水文预报期末总复习课件

水文预报总复习第一章绪论水文预报：利用已知的水文气象信息对未来一定时期内的水文状态作出定性或定量的预测。预见期：预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距；水文预报的分类：按预见期分；按水文预报要素分水文预报工作的基本程序：制作预报方案并检验、作业预报水文预报的研究方法第二章河段洪水预报2.河段洪水预报方法：相应水位(流量)法：采用相关分析途径，由过去的资料统计分析，建立上、下游相应水位(流量)间的关系和相应的传播时间关系，然后用以作业预报。合成流量法：把各站同时刻到达下游站的流量叠加起来得合成流量，然后建立合成流量与下游站相应流量Q下t的关系曲线，即该法的预报方案。流量演算法：按洪水在河段运动中应遵守的水量平衡原理和能量守恒原理而建立的预报方法。1.洪水波的变形，内因、外因。附加比降。洪水波的展开反映在相应水位（流量）关系上；洪水波的扭曲因导致水面比降的改变，引起传播速度的变化，主要体现在传播时间曲线上。2.1相应水位(流量)法：

相应水位（流量）的概念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）。当应用实测资料来点绘相关图时，不一定能作出有规律的相关线时，则应该进一步分析其影响因素，从而找出相应的处理方法：其影响因素有：�洪水波的展开和扭曲现象(主要是水面的附加比降引起的)；上下游断面间的区间有径流汇入(区间入流)；�河段形态和沿岸水文地质条件的变化。加入参数的作用：参数（下游同时水位）与Z上t一起，一方面反映t时刻的水面比降大小，同时它还反映了底水的高低和区间暴雨入流、回水顶托、断面冲淤等因素的影响。以下游站同时水位为参数的相应水位法预报方案的制作步骤：

①从以往实测的上、下游站的水位过程线，摘录相应的洪峰水位值Z上t，Z下t，Z下t+τ及其出现时间t上、t下，计算出传播时间τ=t下-t上。

②在点绘Z上t与Z下t+τ的点据时，在点旁标注出下游站的同时水位Z下t值

③绘出以Z下t为参数的等值线，即Z上t～Z下t～Z下t+τ相关线；同时，可以绘出Z上t～Z下t～τ相关线，二者一起组成以下游同时水位为参数的相应水位法预报方案。2.2合成流量法预报下游站流量的关系式合成流量的概念：同时流达下游断面的上游干、支流站的相应流量之和。该法的预见期取决于上游各站中传播时间最短的一个。一般以干流站流量最大，故常用它的传播时间τ干作为方案的预见期τ。

流量演算法是在圣维南方程组进行简化的基础上，利用河段的水量平衡原理和蓄量关系把河段上游断面的入流量过程演算成下游断面的出流量过程的方法。2.3流量演算法2.3.1特征河长法在一特定长的河段内，其下断面的流量O与蓄量W间具有单值关系即W＝W(O

)，该河段长定义为特征河长。特征河长l

取决于稳定流状态的水力学特征，与附加比降无关。通常取l

为常数。槽蓄曲线的一个重要特性是槽蓄曲线的坡度就是河段的传播时间。

2.3.1马斯京根法为示储流量；x为流量比重因素；K为W—

关系线的斜率，称为蓄量常数。槽蓄曲线方程：推流演算公式:马斯京根法用于预报一般没有预见期。如果△t＝2Kx，则C0=0，

，预见期为△t。如果上断面入流是由降雨径流预报法先预报出来，则可以得到一定的预见期。为避免产生负反应，要求时段选取：马斯京根法中、x、K等参数的物理意义Q’的物理意义：非恒定流条件下的Q’值恰好是相同槽蓄水量下的恒定流流量Q0值K值反映了恒定流时的河段传播时间；，由两部分组成：一是x1，反映泄蓄的影响；另一是L/l，反映河槽调蓄能力。第三章降雨产流预报1.流域蒸发计算模式及各层模式计算结果的差别

