工程水文及水利计算-第19讲

9-2 短期洪水预报
1、河段中的洪水波运动
河段洪水波的传播与变形 洪水波展开：洪水波在传播过程中，波长不断加大， 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， 不断减小的现象，称为洪水波的展开，即 A2C2>A1C1, h2< h1 时刻，由于洪水波波前SC的附加比降大于波后 （从tl到t2时刻，由于洪水波波前 的附加比降大于波后 AS部分的附加比降，波前的水流运动速度也就大于波后， 部分的附加比降， 部分的附加比降 波前的水流运动速度也就大于波后， 使洪水波在传播过程中，波长不断加大，波高却不断减小） 使洪水波在传播过程中，波长不断加大，波高却不断减小）
9-1 概述
1、水文预报的重要作用
图9—1 1998年长江沙市水位预 — 年长江沙市水位预 报与实测情况
9-1 概述
1、水文预报的重要作用
在水库管理中，可以利用洪水预报， 在水库管理中，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（ 错峰），即下游洪水很大时， ），即下游洪水很大时 洪水的高峰段彼此错开（称错峰），即下游洪水很大时，水 库把上游来的洪水暂时蓄存起来，待下游洪峰过后， 库把上游来的洪水暂时蓄存起来，待下游洪峰过后，再加大 水库泄量，把上游来的洪水放出来， 水库泄量，把上游来的洪水放出来，从而大大减低下游的洪 峰和洪水灾害。 峰和洪水灾害。
9-1 概述
2、水文预报的分类
按预报的项目分类
沙情预报：沙情预报则是根据河流的水沙相关关系, 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 合流域下垫面因素,预报年、 其过程。 其过程。
水质预报：预测河流中污染物迁移转化的时空变化过程。 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。 施工水文预报：在工程施工期间要进行的特殊预报项目。
9-2 短期洪水预报
1、河段中的洪水波运动
河段洪水波的传播与变形
洪水波扭曲：洪水波在传播过程中， 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。 现象，称为洪水波的扭曲。 S2C2<S1C1 ， A2S2>A1S1 波峰S 处水深最大，波的开始点C 处水深最小， （波峰 1处水深最大，波的开始点 1处水深最小，随着洪水波向 下游传播，波峰向它的起点逼近，波前长度不断减小， 下游传播，波峰向它的起点逼近，波前长度不断减小，即 附加比降不断加大，而波后的长度不断增加， S2C2<S1C1，附加比降不断加大，而波后的长度不断增加，即 A2S2>A1S1，附加比降不断减小，波前水量不断向波后转移） 附加比降不断减小，波前水量不断向波后转移）
9-1 概述
1、水文预报的重要作用
洪水预报还可较好地解决水库防洪与兴利的矛盾， 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 水库防洪与兴利的矛盾 洪水未进库之前，先打开泄洪闸门腾空一部分库容，以便洪 洪水未进库之前，先打开泄洪闸门腾空一部分库容， 水来临时能蓄存更多的水量；当洪水即将结束时， 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， 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。 多发电、多灌溉，使现有工程发挥更多的效益。
9-2 短期洪水预报
相应水位（流量） 2、相应水位（流量）法
定义：根据河段洪水波运动和变形规律， 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) 的实测水位(流量)，预报河段下断面未来水位(流量)的方 称为相应水位(流量) 法，称为相应水位(流量)法。 基本原理 相应水位（流量） ⑴ 相应水位（流量） 定义： 定义：在河段同次洪水过程 线上，处于同一位相点上、 线上，处于同一位相点上、 下站的水位（流量） 下站的水位（流量）称为相 应水位（流量）。 应水位（流量）。
9-2 短期洪水预报
短期洪水预报包括河段洪水预报和降雨径流预报。 短期洪水预报包括河段洪水预报和降雨径流预报。 河段洪水预报 河段洪水预报方法是以河槽洪水波运动理论为基础， 河段洪水预报方法是以河槽洪水波运动理论为基础， 是以河槽洪水波运动理论为基础 由河段上游断面的水位和流量过程预报下游断面的水 位和流量过程。 位和流量过程。 降雨径流预报方法则是按降雨径流形成过程的原理， 降雨径流预报方法则是按降雨径流形成过程的原理， 则是按降雨径流形成过程的原理 利用流域内的降雨资料预报出流域出口断面的洪水过 程。
9-1 概述
1、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。 可靠的洪水预报对防止洪水灾害具有特别重要的作用。 在河流防洪抢险中， 在河流防洪抢险中，需要及时预报出防洪地点即将出现的 洪峰水位、流量，以便在洪峰到来之前， 洪峰水位、流量，以便在洪峰到来之前，迅速加高加固堤 转移可能受淹的群众和物资，动用必要的防洪设施等， 防、转移可能受淹的群众和物资，动用必要的防洪设施等， 把洪水灾害减小到最低限度。 把洪水灾害减小到最低限度。
