的洪峰水位(Z上,t)，在(Z上,t～Z上,t+τ)曲線上查得(Z下,t+τ),在(Z上,t～τ)曲線上查得τ,從而預(yù)報(bào)出t+τ時(shí)下游將要出現(xiàn)的洪峰水位(Z下,t+τ)萬(wàn)縣站洪峰三斗坪站洪峰傳播時(shí)間τ（h）年．月．日．時(shí)水位Ｚ（m）年．月．日．時(shí)水位Ｚ（m）１９７４.６.１３.２112.4１９７４.６.１４.８54.830６.２２.１４116.74６.２３.１７57.227７.３１.１０123.78８.１.１７62.7631８.１２.１５137.21８.１３.８71.4317．．．．．．．．．．．．．．．第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)以下游站同時(shí)水位為參數(shù)的相應(yīng)水位法下游站同時(shí)水位Z下,t就是上游站水位Z上,t出現(xiàn)時(shí)刻的下游水位,它與Z上,t一起能反映t時(shí)刻的水面比降變化,同時(shí)也間接地反映區(qū)間入流和斷面沖淤以及回水頂托等因素的影響預(yù)報(bào)方案：制作預(yù)報(bào)方案時(shí)，以下游站同時(shí)水位Z下,t為參數(shù)作等值線,分別繪制Z上,t~Z下,t~Z下,t+τ和Z上,t~Z下,t~τ相關(guān)曲線作業(yè)預(yù)報(bào)：按t時(shí)刻的水位Z上,t及Z下,t，查得Z下,t+τ和τ，從而預(yù)報(bào)出t+τ時(shí)下游將要出現(xiàn)的洪峰水位Z上,t+τ

第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)以上游站漲差為參數(shù)的水位相關(guān)法洪水波通過(guò)某一斷面時(shí),波前的附加比降為正,使?jié)q水過(guò)程的漲率ΔZ上/Δt為正;波后的附加比降為負(fù),使落水過(guò)程的漲率為負(fù)。因此,水位(流量)過(guò)程線的漲(落)率在很大程度上反映了附加比降和水面比降的大小作業(yè)預(yù)報(bào)：已知t時(shí)刻的Z上,t(或Z下,t)、ΔZ上(或ΔQ上)，在圖上查出預(yù)報(bào)的下游水位Z下,t+τ

和預(yù)見期為第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)三、合成流量法在有支流匯入的河段，按照上游干、支流各站的傳播時(shí)間，把各站同時(shí)刻到達(dá)下游站的流量疊加起來(lái)得合成流量，然后建立合成流量與下游站相應(yīng)流量的關(guān)系曲線，進(jìn)行預(yù)報(bào)的方法稱為合成流量法上游三站合成流量(m3/s）5000100001500020000建甌南平沙縣洋口5000100001500020000南平站流量第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)四、流量演算法流量演算法是在圣維南方程組簡(jiǎn)化的基礎(chǔ)上,利用河槽的水量平衡方程替代連續(xù)性方程,用河段的蓄泄關(guān)系替代動(dòng)力方程,然后聯(lián)立求解,將河段的入流過(guò)程演算為出流過(guò)程的方法水量平衡方程槽蓄方程1.基本原理第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)1.基本原理細(xì)化第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)2.馬斯京根法及其槽蓄曲線方程柱蓄：同一下斷面水位穩(wěn)定流水面線以下的蓄量楔蓄：穩(wěn)定流水面線與實(shí)際水面線之間的蓄量第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)2.馬斯京根法及其槽蓄曲線方程蓄量方程第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)3.馬斯京根流量演算方程式中第四節(jié)馬斯京根法思路：假定幾個(gè)不同的x值，作出某次洪水的Q’～W關(guān)系。如x值假定得不合適，就會(huì)在Q’～W關(guān)系曲線上出現(xiàn)繩套。如某一x符合要求，就表現(xiàn)出Q’～W關(guān)系曲線為線性。根據(jù)曲線，其坡度為K值。作多次演算，取其平均值，即可得到本河段的x和K值試算法確定x、K值第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)時(shí)間Ｑ上

Ｑ下

q區(qū)

Ｑ上＋q區(qū)

Q上+q區(qū)-Q下

△SSQ’(m3/s)（月.日.時(shí)）（m3/s）(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)(m3/s)·12h

(m3/s)·12h

x=0.2x=0.312345678910７.１.０75750750

07575７.１.１２3708037407327164164145178７.２.０16204407316931253790954691816７.２.１２221016801102320640947190118101870７.３.０22902150732363231427232821902210７.３.１２18302280371867-413-100222822002160７.４.０1220168001220-460-437179115901540７.４.１２8301270

830-440-450134111801140７.５.０610880

610-270-355986826799７.５.１２480680

480-200-235751640620７.６.０390550

380-160-180571518502７.６.１２330450

330-120-140431426414７.７.０300400

300-100-110321380370７.７.１２260340

260-80-90231324316７.８.０230290

230-60-70161278272７.８.１２200250

200-50-55106240235７.９.０180220

180-40-4561212208７.９.１２160200

160-40-4021192188第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)馬斯京根法試算實(shí)例時(shí)間Ｑ上

C0Q上,2C1Q上,1C2Q下,1Ｑ下,2

（月．日．時(shí)）(1)(2)(3)(4)(5)(6)６.１０.１２250

250６.１１.０3107213558265６.１１.１２50011616761344６.１２.０156036026979708６.１２.１２16803888391641391６.１３.０13603149043211539６.１３.１２10902527323561340６.１４.０8702015863101097６.１４.１２730169468253890６.１５.０6401483983206747６.１５.１２560129344173646６.１６.０500116301149566第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)非線性問(wèn)題馬法的基礎(chǔ)是假定河槽蓄量和流量成線性關(guān)系，但在天然河道中，受洪水波的傳播和河道斷面、比降、糙率等因素影響，波速是非恒定的。因此，馬法中反映河槽調(diào)蓄作用的流量演算常數(shù)K、x和l均不為常數(shù)，產(chǎn)生非線性問(wèn)題第二節(jié)短期洪水預(yù)報(bào)4.馬斯京根法中幾個(gè)問(wèn)題的分析6