?P21-232.流域蓄水容量曲线P323．蓄满产流模型的参数的确定及其灵敏性分析P43-46第三章降雨产流预报4.蓄满产流预报的步骤（1）流域降雨径流关系的建立①计算次洪径流深：用退水曲线划分洪水。②计算W0：首先确定Wm（前期干旱降大雨的产流损失），Em（Em=kEp）；其次确定蒸散发计算模型及参数，根据水量平衡方程计算W0③绘制降雨径流关系图P+W0～W0～R，或P～W0～R（2）时段径流量的推求①用降雨径流关系图推求时段径流量（累积降雨得到累积径流）（3）地面地下径流的划分①用稳定下渗率Fc划分，通过试算确定。由雨洪资料推求Fc？第三章降雨产流预报6.蓄满产流模型法由实测雨洪资料确定稳定下渗率fc的计算步骤：①由实测流量资料求洪水的总径流深和地面、地下径流深R、RS、RG；②根据降雨径流相关图求总净雨过程Ri；③假定超渗时段m；④结合降雨过程PEi=Pi-Ei，按下式计算fc：；⑤检验超渗时段是否与假设相符，若相符，fc即为所求，否则重新假设超渗时段m，回到③，直到相符。第三章降雨产流预报PR7.应用降雨径流相关图推求时段净雨量①求本次降雨开始时的Pa，0；②按逐时段累积降雨量在关系图上查得累积径流量；③由相邻时段的累积径流量之差得时段净雨量应用中注意：时段内降雨强度尽可能均匀，以免带来误差；若含有降雨历时或雨强等变量，且影响灵敏，则可能带来较大误差图2-19时段净雨量推求由Ft=Wt-1，代入f=f（Ft）计算ft8.超渗产流计算过程已知Pt，下渗公式f=f（Ft）的参数，及W0Pt≤ft？YRS=0RS=Pt-ftNW=Pt-RSWt+1=Wt-Wt

=1t＜T？ENDt

=

t+1YN习题雨强是超渗产流的决定性因素，要求雨量的计算时段要短，若时段太长会带来均化误差；9.混合产流研究方法①面积比例法：把流域划分为超渗产流面积和蓄满产流面积，分别用相应的产流模型计算产流量，然后按面积加权计算流域产流量。②垂向混合法：把超渗产流和蓄满产流在垂向上组合的混合产流计算法。第四章流域汇流预报1.由时段雨洪资料分析时段单位线的基本步骤：①选择记录完整的可靠的场次雨洪资料，作为分析对象；②确定单位线时段长；③从实测流量过程线上分割地下水，求出地面流量过程QS(t)；④根据产流方案从实测降雨过程推求净雨过程RS(t)；⑤根据单位线定义和假定，由QS(t)和RS(t)推求时段单位线q(t)；⑥对求得的单位线进行检验和分析，得到最终的单位线。2.借助基于地貌特征和概率方法的地貌瞬时单位线来确定洪水过程是解决无资料地区洪水预报问题的有效途径。3.等流时线法由于没有考虑河槽的调蓄作用,计算结果往往是涨洪段偏大,提前,落洪段偏小偏陡。4.地下径流汇流计算方法：线性水库法，但对于汇流呈非线性的地下水丰富的流域，不同水源蓄泄系数相差较大，应将地下径流划分水源，分别按串联或并联的线性水库模拟计算。5.流域汇流的非线性问题的处理方法第五章实时洪水预报1.水文实时预报——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的参数，使以后阶段的预报误差尽可能减小。实时预报的核心是由“新息”作为事件驱动之由，新息是最新时刻的预报值与实测值之差。模型识别：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。参数估计：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优化率定，实时洪水预报的误差来源①模型结构误差；②模型参数估计误差；③模型输入资料误差。误差修正方法有：①对模型参数实时校正，如最小二乘估计；②对模型预报误差进行预测，如自回归修正法；③对状态变量进行估计，如卡尔曼滤波法。2.实时洪水预报的误差来源及其误差修正方法3、实时洪水预报系统历史水文资料选择时对雨量站、洪水资料如何选择？P218-219掌握把选定的水文预报模型用矩阵形式表示：如已知某河道断面的洪水流量过程，可采用如下的自回归模型来预报：Q(t+1)=q1Q(t)+q2Q(t-1)+q3Q(t-2)式中，q=(q1,q2,q3)为模型参数。将选定的水文预报模型写成递推最小二乘的规范形式为

式中，y(t+1)=Q(t+1)；XT(t+1)=(Q(t),Q(t-1),Q(t-2))；采用滤波方法进行实时校正，必须首先将水文预报模型改造成系统状态方程和系统观测方程。状态方程观测方程4.将卡尔曼滤波应用到水文系统的前提条件是什么？5.洪水实时校正模型的分类第六章降雨径流流域模型水文模型的分类什么是概念性水文模型概念性水文模型：对实际发生的水文现象，采用一定的水文物理概念作为基础，进行推理概化，建立符合水文实际、结构和参数具有较明确物理意义的模型，区别于严格的数学物理模型。2.新安江模型的结构特点P1614.水箱模型的基本结构是什么?

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。5．三水源新安江流域水文模型的计算结构?

