第九章 水库水文预报
第9章-实用洪水预报方法-20-06-09
9.1.1.2 有支流河段的水位（流量）预报
有支流河段的洪峰水位预报，通常取影响较大的支流相应水位(流量)为参数，建立 上、下站洪峰水位关系曲线，其通式为：
Z m ,l ,t = f ( Z m ,u ,t −τ , Z m ,1,t −τ 1 )
(9.1.1.15)
式中 Zm,l,t 为 t 时刻下站洪峰水位；Zm,u,t−τ 为 t −τ 时刻上站洪峰水位；Z1,t−τ1 为 t −τ1 时刻
第 9 章 实用洪水预报方法
9.1 河段洪水预报
9.1.1 相应水位（流量）预报
相应水位(流量)预报是根据天然河道里洪水波运动原理，分析洪水波在运动过程 中，波的任一位相水位(相当于水位过程线上任一时刻的水位)自上站传播到下站时的相 应水位及其传播速度的变化规律，即研究河段上下游断面相应水位间和水位与传播速度 之间的定量规律，建立相应水位间和关系，据此进行预报的一种简便方法。
中的τ ，是水位和附加比降的函数，即 Qm,l,t+τ 和τ 值均依 Qm,u,t 和比降的大小等因素而定。
但在相应水位(流量)法中，不直接计算 ΔQ 值和τ 值，而是推求上站流量(水位)与下站
流量(水位)及传播时间的近似的函数关系，即
Qm,l,t+τ = f (Qm,u,t , Qm,l,t ) 或
. . .
（5） 54.08 57.30 62.76 71.43
. . .
（6） 30 27 31 17 . . .
图 9.1.1.2 是一种最简单的相应关系，但有时遇到上站相同的洪峰水位，只是由于 来水峰型不同(胖或瘦)或河槽“底水”不同，导致河段水面比降发生变化，影响到传播 时间和下站相应水位预报值。这时如加入下站同时水位(流量)作参数，可以提高预报方 案精度，如图 9.1.1.3 所示。其关系式属式(9.1.1.9)型，传播时间关系也类似，如图 9.1.1.4 所示。
水库水文气象计划
水库水文气象计划一、引言水文气象是指研究河流、湖泊、水库等水体的水文变化与气象条件之间的相互关系的科学。
水文气象计划的制定对于水库的管理与调度具有重要意义，能够有效地预测水库的水位、水量和水质等变化，为水库的合理利用和保护提供有力支持。
本文将就水库水文气象计划的制定过程和内容进行论述。
二、水文气象数据采集与分析1. 数据采集在制定水文气象计划之前，首先需要对水库周边的水文气象数据进行采集。
这些数据包括降雨量、蒸发量、温度、湿度和风速等指标。
数据采集的方法包括人工观测和自动监测两种方式，其中自动监测系统更加准确和高效。
2. 数据分析采集到的水文气象数据需要经过专业人员进行分析和处理。
首先，要建立统计模型，通过对历史数据的分析，预测未来水文气象变化趋势。
同时，对数据进行质量检查和校正，确保数据的准确性和可靠性。
最后，将数据进行综合分析，找出水文气象变化与水库运行之间的关联性。
三、水库水位预测与调度1. 水位预测模型构建根据采集到的水文气象数据和水库运行规律，建立水位预测模型。
通过对历史数据的分析，找出各个水文气象指标与水位之间的相关关系，并进行回归分析，建立预测模型。
2. 水位调度策略制定根据水位预测结果，制定相应的水位调度策略。
水位调度策略应综合考虑水库的蓄水需求、供水需求以及防洪、发电等因素，以实现最优的水资源利用。
四、水库水量预测与调度1. 水量预测模型构建基于水位预测模型和水库的存水容量曲线，建立水量预测模型。
通过对水位和存水容量之间的变化规律进行分析，预测未来一段时间内的水量变化趋势。
2. 水量调度策略制定根据水量预测结果，制定相应的水量调度策略。
根据水库的功能需求，合理安排水库的出水量和入水量，以满足不同利用需求和水资源保护的要求。
五、水库水质监测与预测1. 水质监测水库的水质状况对于水库的使用和管理至关重要。
通过监测水库的水质指标，及时发现水质异常变化，并进行分析和评估，为水库水质改善和管理提供科学依据。
水利工程的水文测验和水文预报
水利工程的水文测验和水文预报随着社会的快速发展，水资源的管理和利用成为了不容忽视的问题。
水文测验和水文预报在水利工程中起着至关重要的作用。
