水文预报多媒体课件陕西第三期水文培训班课件.ppt

1、水文预报水文预报课程多媒体课件课程多媒体课件扬州大学水利科学与工程学院扬州大学水利科学与工程学院二二0一一年九月一一年九月 在在水文学原理水文学原理课程中我们曾经介绍过：根据研究任务的课程中我们曾经介绍过：根据研究任务的不同，水文学可以分为以下几门学科：不同，水文学可以分为以下几门学科：水利计算水文分析与计算水文水利计算水文预报水文测验与资料整编水文学水文学 其中水文分析与计算和水文预报都是解决其中水文分析与计算和水文预报都是解决“预报预报”性质的任务，有其统一的一面，但性质的任务，有其统一的一面，但是另一方面，由于它们所提供的预见期极不相同，水文计算要求预估未来几十年甚至上百是另一方面，由于

2、它们所提供的预见期极不相同，水文计算要求预估未来几十年甚至上百年的情况；而水文预报通常只能预报未来几天或一个月的情况，当然长期水文预报的预见年的情况；而水文预报通常只能预报未来几天或一个月的情况，当然长期水文预报的预见期一般不超过一年。因而使两者有所区别，从而形成了水文与水资源工程专业的两门专业期一般不超过一年。因而使两者有所区别，从而形成了水文与水资源工程专业的两门专业课程：水文预报；水文分析与计算。其中水文预报课程主要是利用水文现象变化的确定性课程：水文预报；水文分析与计算。其中水文预报课程主要是利用水文现象变化的确定性规律来解决实际问题；而水文分析与计算课程主要是利用水文现象变化的统计规

3、律来解决规律来解决实际问题；而水文分析与计算课程主要是利用水文现象变化的统计规律来解决实际问题。实际问题。课程概况及主要内容课程概况及主要内容 水文预报是水文与水资源工程专业的一门专业课，是研究分水文预报是水文与水资源工程专业的一门专业课，是研究分析、运用水文规律，预报未来水文情势的析、运用水文规律，预报未来水文情势的 一门应用学科。内容以河一门应用学科。内容以河流、水库短期洪水预报常用的相应水位、流量演算、降雨径流和水流、水库短期洪水预报常用的相应水位、流量演算、降雨径流和水库水位流量预报的基本原理和方法为主。主要内容有：库水位流量预报的基本原理和方法为主。主要内容有：一、河段洪水预报一、河

4、段洪水预报二、降雨产流量预报二、降雨产流量预报三、流域汇流预报三、流域汇流预报四、实时洪水预报四、实时洪水预报五、降雨径流流域模型五、降雨径流流域模型七、水库水文预报七、水库水文预报八、水文预报误差和精度评定八、水文预报误差和精度评定六、枯季径流预报与旱情分析六、枯季径流预报与旱情分析第一章第一章 绪论绪论 在绪论中主要介绍以下几个方面的内容：在绪论中主要介绍以下几个方面的内容：1 1、水文预报的任务和内容；、水文预报的任务和内容；2 2、水文预报的作用；、水文预报的作用；3 3、我国的水文情报预报工作及预报技术的发展；、我国的水文情报预报工作及预报技术的发展；4 4、水文预报的学习方法、水文

5、预报的学习方法一、水文预报的任务和内容一、水文预报的任务和内容 水文预报水文预报是对自然界各种水体未来的水文现象及其变化进是对自然界各种水体未来的水文现象及其变化进行预报。它的任务就是分析研究水文现象的演变规律和水文预报技行预报。它的任务就是分析研究水文现象的演变规律和水文预报技术、预报方法，从而迅速地、准确地提供水文现象的定量或定性预术、预报方法，从而迅速地、准确地提供水文现象的定量或定性预报。所以水文预报的内容是相当广泛的。报。所以水文预报的内容是相当广泛的。按水体在地球上所处空间位置的不同水文预报可分为：按水体在地球上所处空间位置的不同水文预报可分为：海洋水文预报海洋水文预报 陆地水文预

6、报陆地水文预报 而陆地水文预报又以预报对象的不同可分为：而陆地水文预报又以预报对象的不同可分为：径流预报径流预报 冰情预报冰情预报 泥沙预报泥沙预报 水质预报水质预报 台风暴潮预报台风暴潮预报 与农业生产有关的墒情预报与农业生产有关的墒情预报 水文预报按预见期的长短可分为：水文预报按预见期的长短可分为：短期水文预报短期水文预报 中长期水文预报中长期水文预报 短期水文预报短期水文预报是指预报的现象正在发生或出现过程中所作是指预报的现象正在发生或出现过程中所作的预报。（降雨径流预报）的预报。（降雨径流预报）我国是以雨洪径流为主的国家，以我国是以雨洪径流为主的国家，以短期的雨洪径流预报短期的雨洪径流

