水文预报河道洪水预报
水文预报1-河段洪水预报
进行。
7.预见期 Ⅰ.天然预见期 ⑴河段预报天然预见期 预报对象（相应流量、水位）自上断面运动至 下断面的时间。 ⑵降雨径流预报天然预见期 次雨终止算起至流域出口断面预报对象（流量 ）出现的时间。 Ⅱ.作业预报预见期 指发布预报时刻至预报对象出现时刻的时距。 所谓作业预报是指实际工作中发布预报的工作过 程。
天然预见期
5.因子预报 指利用影响水情的影响因子值与水情值建立的 定量关系用于预报的技术方法。 这种方法不研究水情与影响因子之间的物理过程 ，只利用数学方法建立起二者的定量关系用于预报。 使用最多的是回归模型，此外投影寻踪、人工神经 网络等模型也有一定应用。 6.统计预报 利用数理统计方法对径流序列建模，然后依据 模型作出有一定概率意义的预报。例如各种时间序 列模型。
第二章河段洪水预报
第一节相应水位（流量）法 建立河段上下游断面洪水波同位相点的水位（流 量）经验关系，依据此关系作出洪水预报的方法。 一、相应水位（流量）的基本原理 1.在河段中，影响洪水波运动的因素 ⑴内因： 由于洪水波附加比降的作用，在河段中运动的洪 水波会发生坦化（展开）变形和扭曲变形。 ⑵外因： 区间有较大水量加入（区间有较大支流加入或 区间面积上发生较大降雨）；河段中断面变化激烈
集中入流与分散入流示意图
峰。 当区间入流可以忽略时，（2-2）式简化为
Q下、t +τ＝ Q上、t - ΔQ （2-1） 这种情况通常在河段不长，洪水ห้องสมุดไป่ตู้附加比降起主导 作用的山溪河流。 ⑵上、下游相应流量传播时间关系式 设洪水波波速为C，则 τ= L / C （2-3） 波速与断面平均流速的关系可表示为 C=ηV （2-4） 则可得 τ = L / （ηV） （2-5） 上式可用于估计河段洪水波的传播时间，η可
水文预报课程设计洪水预报
水文预报课程设计洪水预报一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水文预报的基本概念，掌握洪水形成的原因及其发展过程。
2. 学生能够掌握洪水预报的主要方法及其适用条件，如降雨径流模型、统计模型等。
3. 学生能够了解我国洪水预报的现状及发展趋势，了解相关法规政策。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析特定流域的洪水形成过程，进行简单的洪水预报。
2. 学生能够运用水文预报软件，进行数据收集、处理和分析，提高解决实际问题的能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行洪水预报案例的研究，提高沟通协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到水文预报在防洪减灾中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
2. 学生在学习过程中，培养严谨的科学态度，树立正确的价值观。
3. 学生通过了解我国在水文预报方面的成就，增强民族自豪感，激发为国家和人民服务的情怀。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合，培养学生的实际应用能力。
课程设计以学生为中心，充分考虑学生的认知水平、兴趣和需求，采用案例教学、小组合作等方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
通过本课程的学习，使学生能够掌握洪水预报的基本知识和技能，提高防洪减灾意识，为我国水文预报事业贡献力量。
二、教学内容1. 水文预报基本概念：洪水定义、洪水分类、洪水周期与洪水频率。
2. 洪水形成原因及发展过程：降水过程、流域特性、径流形成与汇集。
3. 洪水预报方法：- 降雨径流模型：水箱模型、单位线法、流域水文模型。
- 统计模型：时间序列分析、回归分析、人工神经网络。
4. 洪水预报软件应用：数据收集、处理、分析和预报结果输出。
5. 我国洪水预报现状与发展趋势：技术进展、政策法规、防洪减灾体系。
6. 实践案例：分析特定流域洪水预报实例，掌握预报流程和操作方法。
教学内容依据课程目标，参照教材相关章节进行组织。
教学大纲安排如下：第一周：水文预报基本概念及洪水形成原因。
水文预报复习
绪论性质：水文预报属于非工程的防洪措施预见期：预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距。
预见期与精度关系：预见期增长，影响因素增多，偶然性加大，使得预报精度降低。
河道洪水预报：对河道中指定断面处的洪水位、洪水流量、枯水位、枯水流量和河道冰情等预报。