本文将从水文测验和水文预报的概念、方法、应用和未来发展等方面来探讨水利工程的水文测验和水文预报。
一、水文测验的概念和方法水文测验是指通过对水文因素的测量和分析来确定水源的性质和用途，同时对水文环境进行调查和评价的过程。
水文测验的主要目的是获取可靠的水文数据，为后续的水利工程设计和管理提供依据。
水文测验的方法包括野外测量、实验室分析、数学模型和GIS等综合应用。
野外测量是水文测验的基础。
水文测验的主要内容包括水位、流量、水质、降雨量、蒸发量、蒸腾量、土壤含水量等参数的测量。
水位、流量等参数的测量常用的设备包括液压水位计、流速仪、涡轮流量仪、电磁流量计等。
水质参数的测量包括总悬浮物、溶解氧、pH值、化学需氧量、氨氮等，常用的设备包括分光光度计、气相色谱仪、离子色谱仪等。
降雨量的测量常采用雨量计，蒸发量和蒸腾量的测量分别采用蒸发皿和液面蒸发法，土壤含水量的测量常采用重量法或电阻法等。
实验室分析是指将采集到的水样和土样等样品送往实验室进行化学分析、物理分析和生物学分析等，以获取样品的详细信息。
数学模型是指基于水文数据和现场观测，结合数学模型对水文过程和水资源利用情况进行预测和模拟。
GIS是指采用地理信息系统对水文数据进行整理、管理和分析。
二、水文预报的概念和方法水文预报是指依据历史水文资料和现场水文监测数据，使用气象、水文、水利和数学等知识分析、预测未来水文情况的过程。
水文预报的主要目的是为决策者提供科学、准确、及时的水文预报信息，确保水资源的最优化利用和安全性。
水文预报的方法包括经验统计法、物理模型法和数学模型法等。
经验统计法是基于历史水文数据和辅助气象数据，利用统计方法预报未来水文情况的方法。
这种方法主要适用于中小流域和河段的水情预报。
物理模型法是指根据水文数据、物理参数和气象数据等制定数学模型，进行模拟和预测未来水文情况的方法。
水库水文
2 水文2.1 概述2.1.1 流域概况黑虎山水库位于老河口市洪山咀办事处池岗村，拦截汉江水系杜槽河。
流域为低山丘陵地形，侵蚀剥蚀地貌，植被一般，水质良好。
拦截承雨面积17.4km2，流域长度11.25km，平均纵坡比降为5.24‰。
该库以灌溉为主，可从引丹干渠樊庄泵站提水灌库。
2.1.2 水文气象水库区域属北亚热带季风气候区，兼有南北过渡气候特征。
流域多年平均降水量843mm，历年最大年降雨量1245.3mm（1954年），最小年降雨量416.3mm （1976年），年平均降雨日数48.5天，日最大降雨量245mm（2004年7月31日）。
流域多年平均径流深约200mm，多年平均气温15.3℃，多年平均蒸发量1221.7mm，多年平均最大风速15.5m/s。
2.2 设计洪水2.2.1 暴雨特性及洪水成因分析黑虎山水库洪水多由一日暴雨形成，由于暴雨的季节性，使洪水也具有明显的季节性。
流域自4月进入雨季，直至10月为多雨季节，洪水亦发生在这段时期内。
最大洪峰流量一般出现在5~9月，以6、7月份出现次数最大，约占70%。
2.2.2 历次洪水计算成果黑虎山水库设计洪水计算工作，以往曾进行过数次复核，均由设计暴雨推求设计洪水。
水库枢纽为Ⅲ等工程，其挡泄水等主要永久性建筑物为3级建筑物。
水库原设计洪水标准为100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核；《湖北省中型基本资料汇编》中按100年一遇设计、1000年一遇校核，水库各特征参数如下：（1）正常蓄水位177.5m，相应库容765万m3；（2）死水位167.2m，死库容83万m3；（3）兴利调节库容682万m3，系多年调节水库；（4）设计洪水位（P=1%）179.1m，相应库容964万m3；（5）校核洪水位（P=0.1%）179.7m，相应库容1035万m3。
1980年水库加固设计时按100年一遇设计，1000年一遇校核，求得设计情况下洪峰流量为238m3/s，洪量为356.1万m3；校核情况下洪峰流量为319m3/s，洪量为550万m3。
水库水文与水资源管理研究
水库水文与水资源管理研究随着人口的不断增长和经济的快速发展，水资源已经变得愈加紧缺。
而水库作为储存、调节和利用水资源的重要设施，对于水资源管理、环境保护以及灾害防治等方面起到了重要的作用。