7、预报的开展的开展最普遍。所以本教材根据我国的实际情况和教学大纲的要求，也以最普遍。所以本教材根据我国的实际情况和教学大纲的要求，也以此为主要内容。此为主要内容。而短期的雨洪径流预报包括：而短期的雨洪径流预报包括：河段洪水预报、降雨径流预报、河段洪水预报、降雨径流预报、水库水位流量预报。水库水位流量预报。短期雨洪径流预报包括短期雨洪径流预报包括 水库水位流量预报径流过程预报产流量预报降雨径流预报河道流量演算法相应水位（流量）法河段洪水预报 所以将主要介绍本教材的第二章、第三、第四章、第五章、第所以将主要介绍本教材的第二章、第三、第四章、第五章、第十章；而第六章、第七章、第八章仅作一般介绍。十章；

8、而第六章、第七章、第八章仅作一般介绍。二、水文预报的作用二、水文预报的作用 水文预报是为国民经济和水利建设服务的一项基本工作，在以下水文预报是为国民经济和水利建设服务的一项基本工作，在以下三个方面起着很重要的作用：三个方面起着很重要的作用：防汛抗旱防汛抗旱 合理利用水资源合理利用水资源 充分发挥工程效益充分发挥工程效益 1 1、水文预报在防汛斗争中起着耳目和参谋作用。、水文预报在防汛斗争中起着耳目和参谋作用。2 2、水文预报不仅在防洪中是不可缺少的，对已建成的水利工程水文预报不仅在防洪中是不可缺少的，对已建成的水利工程的管理运用也是不可缺少的，只有依靠水文预报，才能做到在各用的管理运用也是不可

9、缺少的，只有依靠水文预报，才能做到在各用水部门及地区之间合理分配水资源，取得最大的社会经济效益。水部门及地区之间合理分配水资源，取得最大的社会经济效益。3 3、水文预报还从多方面直接为国民经济、国防部门服务。、水文预报还从多方面直接为国民经济、国防部门服务。随着社会主义经济建设的发展和水资源的开发利用、保护工作的随着社会主义经济建设的发展和水资源的开发利用、保护工作的不断深入，水文预报将应用得更为广泛，其作用也将更加明显。不断深入，水文预报将应用得更为广泛，其作用也将更加明显。目前我国防洪体系的建设中水文预报所占据的位置愈来愈突出。目前我国防洪体系的建设中水文预报所占据的位置愈来愈突出。防洪体

10、系建设防洪体系建设 洪水保险偿政策建立蓄滞洪区运用的补系统（防洪预报）建设防洪调度决策支持非工程措施工程措施 因为我国现行的治水政策有了重大的调整：因为我国现行的治水政策有了重大的调整：从传统工程水利从传统工程水利资源水利转变；从传统水利资源水利转变；从传统水利现代水利、可现代水利、可持续发展水利转变。持续发展水利转变。三、我国的水文情报预报工作及预报技术的发展三、我国的水文情报预报工作及预报技术的发展 我们通常所说的我们通常所说的水文情报预报工作（简称水情工作）水文情报预报工作（简称水情工作）包括两部包括两部分：分：已出现的水文情况的报汛工作；未来水文情况的预报工作。已出现的水文情况的报汛工

11、作；未来水文情况的预报工作。而而第一部分工作是后一部分工作的基础。因为预报必须根据已出现的第一部分工作是后一部分工作的基础。因为预报必须根据已出现的水文、气象情况来推断，因此报汛工作是开展预报工作必不可少的水文、气象情况来推断，因此报汛工作是开展预报工作必不可少的依据。依据。现在从中央到各省（市、自治区）、各大流域机构、各水利水现在从中央到各省（市、自治区）、各大流域机构、各水利水电工程单位都成立了防汛指挥机构，建立了水情自动测报系统和防电工程单位都成立了防汛指挥机构，建立了水情自动测报系统和防洪决策支持系统，在设备、技术、方法上及技术队伍与水平上，都洪决策支持系统，在设备、技术、方法上及技术

12、队伍与水平上，都有了很大发展和提高。有了很大发展和提高。我国的水文预报工作是从解放初期开始的，从一开始我国的水我国的水文预报工作是从解放初期开始的，从一开始我国的水文工作者就注意学习国外的经验，并结合我国的具体情况加以研究文工作者就注意学习国外的经验，并结合我国的具体情况加以研究和利用，经过多年实践，对于一些常用方法，如和利用，经过多年实践，对于一些常用方法，如相应水位（流量）相应水位（流量）法、流量演算法、单位线法，法、流量演算法、单位线法，都从物理成因依据上作了深入的探都从物理成因依据上作了深入的探讨，并作出适合我国水文特点的改进。多年来，在对从国外引进的讨，并作出适合我国水文特点的改进。

13、多年来，在对从国外引进的水文流域模型进行研究的同时，提出了符合我国特点的流域水文模水文流域模型进行研究的同时，提出了符合我国特点的流域水文模型，并通过实践不断加以改进和完善型，并通过实践不断加以改进和完善-新安江模型。新安江模型。系统理论及其数学模型以及计算机技术的发展，为水文预报方系统理论及其数学模型以及计算机技术的发展，为水文预报方法开辟了一条广阔的应用技术途径。这种宏观的系统分析方法与微法开辟了一条广阔的应用技术途径。这种宏观的系统分析方法与微观的成因分析的方法相结合将会是现代水文预报技术一个新的发展观的成因分析的方法相结合将会是现代水文预报技术一个新的发展方向。方向。四、水文预报的学习