流域水文预报：对流域上融雪、降雨产生的水量和在流域出口处形成的流量过程的预报。
水库水文预报：大型水库预报内容：入库流量，库水位，水库施工期的水情和水库为防洪、防凌、发电等所需的水文预报。
水文预报的方法：预报方法分三类：经验和半经验方法、水文模型方法、统计预报方法。
水文预报工作程序：1 制作预报方案2 进行作业预报流域产流流域蒸发由水面蒸发、陆面蒸发（土壤蒸发）、植物蒸散发三部分构成。
模式计算法：根据土壤含水量的垂直分布，流域蒸发量的计算方法可根据情况选用一层、二层、三层模式。
径流成分：一场降雨形成的径流包含地面径流、地下径流。
径流成分划分：将次洪径流深分成为地面径流和地下径流的过程。
方法：直线斜割法；经验方法。
蓄满产流计算思路：采用试算法：假设稳渗率，根据水源划分的原理计算各时段的直接径流、地下径流，再计算总的地下径流，看它是否与已知的总的地下径流相等。
水源划分：地面径流、壤中流与地下径流下渗能力分布曲线：下渗能力分布曲线反映了流域各处下渗能力随空间分布的规律。
产流计算：f下渗能力分布曲线1.0mf流域单点下渗能力的最大值时段产流量超渗产流、蓄满产流是两种典型的产流模式。
混合产流局限在两种定义的模式下：面积混合法、垂向混合法。
流域汇流 单位线的影响因素 ：1雨强 2暴雨中心位置 3暴雨移动的路线和速度4、流域面积大小5、河槽原有蓄水量6、流域比降7、水源组成比例单位线的综合：单位线的综合是对单位线进行归纳和概化的过程。
方法：1、当各次雨洪求出的单位线差别不大时，把它们的平均线作为流域的单位线。
2、不符合上述情况时，考虑单位线的主要影响因素（雨强、暴雨中心位置、水源比重等），再分类求平均。
第7章 水文预报
预报建模
制定预报 方案
水文预报 作业
根据预报项目的任务，收集水文、气象等有关资料，探索、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，并对制定的方案按规范要求的允许误 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，否则，应 分析原因，加以改进。
7.2短期洪水预报
（2）河段洪水预报
3）合成流量法
在有支流河段，若支流来水量大，干、支流洪水之间干扰影响不可忽略，此时用相应水位
法常难取得满意结果，可采用合成流量法。
由河段的相应流量概念和洪水波运动的变形可知，下游站的流量为：
n
Qt
1 ai I i，t-i - Q i
上、下游站水位过程线示意图
7.2短期洪水预报
（2）河段洪水预报
1）相应水位(流量)法
设河段上下游两站的距离为L，t时刻的上游站流量为Q上，t，经过时间τ的传播到，下游站相
应流量为Q下，t+τ。若无区间入流，两者的关系为:
Q下，t+τ=Q上，t -△QL
(7-1)
式中△QL——上下游站相应流量的差值，称为洪水波展开量，与附加比降有关。
降雨径流法预报洪水过程示意图
PART 03
枯水预报
7.3枯水预报
（1）概述 流域内降雨量较少，通过河流断面的流量过程低落而比较稳定的时期，称为枯水季节(简称 枯季)或枯水期，其间所呈现出的河流水文情势称为枯水。在枯季，由于江河水量小，水资源供 需矛盾较突出，如灌溉、航运、工农业生产、城市生活供水发电，以及环境需水等诸方面对水 资源的需求常难满足。为合理调配水资源，做好枯季径流预报是很有必要的。此外，由于枯季 江河水量少，水位低，是水利水电工程施工(沿江防洪堤、闸门维修等)特别是大坝截流期施工的 宝贵季节。因此，为了确保施工安全，枯季径流预报肩负重大责任，枯季径流的起伏变动常常 是枯季径流预报关注的对象。
水文预报 期末总复习免费全文阅读
y(t+1)=XT(t+1)9(t)
式中 ，y(t+1)=Q(t+1)； XT(t+1)= (Q(t ) , Q ( t - 1),Q(t -2))；
4. 将卡尔曼滤波应用到水文系统的前提条件是什么？ 采用滤波方法进行实时校正 ， 必须首先将水文预报模型
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，
2. 实时洪水预报的误差来源及其误差修正方法
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。
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。
水文水资源教程-水文情报预报试题库(附答案)
第一章 河道洪水预报一、填空题：1、描述洪水波运动的特征量有 附加比降 、 位相 、 相应流量 、 波速 。
2、依据圣维南方程组的动力方程中各项作用力的对比关系，可忽略某些次要项，根据简化的情况，可将洪水波分成 运动波 、 扩散波 、 惯性波 和 动力波 。