水库水文是指对水库水位、流量、水质等水文信息进行观测、分析、预测和管理的学科。
本文将从水库水文和水资源管理两个方面进行探讨。
一、水库水文水库水文是水库管理的重要组成部分，可以说是水库建设、运行及维护所必需的学科体系。
具体来说，水库水文主要研究水库的水文工程学、水文综合利用学、水文调度学以及水文信息处理学。
水库水文的研究方向主要包括：1.水库水位的预报水位预报是水文工程管理中必须要解决的问题之一。
水位预报是指通过水位观测资料及有关水文资料，进行水位预报的工作，可以采用常规模拟、时序分析、统计预报等方法。
水位预报可以帮助水利部门及时进行调度工作，提高水库的效益及保证水库的安全运行。
2.水库径流计算水库的流入流出量通常采用径流计算的方法，径流计算的内容主要包括：流域信息和水文资料的收集、径流计算的方法选择、计算精度确定和结果分析等。
径流计算可以明确水库的蓄水能力，为水库的水利管理提供相关数据参考。
3.水库水文调度水文调度是一种运用科学的方法统计和控制水库水位，保证水库的正常供水和安全运行的管理方法。
水文调度在水库管理中扮演着至关重要的角色，它可以促进水库有效合理的开发利用，同时也能在维护水库重要功能的同时，保护水文环境和保障人民生命财产安全。
二、水资源管理水资源在全球范围内日益减少，如何有效管理好有限的水资源是一个亟待解决的问题。
而水库作为水资源的重要管理方式，其在水资源管理中起着重要作用。
具体来说，水资源管理主要包括以下方面：1.水资源开发随着人口的不断增多，经济的不断发展，对水资源的需求也越来越大。
水资源的有效开发利用是解决水资源短缺问题的关键。
水库可以作为切实有效的手段来实现水资源的开发利用，通过对水库的建设和调度可以提高水利效益，同时也能实现对水资源的有效保护。
第9章 水文预报
Q下, 2 C0Q上, 2 C1Q上,1 C2Q下,1
由于上式要知道时段末的Q上2，才能够推算Q下2，故马 斯京根法只适合于插补洪水流量或推求入库洪水。 同时可见，该式是没有遇见期的。通过选择适当的计算 时段△t，使得△t =2Kx，也可以获得一定的预见期。即
0.5t Kx C0 0 K Kx 0.5t
基本公式：
Q(t+1)=f(Q(t)) 式中，Q(t+1)为t+1时刻流量；Q(t)为t时刻流量；
f为函数关系。P.252～253 图9-17～图9-19
图9-17 35/38
图9-18
图9-19
当前后期流量的相关关系不很密切时，可以在相关图中 加入预见期内的降水量或气温作参数，以改善相关关系。
P.253 图9-20 和 图9-21
若区间来水变化大且上下游站无明显相关性时，应建立以下 游站同时水位为参数的相关曲线进行预报，p.243 图9-7。
图11-6 图9-6 20/38
图9-7
由于上游干、支流来水量大小合组合不同，将影响下 游站出流量过程，为提高预报精度，可以按上游来水情况 分别定线进行预报，p.243 图9-8。
21/38
图9-8
该法的预见期取决于上游各 站中传播时间最短的一个。 一般情况下，上游各站中以
A
C
B
干流站的流量为最大，从预报精
度的要求出发，常常用它的传播 时间τ作为预报方案的预见期。
D
这时有
上游干流实测流量＋支流错开传播 时间的流量＝合成流量
22/38
Q下,t f ( Q上,i ,t i ) 如果支流传播时间小于干流 i 1 站的传播时间，则需要对该支流 站的相应流量作出预报。 关键：确定干、支流传播时间。
水文预报
水文预报是根据水文现象的客观规律，利用实测的水文气象资料，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。
水文预报根据前期或现时已出现的水文、气象等信息，运用水文学、气象学、水力学的原理和方法，对河流、湖泊等水体未来一定时段内的水文情势作出定量或定性的预报。
二、水文预报的分类(一) 按其预报项目分1.径流预报预报的要素:水位、流量。
水位预报:水位高程及其出现时间；流量预报:流量大小、涨落洪时间及其过程。
(1)洪水预报A：河段洪水预报以河槽洪水波运动理论为基础，预报河段下游某站的水位和流量。