14、方法四、水文预报的学习方法 水文预报是研究和运用水文规律，预报未来水文情况的一门应水文预报是研究和运用水文规律，预报未来水文情况的一门应用性学科。用性学科。分析研究水文现象的演变规律，就能找到相应的预报方分析研究水文现象的演变规律，就能找到相应的预报方法。水文现象的演变具有法。水文现象的演变具有确定性的规律，确定性的规律，也具有也具有统计性规律。统计性规律。根据根据水文现象的确定性的规律就可以采用水文现象的确定性的规律就可以采用成因分析的方法；成因分析的方法；根据水文现根据水文现象的统计规律就可以象的统计规律就可以在成因分析的基础上采用统计相关的方法。在成因分析的基础上采用统计相关的方法。目目

15、前这两种方法在水文预报中的应用也各有侧重，并不截然分开。例前这两种方法在水文预报中的应用也各有侧重，并不截然分开。例如对于如对于短期洪水预报则主要采用成因分析的方法，并辅以数理统计短期洪水预报则主要采用成因分析的方法，并辅以数理统计法。对于中长期预报则以统计相关法为主。法。对于中长期预报则以统计相关法为主。所以学习水文预报，就所以学习水文预报，就是是学习对水文规律的分析计算原理和方法，以便结合具体流域、河学习对水文规律的分析计算原理和方法，以便结合具体流域、河段或水库的条件，编制水文预报方案和运用方案作预报。段或水库的条件，编制水文预报方案和运用方案作预报。为此通过为此通过学习不仅需要掌握水文

16、预报所阐述的基本原理和方法，还要学会对学习不仅需要掌握水文预报所阐述的基本原理和方法，还要学会对本专业各门课程知识的综合运用，培养分析问题的能力。另外整个本专业各门课程知识的综合运用，培养分析问题的能力。另外整个水文预报科学是人们在实践中对水文规律本质认识的步步深入发展水文预报科学是人们在实践中对水文规律本质认识的步步深入发展起来的（因为水文规律是许多因素综合影响的产物）。起来的（因为水文规律是许多因素综合影响的产物）。所以在学习所以在学习水文预报的过程中要勤于思考、敢于创新。水文预报的过程中要勤于思考、敢于创新。第二章第二章 河段洪水预报河段洪水预报 河段洪水预报河段洪水预报在洪水发生的过程

17、中，根据河段上断面刚刚在洪水发生的过程中，根据河段上断面刚刚出现的洪水情况（用水位或流量表示），来预报下游断面将要出现出现的洪水情况（用水位或流量表示），来预报下游断面将要出现的洪水情况（水位或流量）。的洪水情况（水位或流量）。常用的河段洪水预报方法有：常用的河段洪水预报方法有：相应水位（流量）法相应水位（流量）法 流量演算法流量演算法第一节第一节 洪水波概述洪水波概述 一、洪水波的形成和运动一、洪水波的形成和运动 降雨后，流域内产生的径流向河网汇集，流域各处的降水和产流降雨后，流域内产生的径流向河网汇集，流域各处的降水和产流通常是不均匀的，注入河网的水量也不相同。通常是不均匀的，注入河网的水

18、量也不相同。在径流大量集中的河在径流大量集中的河段，河槽内水量迅速增加形成洪水波，增加的水量向下游传播，称段，河槽内水量迅速增加形成洪水波，增加的水量向下游传播，称为洪水波的运动。为洪水波的运动。ABCD （1 1）波体：）波体：在原稳定流水面上增加（附加）在原稳定流水面上增加（附加）的水体，如的水体，如ABCDAABCDA。（2 2）波峰：）波峰：波体轮廓线上的最高点（水深波体轮廓线上的最高点（水深 最大的点最大的点B B）。）。（3 3）波高：）波高：波体轮廓线上的波峰相对于稳定流波体轮廓线上的波峰相对于稳定流水面的高度。如水面的高度。如BDBD（4 4）波前：）波前：以波峰为界，波峰之前

19、的称为波前。如以波峰为界，波峰之前的称为波前。如BCDBBCDB（5 5）波后）波后：以波峰为界，波峰之后的称为波后。如：以波峰为界，波峰之后的称为波后。如BADBBADB（6 6）波长：）波长：波体与稳定流水面交界的水流方向的长度称为洪水波波长。如波体与稳定流水面交界的水流方向的长度称为洪水波波长。如ACAC（7 7）附加比降：）附加比降：洪水波水面相对于稳定流水面的比降。附加比降可近似地用洪水波的洪水波水面相对于稳定流水面的比降。附加比降可近似地用洪水波的水水面比降和稳定流水面比降的差值来表示。即面比降和稳定流水面比降的差值来表示。即0iii 附加比降可正可负，涨洪时，即对于波前，附加比降