相应水位（流量） 2、相应水位（流量）法
基本原理 相应水位(流量 流量)法的基本方程 ⑵ 相应水位 流量 法的基本方程 河段无区间入流： 河段无区间入流： 设河段上、下游两站的距离为L。 时刻上游站流量为 时刻上游站流量为Q 设河段上、下游两站的距离为 。t时刻上游站流量为 上,t， 经过时间τ的传播 下游站的相应流量为Q 的传播， 经过时间 的传播，下游站的相应流量为 下,t+τ，两者的关系 Q下,t+τ=Q上,t-∆QL 为： 式中∆Q 为洪水波展开量，与附加比降有关。பைடு நூலகம்式中 L为洪水波展开量，与附加比降有关。 河段有区间入流q： 河段有区间入流 ： 两者的关系为： 两者的关系为： Q下,t+τ=Q上,t-∆QL + q
工程水文及水利计算
门宝辉 可再生能源学院
提
纲
第一章 绪论 第二章 水循环及径流形成 水文资料的观测、 第三章 水文资料的观测、收集与处理 第四章 水文统计基本知识 第五章 设计年径流及径流随机模拟 第六章 由流量资料推求洪水 流域产、 第七章 流域产、汇流计算 第八章 由暴雨资料推求设计洪水 第九章 水文预报 第十章 水库兴利调节计算 第十一章 水电站的水能计算 第十二章 水库防洪计算
9-2 短期洪水预报
1、河段中的洪水波运动
河段洪水波的传播与变形 由于河槽的调蓄作用，洪水波向下游传播过程中, 由于河槽的调蓄作用，洪水波向下游传播过程中,不断发 生变形，如图所示。 生变形，如图所示。 在沿棱柱形河槽运动中其变形有两种形态： 在沿棱柱形河槽运动中其变形有两种形态： ฀ 洪水波展开 ฀ 洪水波扭曲
（ 分 3讲 ） （ 分 3 讲） （ 分 4 讲） （ 分 3讲 ） （ 分 2 讲） （ 分 2 讲） （ 分 2 讲）
第九章 目录
第九章 水文预报
9-1 概述 9-2 短期洪水预报
9-1 概述
水文预报是根据水文现象的客观规律， 水文预报是根据水文现象的客观规律，利用实测的水 是根据水文现象的客观规律 文气象资料， 文气象资料，对水文要素未来变化进行预报的一门水 文学科，它是水文学的一个重要组成部分。 文学科，它是水文学的一个重要组成部分。 在防范水旱灾害和充分利用水资源的实践中，水文预 在防范水旱灾害和充分利用水资源的实践中， 报的理论有了很大提高和充实，应用也更为广泛。 报的理论有了很大提高和充实，应用也更为广泛。
9-2 短期洪水预报
1、河段中的洪水波运动
洪水波 流域上大量降水后，产生的净雨沿坡地迅速汇集， 流域上大量降水后，产生的净雨沿坡地迅速汇集，注入河 由于降雨量时空分布不均匀、 槽，由于降雨量时空分布不均匀、河网干支流和分布形状 的不同，以及水流汇集速度的快慢， 的不同，以及水流汇集速度的快慢，河道接纳的水量沿程 不同，使河道沿程水面发生高低起伏的一种波动，称为洪 不同，使河道沿程水面发生高低起伏的一种波动，称为洪 水波。 水波。
9-2 短期洪水预报
1、河段中的洪水波运动
附加比降——洪水波的主要特征之一 洪水波的主要特征之一 附加比降
附加比降i 指洪水波水面比降i与同水位稳定流水面比降 与同水位稳定流水面比降i 附加比降 △：指洪水波水面比降 与同水位稳定流水面比降 0 之差， 之差，即i△=i- i0。 下图为河道洪水波水面比降示意图。 下图为河道洪水波水面比降示意图。 当涨洪时： 当涨洪时：i△>0； ； 当落洪时： 当落洪时：i△<0； ； 当水流稳定时： 当水流稳定时：i△=0。 。
9-1 概述
2、水文预报的分类
按预报的项目分类 径流预报：预报的要素主要是水位和流量， 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、 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。 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, 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、 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。 位等。
9-1 概述
2、水文预报的分类
按预见期的长短分类
短期水文预报： 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： 中长期水文预报：包括气象预报性质在内的水文预报 预报的预见期： 预报的预见期：指发布预报与预报要素出现的时间间 距。
9-1 概述
3、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， 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， 和出现时间的一整套计算方法，即水 文预报方案。 文预报方案。 制定的方案按国家《 制定的方案按国家《水文情报预报规 要求的允许误差进行评定和检验。 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。右图为我国2000年6月30日开始 应用。右图为我国 年 月 日开始 实施的《水文情报预报规范》 实施的《水文情报预报规范》 （SL250-2000）。 ）。