第二章 降雨径流相关预报
水文预报第二章-2
Z下,t f (Z上，t , Z下,t )
1.4 合成流量法
1.5 有支流、分流河段的流量演算 合成流量法
t t ( Ii,1 Ii,2 ) (Q1 Q2 ) W2 W1 2 2 i 1
n
n
W f ( I i , Q )
i 1
(一) 先合后演法
2.1.2 相应水位（流量）法的基本原理
• 相应水位是指河段上、下站同位相 的水位。相应水位（流量）预报， 简要地说就是用某时刻上站的水位 （流量）预报一定时间（如传播时 间）后下站的水位（流量）。
• 设在某一不太长的河段中， 上、下站间距为L ，t 时刻上 站流量为QU , t ，经过传播时 间τ 后，下站流量为Q l ，t+τ ， 若无旁侧入流，上、下站流 量关系为：
（流量）过程预报
• 在防汛工作中，洪峰及其出 现时间是一个很重要的预报 因素，但在大江大河及有些 河流的中下游，洪水历时很 长，往往还要预报水位（流 量）过程以弥补洪峰预报的 不足。
传播时间为常数的方法
为了简便和和减少因传播时间曲 线精度带来的影响，在实际预报 工作中，常以河段平均传播时间 摘取 上、下游站“相应水位”， 所建立的预报方案一般形式为：
• 一是已知上站水位（流量）在下 站所形成的相应水位（流量）值； • 另一个是上下站间的传播时间， 即上站水位传播到下站所需要的 时间。
2.2.1、 洪峰水位（流量）预报
（一）、相应水位（流量）相关法
从河段上、下站实测水位资料， 摘录相应的洪峰水位值及其出 现时间，就可点绘相应洪峰水 位（流量）关系曲线及传播时 间曲线，如图２－３所示，其 关系式为：
z p,u
Z
z p,u z 0,u
水文预报(第二章 流域产流-蓄满产流)
0.2
5.8
5.0 5.2 5.4 6.9
10.29.6 9.0 源自.4 7.80.80.6 0.6 0.6 0.7
河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
一层模式适用于土壤含水量较大的情况。
一层模式未考虑土壤水分垂向分布，对久旱之 后的小雨，因土壤水分少，计算的总蒸发量明显 偏小。
1970.8.13
1970.8.14 1970.8.15 1970.8.16 1970.8.17
0.2
5.8
5.0 5.2 5.4 6.9
8.3
7.5 6.9 6.3 5.7
0.2
0 0 0 0
0.8
0.6 0.6 0.6 0.7
1.0
0.6 0.6 0.6 0.7
河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
下垫面 underlaying surface
地形、地质、土壤、植被等。
河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
二、流量过程线分析 不同流域的降水，经产汇流形成的流量过程线具 有不同的特征。 流量过程线形状不对称系数
Q m3 / s
3
Q m3 / s
150
2
1 0
100
2、产流机制的分析
根据流域产流所表现出来的特点（结果）以及 影响产流过程的因素（原因），分析一个具体流 域所属的产流模式。 河北工程大学水电学院
Hydrological Forecasting
3、产流机制分析的主要内容 影响产流过程的主要因素：气候、下垫面等。
气候 climate
降水、蒸发、气温、湿度、风速风向等。
水文预报考试重点
第一章绪论1、水文预报：根据的信息对未来一定时期内的水文状态做出定性或定量的预测。
2、水文预报内容：洪水预报、旱情预报、估计径流预报、融雪径流预报、冰清预报。
第二章降雨产流量预报1、非闭合流域水量平衡式R=P-E-W P-W S- Δ W±R交±R引±R其他闭合流域的水量平衡式R t=P t-E t+W t-W t+12、超渗产流和蓄满产流区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者根本没有地下径流，而蓄满产流的地下径流比例大。
3、地面径流和地下径流形成流量过程线区别：地面径流的运动路径短，聚集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流的水流聚集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域的调蓄作用大，流量过程线呈缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。