20、为正；落洪时，即对于波后，附加比降可正可负，涨洪时，即对于波前，附加比降为正；落洪时，即对于波后，附加比降为负。附加比降为负。（8 8）位相：）位相：洪水波轮廓线上的每一点都占据一定的相对位置，这就是洪水波位相的概念。洪水波轮廓线上的每一点都占据一定的相对位置，这就是洪水波位相的概念。（9 9）相应流量（传播流量）：）相应流量（传播流量）：由水力学可知，洪水波的每一个位相都相应于一定的流量，由水力学可知，洪水波的每一个位相都相应于一定的流量，这种相应于一定位相的流量称为相应流量，又称传播流量。这种相应于一定位相的流量称为相应流量，又称传播流量。（1010）波速：）波速：洪水波波体上某一位相点沿

21、河道的运动速度称为该位相点的波速，或者说洪水波波体上某一位相点沿河道的运动速度称为该位相点的波速，或者说相应流量沿河道的运动速度即为波速。相应流量沿河道的运动速度即为波速。dtdxCk 洪水波流经测站断面时，首先通过断面的是波前部分，此时断洪水波流经测站断面时，首先通过断面的是波前部分，此时断面水位持续上升，至波峰到达断面出现洪峰水位为止，接着是波后面水位持续上升，至波峰到达断面出现洪峰水位为止，接着是波后部分通过，水位逐渐下降，部分通过，水位逐渐下降，在测站断面处可测到一个从涨到落的洪在测站断面处可测到一个从涨到落的洪水过程。水过程。洪水波的波前部分相当于过程线的涨洪段，波后部分相当洪水波的

22、波前部分相当于过程线的涨洪段，波后部分相当于落洪段，波峰通过时出现洪峰。于落洪段，波峰通过时出现洪峰。因此测站的实测水位（流量）过因此测站的实测水位（流量）过程线的形状可以大体反映在河段中传进的洪水波形状。程线的形状可以大体反映在河段中传进的洪水波形状。如果在河段上下游断面都来测定如果在河段上下游断面都来测定Zt并绘制在同一张图上，即并绘制在同一张图上，即可看出洪水波在无支流河段上传播时，形状会发生变化，即可看出洪水波在无支流河段上传播时，形状会发生变化，即发生洪发生洪水波的变形。水波的变形。而洪水波的变形表现为两种形态：而洪水波的变形表现为两种形态：即洪水波的展开与即洪水波的展开与扭曲。扭曲

23、。展开：展开：表现为洪水波在传播的过程中，波长不断增加，波高不表现为洪水波在传播的过程中，波长不断增加，波高不断减小。断减小。扭曲：扭曲：表现为洪水波在传播的过程中，波前部分不断缩短，而表现为洪水波在传播的过程中，波前部分不断缩短，而波后部分将不断增长，即波峰不断超前。波后部分将不断增长，即波峰不断超前。二、洪水波变形的原因二、洪水波变形的原因 经过分析，发现造成洪水波变形的原因有以下三个方面。经过分析，发现造成洪水波变形的原因有以下三个方面。1 1、洪水波本身的水力特性（或水流自身的水力特性）、洪水波本身的水力特性（或水流自身的水力特性）这是内因。这是内因。由于在流域各处汇入河槽形成洪水波的

24、径流是随时由于在流域各处汇入河槽形成洪水波的径流是随时间不断变化的，洪水波属于非恒定水流间不断变化的，洪水波属于非恒定水流。2 2、洪水波传进的边界条件、洪水波传进的边界条件河段特性河段特性 边界条件是指河底比降、河床糙率、过水断面的形态及其沿程边界条件是指河底比降、河床糙率、过水断面的形态及其沿程变化、沿岸地形、土壤性质及水文地质条件。变化、沿岸地形、土壤性质及水文地质条件。这是造成洪水波变形这是造成洪水波变形的外因，的外因，它使出现在不同河段的洪水波变形呈现各自的特点。它使出现在不同河段的洪水波变形呈现各自的特点。3 3、河段旁侧的入流、河段旁侧的入流 除了以上三方面的原因以外，当河段内有

25、引水或分洪，河段下除了以上三方面的原因以外，当河段内有引水或分洪，河段下游有回水或潮波顶托等，都会造成洪水波的变形。游有回水或潮波顶托等，都会造成洪水波的变形。综上所述，造成河段中洪水波变形的原因既有内因，也有外因。综上所述，造成河段中洪水波变形的原因既有内因，也有外因。内因是洪水波本身的水力特性；外因是河段特性、底水、区间入流、内因是洪水波本身的水力特性；外因是河段特性、底水、区间入流、引水或分洪、河段下游有回水或潮波顶托等。引水或分洪、河段下游有回水或潮波顶托等。三、洪水波运动的基本方程与洪水波的分类三、洪水波运动的基本方程与洪水波的分类 在无旁侧入流的河段，洪水波的演进与变形可以用圣维南