洪水波在河段间的传播时间即为该方法的预见期B: 流域水文预报按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料，对流域上降水在流域出口处形成的流量过程的预报流域产流预报对流域内降水过程所产生净雨过程的预报。
流域汇流预报对流域内降水的净雨过程所形成的出口断面流量过程的预报.从降雨到达地面转变为出口断面的流量所经历的流域汇流时间，就是该方法所能提供的预见期。
预报方案根据河段洪水波运动理论或降雨径流形成过程的原理制作。
(二)按预见期的长短预见期是指预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距。
1. 短期水文预报预见期通常为数小时至数天或主要由水文要素作出的预报。
2.中长期水文预报预见期通常为3天以上至1年以内或包括气象预报性质在内的水文预报（三门峡－花园口，24h）3.超长期水文预报预见期在1年以上的水文预报4.实时联机水文预报（实时水文预报）利用遥测系统收集流域内的实时水文气象数据输入计算机，直接与水文预报程序和预报误差校正程序连接，及时作出水文预报。
三、水文预报的基本程序（一）制定预报方案(1)由过去的观测资料推算预报要素大小和出现时间的一整套计算方法，(2)根据过去的实测资料进行分析计算，建立的预报对象与预报因子间的经验关系图或预报方程。
（二）进行作业预报根据预报方案开展预报服务工作。
将现时发生的水文气象信息，通过报汛设备迅速传送到预报中心，随即经过预报方案算出即将发生的水文预报要素大小和出现时间，及时将信息发布出去，供有关的部门应用。
水利工程中的水文预报与水库调度
水库调度应考 虑生态环境保 护，避免对生 态环境造成破
坏
水库调度应兼 顾社会经济发 展，满足人民
生活需求
水库调度应遵 循自然规律， 避免过度干预
自然生态
水库调度应注 重水资源的合 理利用，提高 水资源的利用
效率
水库调度的主要任务
4
调节水量和维持水位
维持水位：根据水文预报，及 时调整水库水位，防止洪水灾 害和干旱灾害的发生。
调节水量：根据水文预报，合 理调节水库的蓄水量，保证下 游用水需求和生态环境安全。
优化调度：根据水文预报，优 化水库调度方案，提高水资源
利用效率。
保障安全：根据水文预报，及 时采取措施，保障水库大坝和
下游地区的安全。
保障供水需求和农业灌溉
水库调度的主要任务是满足城乡居民的生活用水和工业用水需求。 水库调度还需要保证农业灌溉用水，确保农作物的正常生长和产量。 水库调度可以通过调节水库水位和流量，实现水资源的优化配置和合理利用。 水库调度还可以减轻洪涝灾害，保护人民群众的生命财产安全。
减少弃水率：通过水文预报，合理安排发电时间，减少弃水率，提高经济效 益 保障电力系统稳定：水文预报有助于水电站及时调整发电计划，保障电力系 统稳定运行
预测水文灾害
水文预报的作用：预测 洪水、干旱等水文灾害
水文预报的应用：水库 调度、防洪减灾、水模型、历史
数据等
水库调度是水文预报的实践应用
水文预报是水库 调度的基础，为 水库调度提供科 学依据
水库调度是水文 预报的具体实施， 将预报结果转化 为实际决策
水库调度可以提 高水资源利用效 率，保障水资源 安全
水库调度可以减 少洪涝灾害，保 护人民生命财产 安全
相互促进，提高水利工程效益
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第九章水库水文预报
建库后河道水力条件和水文特性的变化 入库流量预报
水库水位与出流量预报
水库施工期水文预报
中小型水库水文预报
第九章水库水文预报
§1建库后河道水力条件和水文特性的变化
1、汇流速度的变化
建库之后，由于水深加大，库区的洪水波由扩散波变为惯性波，波速和传播时间
§1建库后河道水力条件和水文特性的变化2、洪峰流量的变化
建库后洪峰流量一般比建库前峰值增高，峰现时间提前，而且这种变化，随着暴雨中心越靠近库区越明显。
3、峰形的变化
建库后洪形的涨水段变陡，洪量增大，高水峰腰段更为尖瘦。
§1建库后河道水力条件和水文特性的变化
§1建库后河道水力条件和水文特性的变化
建库后的洪峰流量约增