4、不对称系数计算要求： 1〕进行过程线转化2〕孤立洪水，不适用于复式洪水5、产流方式论证中综合分析内容及含义6、影响土壤蒸发主要因素？土壤蒸发三阶段特征？1〕因素：气象因素、土壤供水条件、土壤结构2〕特征：第一阶段：θ>= θc1〔田间持水量〕蒸发主要发生在土壤表层，表层土壤因蒸发而减少的水量通过毛管作用由下层得到充分补充,主要取决于气象因素,蒸发量等于流域蒸发能力第二阶段：〔毛管断裂含水量〕θc2<θ<θc1 ，E继续，θ减小，上层土壤毛管水开始断裂，随着θ减小，毛管水断裂程度越来越严重，下层对上层供水速率变慢，蒸发受气象因素和土壤含水率影响第三阶段：θ<=θc2 毛管输送水分完全破坏，只能以膜状水或气态水形式移动，速度慢，数量小，E小而稳定，取决于气象因素和地下水的埋深7、 KC包含哪几方面影响？：1〕反响水面与陆面蒸发的差异K1 2〕水面与陆面所在的地理位置差异K23〕器皿与水面的蒸发差异K38、水面蒸发量估计常用方法：水库水量平衡法，空气动力学法，彭曼公式，经验公式法10、一层、二层、三层蒸发模式优缺点三层蒸发模式计算的额蒸发量最大，二层次之，一层最小。
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。
第二章 径流形成过程
第二章径流形成过程1、一场降雨的净雨量和径流在数量上相等，但有何区别？答：二者在数量上是相等的，但过程却完全不同。
净雨是径流的来源，而径流则是净雨汇流的结果；净雨在降雨结束时就停止了，而径流却要延长很长时间。
2、为什么对于较大的流域，在降雨和坡面漫流终止后，洪水过程还会延续很长时间？答：这是由于一方面大流域的河网汇流时间较长，另一方面在涨洪汇集过程中河网和河岸蓄积了很多水量，退水时需从河网、河岸消退流出（称调蓄作用），这样也需要比较长的时间。
例题：某流域面积1000km2，流域多年平均降雨量1400mm，多年平均流量20m3/s，问该流域多年平均蒸发量为多少？若修建一水库，水库面积为100km2，当地实测蒸发器读数的多年平均值为2000mm，蒸发器折算系数为0.8，问建库后流域多年平均流量是多少？习题：教材P37： 2-1，2-2，2-3第三章水文信息采集与处理1、降水量观测仪器，用雨量器观测时的观测时段。
答：雨量计、自记雨量计（虹吸式、翻斗式）、光学雨量计、雷达雨量计等。
观测时段：1、2、4、8、12、24段，2、我国采用的水准基面。
（黄海基面）3、流量测验的步骤。
答：(1)布置测速和测深垂线，将过水断面分为若干部分每两根测深垂线对应部分面积；(2)横断面测量，计算各部分面积Ai；(3)流速测量，流速仪测量测深垂线上各点流速，计算垂线平均流速和部分面积平均流速Vi;(4)计算各部分面积流量Qi=Ai*Vi；(5)各部分流量之和即全断面流量Q=4、水位流量关系不稳定的原因何在？(原因为：断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响。
)习题：教材P70：3-1，3-2第四章流域产流与汇流计算1、何谓蓄满产流，何谓超渗产流，它们的主要区别是什么，其地面径流形成条件是否相同？答：即雨量补足包气带缺水后全部形成径流，这种产流方式叫做蓄满产流。
不产生地下径流，并且只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流，这种产流方式称为超渗产流。
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 。
《城市降雨径流》课件
研究内容：深入研 究城市降雨径流的 形成机制、影响因 素、预测模型等
研究目标：提高城 市降雨径流的预测 精度，为城市防洪 排涝提供科学依据
研究团队：组建跨 学科研究团队，加 强合作与交流，共 同推进城市降雨径 流的研究工作
创新技术研发
智能传感器技术：实时监测降雨径流，提高预警能力 大数据分析技术：分析降雨径流数据，预测未来趋势 绿色基础设施：建设雨水花园、绿色屋顶等，提高城市雨水利用效率 城市规划与设计：优化城市布局，减少降雨径流对城市环境的影响