26、方程组描述。关于在无旁侧入流的河段，洪水波的演进与变形可以用圣维南方程组描述。关于洪水波的分类主要是依据动力方程中各项作用力的对比关系。可将洪水波分为洪水波的分类主要是依据动力方程中各项作用力的对比关系。可将洪水波分为四类：四类：运动波、扩散波、惯性波以及动力波。运动波、扩散波、惯性波以及动力波。1 1、运动波：、运动波：忽略惯性项以及附加比降项。其水位流量关系为单值关系，其忽略惯性项以及附加比降项。其水位流量关系为单值关系，其相应流量在传播过程中不发生衰减，即不发生坦化变形，但会发生扭曲变形。相应流量在传播过程中不发生衰减，即不发生坦化变形，但会发生扭曲变形。这种洪水波通常发生在河流上游和河

27、底比降较大的山区性河流。这种洪水波通常发生在河流上游和河底比降较大的山区性河流。2 2、扩散波：、扩散波：忽略惯性项。其水位流量关系为绳套曲线，其相应流量在传播忽略惯性项。其水位流量关系为绳套曲线，其相应流量在传播过程中发生衰减，即有坦化变形，又有扭曲变形。它是一般河流中常见的洪水波过程中发生衰减，即有坦化变形，又有扭曲变形。它是一般河流中常见的洪水波形式。形式。3 3、惯性波（又称重力波）：、惯性波（又称重力波）：忽略忽略 和和 ，只考虑惯性项和附加比降项。在，只考虑惯性项和附加比降项。在水库中的洪水波可看成是惯性波。水库中的洪水波可看成是惯性波。0ifi 4 4、动力波：、动力波：动力方程

28、中的任何一项都不能忽略。对于河流的中下游以及平动力方程中的任何一项都不能忽略。对于河流的中下游以及平原河道，由于原河道，由于 较小，附加比降和惯性影响相对较大，不能忽略任何一项，需要较小，附加比降和惯性影响相对较大，不能忽略任何一项，需要用动力波求解洪水波运动。用动力波求解洪水波运动。0i第二节第二节 相应水位（流量）法相应水位（流量）法 相应水位（流量）法是大流域的中下游河段广泛采用的一种河段洪水预报的相应水位（流量）法是大流域的中下游河段广泛采用的一种河段洪水预报的方法。方法。一、相应水位（流量）法的依据一、相应水位（流量）法的依据 洪水波在传播的过程中会发生洪水波在传播的过程中会发生展开

29、展开和和扭曲扭曲变形，正是由于产生变形，变形，正是由于产生变形，使河使河段上下游站的洪水过程具有相应而又不相同的现象。段上下游站的洪水过程具有相应而又不相同的现象。利用这种现象可以由已知利用这种现象可以由已知的河段上游站的洪水过程来预报下游站的洪水过程。另外在实际预报时，并不的河段上游站的洪水过程来预报下游站的洪水过程。另外在实际预报时，并不需要预报整个洪水波在某一时刻沿程的水力要素，只要根据上游站某时刻已出需要预报整个洪水波在某一时刻沿程的水力要素，只要根据上游站某时刻已出现的水位（流量），来推求下游站未来某时刻的水位（流量）。由此引出现的水位（流量），来推求下游站未来某时刻的水位（流量）。

30、由此引出相应相应水位（流量）的概念。水位（流量）的概念。相应水位（流量）相应水位（流量）沿河传进的洪水波的某一个位相点，先后经过河段上沿河传进的洪水波的某一个位相点，先后经过河段上下游站时所测得的水位或流量。相应流量在传播的过程中要发生变化，并引起相下游站时所测得的水位或流量。相应流量在传播的过程中要发生变化，并引起相应水位的变化。因此在外界条件不变的情况下应水位的变化。因此在外界条件不变的情况下，研究相应水位关系的实质是研究，研究相应水位关系的实质是研究其相应流量在河段传播过程中流量值和传播速度值的变化规律，而造成洪水波变其相应流量在河段传播过程中流量值和传播速度值的变化规律，而造成洪水波变

31、形的内因和外因是造成相应流量及其传播速度变化的原因。也就是要分析造成洪形的内因和外因是造成相应流量及其传播速度变化的原因。也就是要分析造成洪水波变形的具体原因。水波变形的具体原因。如果洪水波在传进的过程中没有展开，即各位相水流断面的流量没有衰减，如果洪水波在传进的过程中没有展开，即各位相水流断面的流量没有衰减，属于运动波传进，并且河段没有旁侧入流，则上下游相应流量的关系为：属于运动波传进，并且河段没有旁侧入流，则上下游相应流量的关系为：)1(ttQQ上，下，如果洪水波属于扩散波传进，但无区间入流，则洪水波各位相的流量沿程发如果洪水波属于扩散波传进，但无区间入流，则洪水波各位相的流量沿程发生衰减