大40%。
据已有的一些
分析资料，洪峰流量一
般增大20%~30%，与建
库后汇流条件的改变情
况有关。
§2 入库（湖泊）流量预报
一、入库流量推求
通过水库周边进入水库的地表径流量和地下径流量是入库径流的主要组成部分。
按来水区域不同可分为上游来水量；区间来水量；库面直接承受的降水量所转化的径流量。
入库设计洪水是指通过各种途径进入水库的洪水，它由三部分组成：
①回水末端或干流断面洪水；
②水库周边断面洪水（区间洪水）；
③水库库面降水（库面洪水）。
2.入库洪水与坝址洪水的差异
①库区产流条件改变,入库洪量增大;
②原河槽调蓄能力丧失,入库洪水洪峰增高,峰形更尖瘦;③流域汇流时间缩短,峰现时间提前,洪峰增大;④入库洪水无实测资料,只能用间接方法推求。
如果在建库前和建库后均上流域的降雨和径流资料编制水库入库站以上流域的产流和汇流的预报方案。
建库前坝址断面库后的资料，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。
入库流量还原的水量平衡方程式如§2 入库（湖泊）流量预报
§2 入库（湖泊）流量预报
二、入库流量的预报
1、区间入流系数法
假定：区间和入库站以上流域的产流和汇流规律基本相同，在推求区间来水量和入流过程时，将各入库站的流量之和乘以一个系数，作为区间流量。
只有当区间面积不大，降雨分布比较均匀，区间与上游入库站来水的同步性较好时，才能采用。
2、指示流域法
§3 水库水位与出流量预报
一、水库调洪演算的基本原理
水量平衡方程，哪些因子是已知的，哪些因子是未知的？
二、水库调洪演算方法
1、试算法
2、图解法
3、数值解法
§3 水库水位与出流量预报
中小型水库一般只要预报出最高水位、最大泄流量及其出现时间，通常采用简易的预报方法
由于中小型水库流域面积小，汇流历时短，而水库溢流建筑物又较简单，可将出流过程也概化为三角形。
在一次洪水过程中，洪水开始进入水库，此时水库起涨水位在溢洪道底以下，则当水位上涨到溢洪道底，闸门未开，没有泄流，水位仍继续上涨，至t0时刻，水位涨到溢洪道底以上某一高度，拦蓄水量，即开闸放水，相应起始泄流量为Wt，t0时刻以后，入流大于出流，水位持续上涨，至tp时刻，入流等于出流，泄流量最大（Qp），同时出现最高水位。
§3 水库水位与出流量预报1、试算法
§3 水库水位与出流量预报
§3 水库水位与出流量预报 2、图解法
122121)(21)(21V V t O O t I I −=Δ+−Δ+22111()22
V O V O I O t t +=++−ΔΔ
§3 水库水位与出流量预报－图解法
§3 水库水位与出流量预报－图解法2211(22V O V O t t +=+ΔΔ
§3 水库水位与出流量预报 2、以入流量为参数的
时段库水位相关法
§3 水库水位与出流量预报 3、考虑上下游要求的调节演算
§3 水库水位与出流量预报 4、考虑动库容的调洪演算
§3 水库水位与出流量预报
§4 水库施工期的水文预报
水库施工期间，各个阶段有不同的导流方式，致使过水断面束窄，水位壅高，不断改变天然河道的水力条件。
施工期水文预报的特点，在于处理不同导流方式时的水力计算问题。
根据预报的来水过程，推算库区上下游的流量和水位变化过程。
根据预报出的坝址流量，推求束窄河段的水位壅高值，可用下式计算
2g
§4 水库施工期的水文预报
2、截流期的水力计算及预报
围堰截流施工，一般是在枯季进行，故需要作枯季径流预报。
截流期围堰龙口缩窄了水面宽，流速增大，形成落差，需要及时了解龙口上、下游水位变化、口门处流速以及过水流量等。
§4 水库施工期的水文预报
§5 中小型水库预报0
t 一、起涨水位为溢洪道底时的预报方法
§5 中小型水库预报
二、起涨水位低于溢洪道底时的预报方法
§5 中小型水库预报
二、起涨水位低于溢洪道底时的预报方法
§5 中小型水库预报
二、起涨水位低于溢洪道底时的预报方法
第九章
水库水文预报－小结
入库洪水的组成，入库洪水与坝址洪水的区别 水库调洪演算方法，图解法和数值解法 施工期水文预报
C l i c k
t o
e d i t
c o m p a n y
s l o g a n
.
。