加强城市规划管理，避免过 度开发导致雨水径流增加
过程控制措施
推广雨水收集利用技术，减 少雨水流失
加强城市排水设施建设，提 高排水能力
加强城市绿化，增加城市绿 地面积
推广海绵城市建设，提高城 市雨水利用效率
末端治理措施
建设雨水收集系统，收集雨水 并加以利用
建设雨水调蓄设施，调节雨水 流量，减少洪峰流量
城市雨水：城市雨水中含有大 量的污染物，如汽车尾气、灰 尘等
污染物的类型
工业废水：来自工厂、企业等生产 过程中的废水
农业废水：来自农田、养殖场等农 业活动的废水
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
生活污水：来自居民生活、餐饮、 医疗等场所的废水
城市雨水：城市地表径流，可能携 带污染物进入水体
污染物的排放量
原理：利用微生物的生物降 解作用，将污水中的有机物 分解为无害物质
缺点：占地面积大，需要定 期更换污泥，对水质要求较
高
应用：广泛应用于城市污水 处理厂，是城市降雨径流处
理的主要技术之一
生物膜法
生物膜法是一种利用 微生物的生物降解能 力来处理城市降雨径 流的技术。
水文预报 第二章 流域产流
地下水埋深
地下水埋小的，潜水位经常保持在毛细管作用 范围内，则土壤含水量能持久地得到补充，蒸发 均匀；反之，地下水埋深大，则蒸发率减小的变 化幅度大。
16
影响土壤蒸发的因素
土壤结构
团粒结构的土壤，蒸发量小；非团粒结构的土壤 ，蒸发量大。
土壤色泽
土壤色泽改变土壤表面反射率，从而影响蒸发 。土壤颜色愈深，蒸发量愈大。棕色土壤的蒸发 量比白色的大19％，黑色土壤的蒸发量比白色的 大32％。
21
流域蒸发能力的确定
因此，水面蒸发折算系数为改进后的E601型蒸 发器的蒸发量与其它蒸发仪器观测的蒸发量的比 值：
E E 601 Kc E器
实际计算中，水面蒸发折算系数的取值常按不 同时段（月、年、冰期、汛期、非汛期等）来划 分。
22
流域蒸发
三、流域蒸发量推求 流域蒸发量计算方法有两类：水量平衡法；模 式计算法。 （一）水量平衡法 根据降水、径流、流域蓄水量变化等资料估算 总蒸发量。 在资料充分而可靠的条件下，推求多年平均总 蒸发量，精度较高。但随着计算时段的缩短，运 用这种方法，要正确给定时段始末的流域蓄水量 是有困难的。
退水曲线的方程 Q Q0 e t / K
Q0 起退流量
K 流域水流平均汇流时间。
36
退水指数方程
Q
Q0
Qt
t
退水曲线 或 退水曲线
Qt 1
Qt t Qt e t / K C g Qt
C g 流量消退系数。
37
退水指数方程
求流域退水曲线的方法—最小二乘法： step1、选定 t ，在多场实测流量过程的退水 Qi 段上取n对流量（ Q i 、 ），i 1,2, L , n 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章 降雨径流相关预报
在现代水文预报中，虽然大量使用流域水文模型，例如新安江模型、萨克门托模型、水箱模型和陕北模型等进行流域降雨径流预报。
但是，不少生产单位，尤其是一些大型水库的管理单位，他们在长期的工作实践中已建立了一套适合于当地实际情况的经验性降雨径流预报方案。
2.1 降雨径流相关图的形式
降雨径流经验关系曲线有各种形式，一般有产流量(f R =次雨量P ，前期影响雨量a P ，季节，温度)、)(0Q P f R a ，洪水起涨流量前期影响雨量=和考虑雨强的超渗式关系曲线形式。
这里介绍国内普遍使用的产流量与降雨量和前期影响雨量三者的关系，即R P P a ~~相关图。
图2-1 降雨径流相关图
使用R P P a ~~关系曲线进行净雨量计算一般有两种处理途径：一种是根据洪水初期的a P 值，把时段雨量序列变成累积雨量序列，用累积雨量查出累积净雨，由累积净雨再转化成时段净雨量序列；另一种方法是根据时段降雨序列资料直接推求时段净雨序列。
第一种方法的缺点是在整个洪水过程中，使用一条
R P ~曲线，
没有考虑洪水期中a P 的变化。
而后者的不足是，当时段取的过小时，一般时段雨量不大，推求净雨时的查线计算易集中在曲线的下段。
两种方法的结
果存在差别，至于何者更接近实际也很难断言。
2.2 前期影响雨量a P 的计算
A P 由前期雨量计算，也称前期影响雨量，是反映土壤湿度的参数。
其计算公式为