3、如图为三种简单入流函数的图形，其名称依次为：将它们依次输入系统所形成的响应函数依次为：（a ） S （t ）曲线 (b) U （t ∆，t ） (c) U （0，t ）4、用单位入流函数和单位矩形入流函数来表达一般的入流过程时，其精度取决于 矩形条块的底宽 。
5、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i =0；涨洪时, ∆i __>0__ ；落洪时，∆i _<0__。
6、洪水波在传播过程中不断发生形变，洪水波变形有两种形态, 即_展开__和__扭曲___。
造成洪水波变形的原因一般有 洪水波本身的水利特性 、 洪水波传进的边界条件 、河段旁侧的入流 、 。
7、常用的河段洪水预报方法有 相应水位（流量法） 、 流量演算法 。
8、天然河道槽蓄曲线的类型有 单值关系 、 顺时针绳套 和 逆时针绳套 。
9、某河段1989年8月12日发生一次洪水，12日15时上游站洪峰水位为 137.21m,此时的下游站水位为69.78m ，13日8时该次洪水在下游站的洪峰水位。
为71.43m,故该次洪水的上、下游相应水位,传播时间,下游站同时水位分别为___137.21m 、 _______71.43m_______、 ______17h 、 ___69.78m_ 。
10、马斯京根法的假定是示储流量与槽蓄量成线性关系 、 示储流量与入流、出流量成线性关系 。
11、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是_蓄量常数K 、 __河槽调节能力参数X 。
12、对同一河段而言,大洪水的传播时间较____短 _ ，小洪水的传播时间较 _____长 。
水文预报 水文预报的分类
x：流量比重因素
K：稳定流情况下的河段传播时间
C0+C1+C2=1
已知 x=0.2，K=12，△t=12h，
计算得C0=0.231，C1=0.538，C2=பைடு நூலகம்.231
310×0.231=72
250×0.538=135
250×0.231=58
(四）马斯京根法中几各问题的分析 （1）K值的综合： （2）x值的综合： （3）计算时段△t的选择： （4）预见期问题：
二、水文预报工作的基本程序 （1）制定预报方案： 收集水文、气象资料； 建立预报模型——即水文预报方案； 对模型进行评定和检验——允许误差； （2）进行作业预报 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， 供有关部门应用。 联机作业实时水文预报
• 二、相应水位（流量）法
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）的方法，称为相应水位（流量）法。 （一）基本原理 无区间入流：
Q下,t+τ= Q上,t -△QL
有区间入流q： Q下,t+τ= Q上,t -△QL+q
根据表5-1的资料，绘制相应洪峰水位相关曲线及其 传播时间曲线（图5-3）。
作业预报时，已知t时刻上游洪峰水位Z上,t，由图5-3 查得下游洪峰水位和洪水传播时间τ，从而预报出未来 t+τ时刻下游出现的洪峰水位 Z下,t+τ 。
三、合成流量法
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。
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第一章 河道洪水预报一、填空题：1、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i _________；涨洪时, ∆i _______ ；落洪时，∆i ______。
2、洪水波在传播过程中不断发生形变，洪水波变形有两种形态, 即________和_________。
造成洪水波变形的原因一般有 、 、 、 。
3、常用的河段洪水预报方法有 、 。
4、天然河道槽蓄曲线的类型有 、 和 。
5、某河段1989年8月12日发生一次洪水，12日15时上游站洪峰水位为 137.21m,此时的下游站水位为69.78m ，13日8时该次洪水在下游站的洪峰水位。
为71.43m,故该次洪水的上、下游相应水位,传播时间,下游站同时水位分别为____________ 、 ______________、 ______________ 、 _____________ 。
6、马斯京根法的假定是 、 。
7、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是_____________ 、 _____________ 。
