水文预报整理版2014

1、第五章第五章水水文预报文预报基本概念基本概念水文预报：水文预报：利用已知的水文气象信息对未来一定时期内的水文利用已知的水文气象信息对未来一定时期内的水文状态作出定性或定量的预测。状态作出定性或定量的预测。预见期：预见期：预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距；预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距；预见期的长与短并没有明确的时间界限。 1、采用实测降雨为输入预测未来洪水，洪水平均汇流时间2、客观存在，反映流域对水流调蓄作用的特征量，不同特征的洪水有不同的预见期。3、不同洪水有不同的预见期，降雨强度，时空分布不同.4、预见期可根据历时洪水资料来分析确定。第五章第五章水水文预报文预报 水文预报

2、的分类水文预报的分类：按预报：按预报项目项目要素分要素分/按预见期分；按预见期分；1、按预报的项目，水文预报可分为 :(1)径流预报：主要是水位和流量，预报水位及其出现时间；预报流量大小、涨落时间及其过程。又可分为洪水预报和枯水预报。(2)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。(3)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。(4)水质预报：预测河流中污染物迁移转化的时空变化过程。 2、按预见期的长短，水文预报可分为:(1)短期水文预报：主要由水文要素作出的预报

3、(2)中长期水文预报：包括气象预报性质在内的水文预报 (3)施工水文预报：在工程施工期间要进行的特殊预报项目。 基本概念基本概念第五章第五章水水文预报文预报洪水要素：洪峰、洪水要素：洪峰、 传播时间、水位过程、流量过程、洪量、传播时间、水位过程、流量过程、洪量、。水文预报工作的基本程序：水文预报工作的基本程序：制作预报方案并检验、作业预报制作预报方案并检验、作业预报 （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。我

4、国2000年6月30日开始实施的水文情报预报规范（SL250-2000）。基本概念基本概念第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报：短期洪水预报：降雨径流预报、降雨径流预报、河段洪水预报、实时洪水预报河段洪水预报、实时洪水预报 1、降雨径流预报：利用降雨径流形成过程的原理。降雨径流相关图、蓄满产流（二层、三层）、单位线、超渗产流、下渗曲线、初损后损法、其他产流模型（新安江、水箱.）。 短期洪水预报短期洪水预报2、河段洪水预报： 利用洪水波运动及变形规律。（1）相应水位（流量）法（2）合成流量法（3）流量演算法3、实时洪水预报：利用实时反馈信息进行修正。 模型误差修正、模型参数修正、状态修正、综

5、合修正第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -降雨径流预报降雨径流预报水箱模型的基本结构：水箱模型的基本结构： 水箱模型的基本结构是用水箱的串联模拟径流的不同水源，用变动出流孔水箱模型的基本结构是用水箱的串联模拟径流的不同水源，用变动出流孔数模拟每种水源的非线性影响。数模拟每种水源的非线性影响。三水源新安江流域水文模型的三水源新安江流域水文模型的计算计算结构：结构： 包括包括蒸散发计算蒸散发计算、产流计算产流计算、水源划分水源划分以及以及汇流计算汇流计算四个层次结构。四个层次结构。超超渗渗产产流流模模型型：第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水

6、预报河段洪水预报扭曲扭曲展开展开波体水面线相对于恒定流水线的比降。波体水面线相对于恒定流水线的比降。面比降（面比降（i ）：单位河长的水面落差。）：单位河长的水面落差。河底比降（河底比降（i0）：单位河长的河底落差。）：单位河长的河底落差。第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报位相位相:洪水波波体与大气交界面轮洪水波波体与大气交界面轮廓线上每一点都占有一定的廓线上每一点都占有一定的置，这就是洪水波位相概念。置，这就是洪水波位相概念。第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期

7、洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 nititiQfQ1）（，上上下下 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五

8、章水水文预报文预报 nititiQfQ1）（，上上下下 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -河段洪水预报河段洪水预报第五章第五章水水文预报文预报 短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报水文实时预报水文实时预报利用在作业预报过程中，不断得到的预报利用在作业预报过程中，不断得到的预报误差信息，及时地校正、改善预报估计值或水文预报模型中误差信

9、息，及时地校正、改善预报估计值或水文预报模型中的参数，使以后阶段的预报误差尽可能减小。的参数，使以后阶段的预报误差尽可能减小。实时预报实时预报的核心是由的核心是由“新息新息” 作为事件驱动之由，作为事件驱动之由，新息新息是是最新时刻的预报值与实测值之差。最新时刻的预报值与实测值之差。模型识别：模型识别：确定一个较为理想的系统结构或模型结构，即确确定一个较为理想的系统结构或模型结构，即确定最佳的模型方程式的类型和形式。定最佳的模型方程式的类型和形式。参数估计：参数估计：模型形式确定后，利用长期观测的输入与输出资模型形式确定后，利用长期观测的输入与输出资料，选择适合的数学方法，实现系统模型参数的最