32、。在退水期，因涨水期滞蓄在河槽中的水量泄出，又可能使流量在传进的生衰减。在退水期，因涨水期滞蓄在河槽中的水量泄出，又可能使流量在传进的过程中逐渐加大，所以上下游相应流量的关系为过程中逐渐加大，所以上下游相应流量的关系为:)2(QQQtt上，下，实际上，河段旁侧总是有区间入流的。若计及区间入流，那么上式就变为：实际上，河段旁侧总是有区间入流的。若计及区间入流，那么上式就变为：)3(tttqQQQ上，下，对于河段的上游站不止一个的多支流河段，若不计各河来水的相互干扰顶托对于河段的上游站不止一个的多支流河段，若不计各河来水的相互干扰顶托作用，可将上游各站流量组合为合成流量，作为只有一处入流来处理，仍

33、按（作用，可将上游各站流量组合为合成流量，作为只有一处入流来处理，仍按（3）式可写为：式可写为：)4(1tnititqQQQi，上下，相应水位（流量）法就是以上面各式为物理依据，用上下游站的实测流量或相应水位（流量）法就是以上面各式为物理依据，用上下游站的实测流量或水位资料建立相关关系的方法。这种相关关系可表示为：水位资料建立相关关系的方法。这种相关关系可表示为：)5()(tttqiQfQ、上，下，这种方法只着眼于洪水波某一位相水流断面的流量变化，并用相关关系来表这种方法只着眼于洪水波某一位相水流断面的流量变化，并用相关关系来表示，因此这种方法是经验性的，不能符合严格的水量平衡关系。示，因此这

34、种方法是经验性的，不能符合严格的水量平衡关系。二、相应水位（流量）法二、相应水位（流量）法 在实际工作中，用相应水位（流量）法预报需要解决两个问题：在实际工作中，用相应水位（流量）法预报需要解决两个问题：1、下游站水位（流量）的预报；、下游站水位（流量）的预报；2、上下游站之间传播时间的预报。、上下游站之间传播时间的预报。要解决第一个问题除如何处理主要影响因素要解决第一个问题除如何处理主要影响因素 外，还必须考虑水位流外，还必须考虑水位流量关系对相应水位的影响，量关系对相应水位的影响，要解决第二个问题必须解决要解决第二个问题必须解决传播时间传播时间 的确的确定。tqi、是相应水位（流量）在河段

35、中的传播时间。它是预报方案的预见期，取决是相应水位（流量）在河段中的传播时间。它是预报方案的预见期，取决于点波速和河段长，即于点波速和河段长，即 。其中。其中 反映洪水波变形的速率，它与断面平均反映洪水波变形的速率，它与断面平均流速流速V有一定的关系。有一定的关系。；kClkCVCkVl 在实际工作中，常从实测的上、下游站洪水过程线中摘取同位相的特征点在实际工作中，常从实测的上、下游站洪水过程线中摘取同位相的特征点（峰、谷、涨落率转折点），计算其在上、下游站先后出现的时间差，作为相应（峰、谷、涨落率转折点），计算其在上、下游站先后出现的时间差，作为相应流量的实际传播时间。流量的实际传播时间。对

36、于运动波，可建立相应流量与对于运动波，可建立相应流量与 的关系。对于扩散波，可以在此关系中加的关系。对于扩散波，可以在此关系中加入反映洪水波变形的主要因素为参数，建立三变数的相关图。它的基本形式为：入反映洪水波变形的主要因素为参数，建立三变数的相关图。它的基本形式为：)6()(ttqiQf、上 当需要预报水位时，同样可以建立上、下游站经验关系，它的基本形式为：当需要预报水位时，同样可以建立上、下游站经验关系，它的基本形式为：)7()(tttqiZfZ、，上下，)8()(ttqiZf、，上 三、无支流河段的相应水位（流量）预报三、无支流河段的相应水位（流量）预报 无支流河段无支流河段是指上下游两

37、站之间无较大支流汇入，并且区间来水量与是指上下游两站之间无较大支流汇入，并且区间来水量与上游来水量的比值比较小的河段。上游来水量的比值比较小的河段。（一）相应洪峰水位（流量）预报（一）相应洪峰水位（流量）预报 进行相应洪峰水位（流量）预报时所依据的经验相关关系的基本形式为：进行相应洪峰水位（流量）预报时所依据的经验相关关系的基本形式为：)(ttmtmqiQfQ、上，下，)(ttmqiQf、上)(ttmtmqiZfZ、，上下，)(ttmqiZf、，上 由此可以看出，解决相应洪峰水位（流量）预报的关键是如何处理洪水波变由此可以看出，解决相应洪峰水位（流量）预报的关键是如何处理洪水波变形的内因形的内