8、对同一河段而言,大洪水的传播时间较______ _ ，小洪水的传播时间较 _______ 。
9、相应水位是指______________________________________________ _；同时水位是指_______________________________________________ 。
10、示储流量是指_______________________________________________ 。
11、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是__________________, __________________ 。
12、河段相应水位(流量)预报的预见期为____________________________ _。
13、当实际河长L 大于特征河长 时,该河段的槽蓄曲线形状为_________________________。
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合成流量：同时流达下游站的各上游站流量之和。
I Q上i ,t i
i 1
n
相关关系：
Q下i ,t f ( Q上i ,t i )
i 1
n
预见期：上游各站重播时间的最小值。
10.2 短期洪水预报
三、马斯经根法
1、原理
1 1 (Q上1 Q上 2 )t (Q下1 Q下2 )t S 2 S1 2 2
未来下游站7月3日12:20，洪峰水位9.4m。
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
（二）无支流河段以下游同时水位为参数的
上下游相应洪峰水位预报
1、适用条件：
大河中下游，洪水波变形不可忽略
2、相关关系形式：
Z下,t+τ = f ( Z上,t， Z下,t)
τ = f ( Z上,t)
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
（二）无支流河段以下游同时水位为参数的
上下游相应洪峰水位预报
3、建立方案的步骤： （1）摘录点据 （2）点绘相关图 （3）相关图的合理性检查和精度评定 4、作业预报 5、预见期：两断面间的洪峰传播时间
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
（二）无支流河段以下游同时水位为参数的
上下游相应洪峰水位预报
短期洪水预报：
产流预报
流域汇流预报
河段汇流预报
10.2 短期洪水预报
一、河段中的洪水波运动
1、洪水波的形成
初始恒定流水面上突然注入一定的水量，s.t 原始 恒定流水面受到干扰形成不稳定波动，称为~。
2、洪水波的特征 波体 波长 波峰 波高 波前 波后 波锋
10.2 短期洪水预报
一、河段中的洪水波运动
下游站同时水位：和上游站洪峰水位同时刻出现 的下游站水位。 某河2006.8.20一次洪水，20日9时上游站出现洪 峰水位为185.2m，此时下游站水位为121.3m，21 日9时下游站出现洪峰水位145.3m，该次洪水的 下游站同时水位 ，河段传播时间 。
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
（三）合成流量法
3、洪水波的传播
（3）波速（C）：
洪水波上某位相点在河道中的传播速度。
（4）相应水位/相应流量：
洪水波上某一位相点依次次通过河道上下断面 所形成的一组水位或一组流量。 Z上,t～Z下,t+τ；Q上,t～Q下,t+τ。
10.2 短期洪水预报
一、河段中的洪水波运动
4、洪水波的变形
（1）附加比降（i△）：i△ =i- i0
10.2 短期洪水预报
28 Z上,t
26
24 22 20 8 9 10 Z下,t+τ 11
10.2 短期洪水预报
28
Z上，t 26 24
22
20 0:00
4:48
9:36
τ
14:24
10.2 短期洪水预报
7月3日5:20， Z上m,t=25m，
未来下游站的洪峰水位多高？ 何时发生？
10.2 短期洪水预报
3、洪水波的传播 （1）波体水面线与水位过程线的对应关系 波前 各点依次通过河流某断面 → 涨洪段 波后 各点依次通过河流某断面 → 落洪段 波峰 通过河流某断面 → 洪峰 （2）位相
洪水波波体与大气交界面轮廓线上每一点都占 有一定的相对位置，这就是洪水波位相概念。
10.2 短期洪水预报
一、河段中的洪水波运动
(3) 计算蓄量S过程；
(4) 设x，计算示储流量Q’过程；
(5) 点绘Q’~ S相关图
(6) 检验：近似直线，K=△S/△Q’×△t；else
本章小结
河段洪水预报：
相应水位法 流量演算法——马斯京根法
THE END
Thank You!