若前一个时段有降雨量，即01>-t P 时，则
)(11,,--+=t t a t a P P K P (2-1)
若前一个时段无降雨时，即01=-t P ，则
1,,-=t a t a KP P (2-2)
式中：K 为土壤含水量衰减系数，对于日模型而言，一般地取85.0≈K ；1,-t a P 和t a P ,分别为前一个时段和本时段的前期影响雨量；1-t P 为前一个时段降雨量。
式(2-1)和(2-2)为连续计算式。
由于
⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=+=+=+=--+---------)
()()()(,1,33,2,22,1,11,,n t n t a n t a t t a t a t t a t a t t a t a P P K P P P K P P P K P P P K P (2-3)
将式(2-3)各行逐一代入得到
)(,33221,n t n t a n t t t t a P P K P K P K KP P -----+++++= (2-4)
式(2-4)为向前倒数n 天的一次计算式。
一般取15天既可满足计算要求。
用m I 表示流域最大损失量，在数值上等于流域蓄水容量。
以mm 表示，通常mm 100~60≈m I 。
当计算的m a I P >时，则以m I 作a P 值计算，即认为，此后的降雨量P 不再补充初损量，全部形成径流R 。
当计算时段长h 24≠∆t 时，土壤含水量衰减系数K 应该用下式换算
N KD K /1= (2-5)
式中：t N ∆=/24，KD 为土壤含水量日衰减系数，K 为计算时段是t ∆小时的土壤含水量衰减系数。
2.3 降雨径流相关图的绘制
根据计算出的流域平均降雨量P 和P 所产生的径流量R ，以及相应的前期影响雨量a P ，便可建立降雨径流相关图。
显然，a P 是影响降雨径流关系最主要的因素，因为流域的产流决定于非饱和带的物理特性，而前期影响雨量的物理含意是土壤含水量，它反映了非饱和带土壤的物理性质，但它不是唯一的因素，在有些情况下，其它因素不可忽略。
除了前期影响雨量以外，季节、降雨历时、流域平均雨强等也不同程度地影响着降雨径流关系。
由式),(a P P f R =建立起来的三变数降雨径流相关图，如图2-2所示。
由于结构简单，使用方便，且能满足精度上的要求，所以被广泛地应用于雨洪径流预报。
图2-2 诅河猴子岩流域降雨径流相关图
由式),(a P P f R =建立起来的三变数降雨径流相关图具有下列共同特点：
(1) 当P 一定时，a P 越大，R 也就越大，所以a P 等值线呈左小右大。
(2) a P ＝0线的延线交P 的截距为m I ，0≠a P 线的延线交P 的截距为D (流域土壤缺水量).
(3) 在P 和R 取同一比例时，m a I P =线与横坐标的夹角略大于45度线。
(4) 由于超渗产流和局部蓄满产流，也就是说，末满足流域平均土壤缺水量就产流，因此曲线下端曲率较大，上端由于土壤渐趋饱和而逐渐趋于直线且与m a I P =平行。
(5) 在同一流域平均径流深R 下，a P 越小产流面积就越小，所需的雨量就越大，因此曲线下端的曲率随着a P 的减小而增大。
(6) 在同一a P 情况下，P 越大，径流系数α越大。
在点绘三变数降雨径流相关图时，应考虑上述特点来定线。
2.4 相关图推流计算
用R P P a ~~相关图作流域降雨径流计算的步骤是：首先摘录每条R P ~曲线的各点坐标，把R P P a ~~曲线坐标和土壤含水量衰减系数K 、土壤最大损失量m I 、计算时段长t ∆以及计算开始时的前期影响雨量a P ，作为模型参数输给机瞬程序中的相应变量，然后根据时段降雨序列计算出每个时段的净雨量。
2.5 计算实例
已知黄河流域伊河上陆浑至龙门镇区间流域面积为18262km ，现得到其R P P a ~~曲线的坐标点。
已知降雨过程为
12.3 27.5 44.7 40.0 34.0 13.2 9.4 6.4 19.8 6.2
2.6 4.2 2.8 4.6 9.2 4.8 8.5 6.5 6.8
求得径流过程为
0.6 2.9 10.7 23.4 31.9 13.2 9.4 6.4 19.8 6.2
2.6 4.2 2.8 4.6 9.2 4.8 8.5 6.5 6.8。