38、因 和外因和外因 对相应水位（流量）的影响。对相应水位（流量）的影响。itq 1 1、上、下游站相应洪峰水位（流量）关系、上、下游站相应洪峰水位（流量）关系 适用条件适用条件洪水波变形不显著（即洪水波变形不显著（即 不大），区间入流影响不大（即不大），区间入流影响不大（即较小），河道断面稳定的河段。较小），河道断面稳定的河段。此种情况的洪水波近似地属于运动波。此种情况的洪水波近似地属于运动波。此时相应此时相应水位（流量）关系为单一直线（或曲线）。水位（流量）关系为单一直线（或曲线）。制作预报方案时就是采用上、下游站制作预报方案时就是采用上、下游站的实测的水位（流量）过程线建立两变数的相关图，的

39、实测的水位（流量）过程线建立两变数的相关图，其经验相关关系的形式为：其经验相关关系的形式为：itq)(tmtmQfQ上，下，)(,tmQf上)(tmtmZfZ，上下，)(tmZf，上 2 2、以下游站同时水位为参数的上、下游相应水位（流量）关系、以下游站同时水位为参数的上、下游相应水位（流量）关系（即下游站（即下游站同时水位同时水位参数法）参数法）在前面曾经介绍过，解决相应洪峰水位（流量）预报的关键是如何处理洪水在前面曾经介绍过，解决相应洪峰水位（流量）预报的关键是如何处理洪水波变形的内因波变形的内因 和外因和外因 。目前常用的方法是用下游同时水位。目前常用的方法是用下游同时水位 来反映它们来

40、反映它们 的影响，建立以下游站同时水位为参数的三变数的相关图。其具体形式为：的影响，建立以下游站同时水位为参数的三变数的相关图。其具体形式为：itqtZ下，)(tttZQfQ下，上，下，、)(ttZQf下，上，、)(tttZZfZ下，上，下，、)(ttZZf下，上，、式中式中 为下游站同时水位，它是指与河段上游站为下游站同时水位，它是指与河段上游站t时刻水位时刻水位 同时出现同时出现的下游站水位。那么能否反映的下游站水位。那么能否反映 、的影响呢？下面就介绍以下游站同时水位的影响呢？下面就介绍以下游站同时水位为参数的作用。为参数的作用。tZ下，tZ上，itq （1 1）反映洪水波变形的内因）反

41、映洪水波变形的内因 i上上下下ttttZ下，tZ下，tZ上，上Z下Z（2 2）反映洪水波变形的外因）反映洪水波变形的外因 tq特点：用下游同时水位同时反映洪水特点：用下游同时水位同时反映洪水波变形的内因和外因的影响。波变形的内因和外因的影响。3 3、以上游站水位（流量）涨差为参数的上、下游站相应水位（流量）关系、以上游站水位（流量）涨差为参数的上、下游站相应水位（流量）关系（即涨差法）（即涨差法）上游站涨差上游站涨差是指上游站在某一段时间内的水位（流量）变化值。涨水是指上游站在某一段时间内的水位（流量）变化值。涨水为正，落水为负。上游站在一定时间内的水位（流量）涨差，可以表示为：为正，落水为负

42、。上游站在一定时间内的水位（流量）涨差，可以表示为：ttZZZ上，上，上ttQQQ上，上，上或或 从上图中可以看出，下游站的从上图中可以看出，下游站的 与与 、有关，其关系式的形式为：有关，其关系式的形式为：tZ下，上ZtZ下，)(ttZZfZ下，上下，、)(ttZQfZ下，上下，、特点：特点：反映了洪水波变形内因的影响。同时反映了洪水波变形内因的影响。同时 也和前面所讲的一样反也和前面所讲的一样反映了连续外界条件变化区间入流等的作用，即洪水波变形的外因。这样就将洪水映了连续外界条件变化区间入流等的作用，即洪水波变形的外因。这样就将洪水波变形的内因和外因分开来了，物理概念比较清楚。波变形的内因

43、和外因分开来了，物理概念比较清楚。上ZtZ下，上面所说的上游站涨差是指在传播时间内的涨差，但是如果上、下游站间距上面所说的上游站涨差是指在传播时间内的涨差，但是如果上、下游站间距过长，其洪峰传播时间大于上游站的涨洪历时，则上游站出现洪峰时，下游站还过长，其洪峰传播时间大于上游站的涨洪历时，则上游站出现洪峰时，下游站还未起涨，这在陡涨陡落的山区性河流中是常见的，这时可以采用未起涨，这在陡涨陡落的山区性河流中是常见的，这时可以采用总涨差法。总涨差法。值得指出的是，值得指出的是，从洪峰特征点摘取的传播时间，常常精度不高。这一方面是从洪峰特征点摘取的传播时间，常常精度不高。这一方面是由于洪峰附近水位的

44、变化甚小，决定洪峰出现时间的误差较大，而更重要的是受由于洪峰附近水位的变化甚小，决定洪峰出现时间的误差较大，而更重要的是受到区间入流的干扰使摘取不准，致使传播时间曲线难以确定。到区间入流的干扰使摘取不准，致使传播时间曲线难以确定。（二）洪水水位（流量）过程预报（二）洪水水位（流量）过程预报 关于洪水水位（流量）过程预报所采用的方法以及常用的参数基本上和洪峰关于洪水水位（流量）过程预报所采用的方法以及常用的参数基本上和洪峰水位（流量）预报方法相同。但是从洪水过程线上摘取相应水位（流量）值（除水位（流量）预报方法相同。但是从洪水过程线上摘取相应水位（流量）值（除峰、谷、转折点外）比较困难，在实际工