二、相应水位法
（一）无支流河段上下游相应洪峰水位预报
3、建立方案的步骤：
（1）摘录点据
（2）点绘相关图
（3）相关图的合理性检查和精度评定
4、作业预报
5、预见期：两断面间的洪峰传播时间
10.2 短期洪水预报
表l 某河段上、下游站相应洪峰水位 上游站洪峰 下游站洪峰 日期 水位 日期 水位 月 日 时：分 （m） 月 日 时：分 （m） 4 28 17:30 22.28 4 29 4:00 8.74 6 2 1:30 27.38 6 2 8:00 10.1 7 7:30 24.27 7 16:00 9.22 16 14:50 23.33 16 22:00 8.98 22 0:00 25.16 22 6:00 9.35 28 16:45 22.59 29 2:00 8.72 7 14 11:15 23.11 7 14 19:00 8.89
（2）以下游同时水位为参数的
上下游相应洪峰水位预报；
有支流河段：
合成流量法
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
（一）无支流河段上下游相应洪峰水位预报
1、适用条件：
大河中上游，洪水波以传播为主，变形较小
2、相关关系形式：
Z下,t+τ = f ( Z上,t)
τ = f ( Z上,t)
10.2 短期洪水预报
基本原理
24
预报值：
Z下,t+τ = f ( Z上,t，其他影响因素) 预见期：
Z上
22
20 8.5
9
9.5
10
10.5 Z下
28
26
τ = f ( Z上,t，其他影响因素)
24
22
20 0:00
4:48
9:36 τ
14:24
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
主要方法
无支流河段：
（1）上下游相应洪峰水位预报；
波体水面线相对于恒定流水面线的比降。
水面比降（i ）：单位河长的水面落差。
河底比降（i0）：单位河长的河底落差。
涨洪： i△ >0；落洪： i△ <0；恒定流：i△=0。
Hale Waihona Puke 10.2 短期洪水预报一、河段中的洪水波运动
4、洪水波的变形
（2）展开与扭曲
展开：洪水波在运动过程中波长不断加大，波高
不断减小的现象。
S K Q K [ x Q上 (1 x)Q下 ]
K——蓄量常数；x——流量比重因数；
△t——演算时段长；Q’——示储流量。
10.2 短期洪水预报
三、马斯经根法
2、演算方程
Q下2 C0Q上2 C1Q上1 C2Q下1
1 t Kx 2 C0 K Kx 1 t 2 K Kx 1 t 2 C2 K Kx 1 t 2 1 t Kx 2 C1 K Kx 1 t 2
7月3日5:20， Z上m，t=25m
28 Z上,t 26 24
22
20 8 9 10 11
Z下m，t+τ=9.4m
Z下,t+τ
10.2 短期洪水预报
7月3日5:20， Z上m，t=25m
28 Z上，t 26
24
22 20 0:00
τ=7h
4:48 9:36
τ
14:24
10.2 短期洪水预报
7月3日5:20， Z上m,t=25m，
本章主要内容
10.1 概述 10.2 短期洪水预报 10.3 水文预报精度评定
10.1 概述
水文预报：已知信息→为了水位现象 预报值： 预见期：发布预报时刻→预报要素出现时刻 按预报项目分类：水位预报 径流预报 泥沙预报 …… 按预见期分类： 短期预报 中长期预报 超长期预报
10.2 短期洪水预报
700
1200 900 700 580
140
240 180 140 116
250
350 600 450 350
150
162 226 300 267
540
752 1000 890 733
10.2 短期洪水预报
三、马斯经根法
3、试算法定参
(1) 选定演算时段长△t；
(2) 计算合成入流或对应出流：Q’上=Q上+q区；
C0 C1 C2 1
10.2 短期洪水预报
三、马斯经根法
例：某河段上断面一次洪水过程和该次洪水开始
时下断面流量见表，不计区间入流，试用马斯京
根法推求下断面流量过程。
（C0=0.2、C1=0.5、C2=0.3）
时段 0
Q上 500
C0*Q上2 C1*Q上1 C2*Q下1
Q下 500
1
2 3 4 5
扭曲：波前水量向波后转移的现象。
C=f（Z,i）
10.2 短期洪水预报
一、河段中的洪水波运动
小结：
（1） 洪水波从上游向下游传播，
Z上,t～Z下,t+τ(Q)具有成因联系；
（2） 洪水波在传播的过程中要发生变形，
Z上,t～Z下,t+τ(Q)又有区别。
10.2 短期洪水预报
二、相应水位法
Z上
28 26