10、优化率定，料，选择适合的数学方法，实现系统模型参数的最优化率定，内容：水文内容：水文预报误差的来源、预报误差的来源、 洪水洪水实时预报方法的分类实时预报方法的分类1. 1. 实时洪水预报的误差来源实时洪水预报的误差来源第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报2.2.洪水实时预报方法的分类洪水实时预报方法的分类: :第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报2.2.洪水实时预报方法的分类洪水实时预报方法的分类: :第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报小结：实时洪水预报的

11、误差来源及其误差修正方法小结：实时洪水预报的误差来源及其误差修正方法: :模型结构误差；模型参数估计误差；模型输入资料误差。模型结构误差；模型参数估计误差；模型输入资料误差。误差修正方法有：误差修正方法有：对模型参数实时校正，如最小二乘估计；对模型参数实时校正，如最小二乘估计；对模型预报误差进行预测，如自回归修正法；对状态变量对模型预报误差进行预测，如自回归修正法；对状态变量进行估计，如卡尔曼滤波法。进行估计，如卡尔曼滤波法。第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报第五章

12、第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报第五章第五章水水文预报文预报短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报第五章第五章水水文预报文预报原模型效果：原模型效果：修正后模型效果：修正后模型效果：修正效果：修正效果：短期洪水预报短期洪水预报- -实时洪水预报实时洪水预报第五章第五章水水文预报文预报施工洪水预报施工洪水预报第五章第五章水水文预报文预报施工洪水预报施工洪水预报- -围堰水情预报围堰水情预报一、围堰水情预报：一、围堰水情预报：第五章第五章水水文预报文预报施工洪水预报施工洪水预报- -围堰水情预报围堰水情预报一、围堰水情预报：一、围堰水情预

13、报：第五章第五章水水文预报文预报施工洪水预报施工洪水预报- -围堰水情预报围堰水情预报一、围堰水情预报：一、围堰水情预报：第五章第五章水水文预报文预报施工洪水预报施工洪水预报- -截流期水情预报截流期水情预报二、截流期水情预报：二、截流期水情预报：（1 1）、龙口上下游水位及流速极限预报）、龙口上下游水位及流速极限预报自由堰自由堰:h:h下下/h/h上上0.8,0.8,、淹没堰、淹没堰（2 2）、初蓄期水库水位及出流预报）、初蓄期水库水位及出流预报第五章第五章水水文预报文预报枯水预报枯水预报（1 1）退水曲线法）退水曲线法（2 2） 前后期径流相关法前后期径流相关法（3 3）河网蓄水量法）河网

14、蓄水量法第五章第五章水水文预报文预报枯水预报枯水预报- -基本原理基本原理ktteQQ 02.2.枯季径流消退规律枯季径流消退规律1.1.枯季径流来源：枯季径流来源：汛末滞留在流域中的蓄水量和枯季降水量。汛末滞留在流域中的蓄水量和枯季降水量。式中式中Qt为枯水期中为枯水期中t时刻的流域出流量（时刻的流域出流量（m3/s）；）； Q0为枯水为枯水期某一初始时刻的流域出流量（期某一初始时刻的流域出流量（m3/s） ；K为地下水退水为地下水退水参数（参数（s）。）。 （1 1）退水曲线法）退水曲线法的计算公式为的计算公式为tQQtlnln0第五章第五章水水文预报文预报枯水预报枯水预报- -基本方法基

15、本方法（2 2） 前后期径流相关法前后期径流相关法可推导前后期的地下水流量关系为线性关系：可推导前后期的地下水流量关系为线性关系：可以建立前后期流量相关关系来进行预报：可以建立前后期流量相关关系来进行预报：trttQKQ tttrQQK第五章第五章水水文预报文预报枯水预报枯水预报- -基本方法基本方法（3 3）河网蓄水量法）河网蓄水量法)()(rtWfttQ河网蓄水量法的基本关系式河网蓄水量法的基本关系式第五章第五章水水文预报文预报枯水预报枯水预报- -基本方法基本方法中长期预报中长期预报- -结合气象预报，根据结合气象预报，根据历史资料历史资料建立建立自回归模型进行预测。自回归模型进行预测。1 1、误差指标、误差指标绝对误差绝对误差相对误差相对误差确定性系数确定性系数第五章第五章水水文预报文预报预报精度评定预报精度评定- -误差指标误差指标2 2、许可误差、许可误差洪峰预报洪峰预报许可误差许可误差：峰现时间峰现时间许可误差许可误差：径流深径流深许可误差许可误差：过程预报过程预报许可误差许可误差：第五章第五章水水文预报文预报预报精度评定预报精度评定- -许可误差许可误差3 3、预报项目精度评定、预报项目精度评定1.合格预报：合格预报：2.精度等级：精度等级：第五章第五章水水文预报文