包括蒸散发计算、产流计算、水源划分以及汇流计算四个层次结构。

6.二水源新安江模型水源划分存在什么问题？三水源新安江模型如何划分水源3.萨科拉门托模型的结构特点P1746.二水源新安江模型中参数不透水面积比例IMP和流域平均蓄水容量WM等参数如何确定？不透水面积占全流域面积之比IMP，如有详细地图，可以量出。也可找干早期降小雨的资料分析，这时有很小的洪水，完全是不透水面积上产生的。求出此洪水的径流系数，就是IMP。流域平均蓄水容量，mm。流域干旱程度的指标。找久早后下大雨的资料，雨前可认为蓄水量为0，雨后可认为已蓄满，则此次洪水的总损失量就是WM，可从实测资料中求得。如无这样的资料，则找久旱后几次降雨，使雨后蓄满，估计出WM。7．萨克拉门托模型的产流条件是什么?上土层张力水及自由水全部蓄满，且雨强超过壤中流排出率及向下土层的渗透率；第七章枯季径流预报与旱情分析2.枯季径流消退规律1.枯季径流来源：汛末滞留在流域中的蓄水量和枯季降水量。式中Qt为枯水期中t时刻的流域出流量（m3/s）；Q0为枯水期某一初始时刻的流域出流量（m3/s）；K为地下水退水参数（s）。3.枯季径流预报方法3.1退水曲线法ß的计算公式为3.2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：可以建立前后期流量相关关系来进行预报：3.3河网蓄水量法河网蓄水量法的基本关系式4.影响区域枯季径流的主要下垫面因素包括：(1)流域蓄水能力因素。(2)流域地下水汇流速度因素。(3)地面和表层土壤滞水因素。(4)流域的闭合程度。这些因素在同一自然地理区域内是互为制约、互有联系的。枯季径流区域预报可用相邻计算时段的径流模数关系表示：土壤含水量是分析北方旱情的主要指标。降雨量与蒸散发能力是南方影响旱情的主要因素。5.旱情：主要对农业生产而言。是指在较长时间内降水量少、蒸发量大，河水流量消退、地下水位下降，土壤含水量不能满足作物正常生长的需水要求。土壤含水量预报应包括增墒和减墒两部分。土壤含水量因蒸散发作用而消退，其消退规律：土壤消退系数K与前期土壤含水量、蒸散发量、土层深度、地下水位埋深等因素有关，其值越大，消退越慢。1.建库后河道水力要素和水文特性的变化第八章水库水文预报流域汇流历时缩短；流域汇流曲线上，峰值增高；峰现时间提前；2.入库径流的预报：入库径流的组成：上游来水量，区间来水量，库面降雨直接径流量入库流量的预报：

如果在建库前后均有实测水文资料：可直接编制产汇流预报方案，与天然流域相同。

如果建库前坝址断面无实测资料：可用建库后资料，根据水量平衡原理，反推入库流量过程，据此编制入库流量预报方案3.水库调洪演算基本原理

水库水量平衡方程：（8-1）除库区降大雨外，一般可忽略（P-E）A项，水库水量平衡方程简化为：（8-2）

水库蓄泄关系曲线：（8-3）联解上两式。即可预报Ot或Zt。4.水库调洪演算方法图解法；以入流量为参数的时段库水位相关法；

5.水库施工期水文预报是指对水电工程施工期，受到施工回水影响河段的水文预报。按施工阶段，施工水文预报主要分为围堰水情预报和截流期水情预报。围堰水情预报要求预报围堰前的水位或流量，以防止河水漫入施工区。围堰上游壅水如何计算?坝址处的流量预报采用马斯京根流量演算法计算坝址处的流量，但此时要注意的是围堰修建以后，天然河道情况下的马斯京根槽蓄曲线已不适用了。截流期水情预报主要内容是二期上游围堰合龙过程中的龙口水位、流速预报和坝体泄水时的水位、流量预报。

简易预报方法：把入库洪水过程概化为三角形，溢洪道无闸门控制。6.中小型水库的水文预报水库简易调洪演算示意图第十章冰川积雪融水径流与冰情预报1.季节性冻土对融雪径流的影响，主要包括以下三个方面：

(1)改变土壤的入渗强度。

(2)改变土壤的蓄水量。

(3)改变土壤的蒸发量。2.冰的生消过程

冰的生消过程：成冰、融冰两个阶段；或流凌、封冻和解冻三个时期。

流凌：水内冰上浮到水面与破碎的岸冰结合后随水流向下游流动。

封冻：随着冰花堆积，在水流不畅处，因冰凌壅塞而冻结。封冻水面不断向上游发展，形成全河段的封冻。

解冻：春季气温上升，太阳辐射热增强，冰盖上融下化，冰的结构逐渐疏松发生解体。

武开：以动力作用为主的解冻；

文开：以热力作用为主的解冻。3.影响河流冰情变化的因素：热力、动力、河道特征4.封冻预报包括流凌日期、封冻日期、冰厚及冰盖承载力等项目预报。

5.封冻日期除取决于失热强度与水体热量外，还与河道的水力条件有关。6.解冻预报包括解冻形势、日期、最高水位、最大流量及出现时间的预报。7.解冻形势：河流解冻时，冰盖破裂条件与冰水汇流的形态称为解冻形势，8.水库调蓄后引起水情和冰情的变化水库调蓄引起的水、冰情变化与水库的地理位置、调蓄方式、流域水文气象特征等因素有关。(1)封冻期冰