45、作中常采用以下的方法。峰、谷、转折点外）比较困难，在实际工作中常采用以下的方法。1 1、洪波展开法、洪波展开法 假定：洪水波的展开量与洪水的涨（落）水变幅成正比。假定：洪水波的展开量与洪水的涨（落）水变幅成正比。将上、下游站洪水将上、下游站洪水的总涨（落）差作对应等分，上、下游站的对应等分点水位即看作为相应水位，的总涨（落）差作对应等分，上、下游站的对应等分点水位即看作为相应水位，其时间差即为传播时间。据此摘取的相应水位与传播时间即可建立预报曲线。其时间差即为传播时间。据此摘取的相应水位与传播时间即可建立预报曲线。在实际工作中，常以河段平均传播时间在实际工作中，常以河段平均传播时间 来摘取上、

46、下游站的相应水位，所来摘取上、下游站的相应水位，所建立的预报方案的一般形式为：建立的预报方案的一般形式为：)(tttZZfZ下，上，下，也可以用时段水位涨差为参数建立预报方案，其关系式为：也可以用时段水位涨差为参数建立预报方案，其关系式为：)(tttZZfZ下，上，下，也可以将上式中的时段水位涨差换为时段流量涨差建立预报方案。也可以将上式中的时段水位涨差换为时段流量涨差建立预报方案。)(tttZQfZ下，上，下，2 2、取常数的方法取常数的方法 四、有支流河段的相应水位（流量）预报四、有支流河段的相应水位（流量）预报 对于两站之间有较大支流汇入的河段，如果支流上有测站可以控制区间面积对于两站之

47、间有较大支流汇入的河段，如果支流上有测站可以控制区间面积的大部分来水，那么可以制作有支流河段的相应水位（流量）预报方案。为了简的大部分来水，那么可以制作有支流河段的相应水位（流量）预报方案。为了简便，便，常假定干、支流洪水波互不干扰，下游站洪水过程是由相互独立的上游站各常假定干、支流洪水波互不干扰，下游站洪水过程是由相互独立的上游站各河洪水波传进和叠加而成。河洪水波传进和叠加而成。所以预报的原理和方法与无支流河段相同。所以预报的原理和方法与无支流河段相同。（一）上游合成流量与下游站相应水位（流量）关系（一）上游合成流量与下游站相应水位（流量）关系（即合成流量法）（即合成流量法）合成流量法合成流

48、量法是将上游站的流量，按它们到下游站的传播时间错开相加，是将上游站的流量，按它们到下游站的传播时间错开相加，表示合成后的流量同时到达下游站，从而建立合成流量与下游站相应水位表示合成后的流量同时到达下游站，从而建立合成流量与下游站相应水位（流量）的相关图进行预报，其关系式为：（流量）的相关图进行预报，其关系式为：)(1nititiQfQ，上下，)(1nititiQfZ，上下，或或 合成流量法的关键是合成流量法的关键是 值的确定，在实际工作中常用的确定方法有两种：值的确定，在实际工作中常用的确定方法有两种：i 1、按上、下游站实测的断面流速资料分析计算波速、按上、下游站实测的断面流速资料分析计算波

49、速 ，则，则VCkkiiiCl 2、试错法：根据实测资料假定各个、试错法：根据实测资料假定各个 值，计算值，计算 ，并点绘，并点绘 的关系曲线，若点据比较密集，所假定的各个值即为所求，否的关系曲线，若点据比较密集，所假定的各个值即为所求，否则重新假定则重新假定 值，直到满意为止。值，直到满意为止。initiiQ1，上tQ下，nitiiQ1，上i 也可在合成流量相关图中加入下游同时水位作参数以反映区间来水量和也可在合成流量相关图中加入下游同时水位作参数以反映区间来水量和 值值的影响。即的影响。即 i)(1nittitZQfQi下，上下，式中的式中的 为预见期，合成流量法的预见期取决于为预见期，合

50、成流量法的预见期取决于 值中的最小值。由于干流值中的最小值。由于干流来水量往往大于支流，实际工作中多以干流的来水量往往大于支流，实际工作中多以干流的 值作为预见期。如果支流的值作为预见期。如果支流的 值值小于该小于该 值，求合成流量时支流的相应流量还需预报。值，求合成流量时支流的相应流量还需预报。ii （二）以支流水位为参数的上、下游站相应水位（流量）关系（二）以支流水位为参数的上、下游站相应水位（流量）关系 在有支流河段上，常取支流（一般取其中影响较大的一、二条支流）的相应在有支流河段上，常取支流（一般取其中影响较大的一、二条支流）的相应水位（流量）为参数，其关系式一般为：水位（流量）为参数