河流径流量预测与相互关系分析
各种水体之间的相互关系
练习4
河流
河流
(1)写出图中箭头的含义： a 河流水补给地下水 ，b 地下水补给河流水 。 (2)庐山小天池有“文雨不溢，文旱不涸”的特点， 甲、乙两图，能表示“文雨不溢”的是 ，能 甲 乙 表示“文旱不涸”的是 。
在冬季，我国大多数河流进入枯水期，河水主要靠地下 水补给； 夏季，河流进入洪水期，河流补给地下水。
黄河下游河水与地下水的 补给关系如何？
黄河的下游都是河水补给地下水
相同案例如长江荆江河段也为“地上河”
读图回答(1)～(2)题。
(1)图甲中能反映图乙中陆地水体相互关系的是( A ) A.① B.② C.③ D.④ (2)这种陆地水体相互关系可能发生在( D ) A.里海沿岸 B.青海湖沿岸 C.密西西比河下游 D.黄河下游
思考？
1、这条河流的径流量随（降水量）的变化而变化，说明其补给 水源主要是（ 大气降水 ） 2、这条河流的丰水期出现在（ 夏 ）季节，原因是 降水量大 3、关于这条河流分布地区的说法，正确的是（ BD ） A与地中海一致 B与亚热带季风气候一致 C分布在亚欧大陆西岸 D分布在我国南方地区
1 、 降水补给为主的河流
注意：有些河流水与地下水之间并不一定存在互 补关系，如黄河下游、长江荆江段因其为“地上河”， 只存在河流水补给地下水的情况。
河水补给类型和特点
类型 雨水 冰川融水 积雪融水 补给特点 汛期 分布规律 湿润地区 在我国的分 布 东部季风区 显著
径流量与雨水补给 雨季 出一致，流量不稳 径流量随气温高低 夏季 变化而变化 同上 春季
热带草原气候区 当地夏季（湿季） 夏汛，径流季节变化大 地中海气候区 当地冬季（冬雨） 冬汛，径流季节变化大
四幅图分别是亚马孙河、尼罗河、长江和泰晤士 河的“相对流量曲线图”，它们依次是
4.1陆地水体及其相互关系(教学设计)高中地理人教版(2019)选择性必修一
8
分钟
河流
与湖
泊
由洞里萨湖的面积变化和洞里萨河的流向季节性逆转的现象，引导学生结合区域特征，分析现象背后的原因，说明河流与湖泊之间的相互补给关系。
师：读图，说出洞里萨湖面积变化的特征。
生：每年的5月至10月洞里萨湖面积逐渐增加，10月之后至次年5月湖泊面积又逐渐萎缩。
师：与湖泊水体相连的洞里萨河则会随着季节变化而改变河流流向。【过渡】是什么原因造成洞里萨河河流流向随季节变化而改变呢？ 师：结合材料，分析洞里萨河流向随季节变化的原因。
生：洞里萨河联系着湄公河与洞里萨湖。洞里萨湖与湄公河所在地区为
热带季风气候，全年高温，有明显的旱季和雨季。当雨季来临时，湄公河水位上涨迅速，当湄公河水位高于洞里萨湖时，河流通过洞里萨河注入湖泊。而当旱季来临时，湄公河水位下降迅速，当湄公河水位低于洞里萨湖时，湖水通过洞里萨河汇入河流。因此洞里萨河的流向会随着季节而变化。
【过渡】是不是所有的湖泊都能够调节河流径流呢？
通过长白山天池与松花江的关系，说明位于河流源头的湖泊与河流的补给关系，并以表格形式总结河流与湖泊的关系。
师：结合区域特征，判断长白山天池与松花江之间的关系。
生：长白山天池能够补给松花江，但是松花江难以补给湖泊。师：为什么？
生：因为长白山天池的地势高，其湖泊水位一直高于松花江，所以长白山天池与松花江之间只存在单向补给的关系。
师：阅读材料，分析阿克苏河发生夏汛的原因。
生：随着气温的升高，天山冰川逐渐融化，7-8月冰川融水大量增加，
不断补给河流，促使河流径流量大幅增加。随着气温的下降，冰川的融化减少，因此河流流量逐渐回落。
工程水文学复习题(27题)
复习1、水文现象是一种自然现象，它具有什么特性，各用什么方法研究？答：1）成因分析法:根据水文变化的成因规律，由其影响因素预报、预测水文情势的方法。
如降雨径流预报法、河流洪水演算法等。
2）数理统计法：根据水文现象的统计规律，对水文观测资料统计分析，进行水文情势预测、预报的方法。
如设计年径流计算、设计洪水计算、地区经验公式等。
水文计算常常是二种方法综合使用，相辅相成，例如由暴雨资料推求设计洪水，就是先由数理统计法求设计暴雨，再按成因分析法将设计暴雨转化为设计洪水。
此外，当没有水文资料时，可以根据水文现象的变化在地区分布上呈现的一定规律（水文现象在各流域、各地区的分布规律）来研究短缺和无资料地区的水文特征值。
2、蒸发能力与蒸发率以及下渗能力、下渗率的概念及相互关系。
答：通常，将处在特定气象环境中，具有充分供水条件的可能达到的最大蒸发量，称为蒸发能力，又称潜在蒸发量或最大可能蒸发量。
单位时间内单位面积上蒸发出来的水汽的质量称为蒸发速率（蒸发率）。
下渗能力是指土壤在充分供水的条件下的下渗率。
下渗率指水分自地表渗入土壤中的强度。
蒸发量的大小主要决定于气象要素及土壤湿度，这可以用流域蒸发能力和土壤含水量来表征。
3、水量平衡原理的应用。
答：对任一地区、任一时段进入的水量与输出的水量之差，必等于其蓄水量的变化量，这就是水量平衡原理，是水文计算中始终要遵循的一项基本原理。
依此，可得任一地区、任一时段的水量平衡方程。
对一闭合流域：设 P 为某一特定时段的降雨量，E 为该时段内的蒸发量，R 为该时段该流域的径流量，则有：P=R+EC+△U△U为该时段流域内的蓄水量，△U=U1+U2。
对于多年平均情况，△U ＝0，则闭合流域多年平均水量平衡方程变为：⎺P=⎺R+⎺E影响水资源的因素十分复杂，水资源的许多有关问题，难于由有关的成因因素直接计算求解，而运用水量平衡关系，往往可以使问题得到解决。
因此，水量平衡原理在水文分析计算和水资源规划的分析计算中有广泛的应用。
中国地表径流及径流地带
中国地表径流及径流地带中国地表径流分布很不均匀，由于气候、地址、地形、土壤、植被等自然条件及人类活动的影响，。
在本文中主要介绍中国地表径流的空间分布、时程分布以及中国地表径流形成的影响因素。
一、中国地表径流的空间分布这一部分我们将从中国的流域水系、年径流量、径流模数和年径流深四个角度进行分析说明。
（一）中国的流域与水系1、流域概况我国河流可划分为外流流域与内流流域两大部分。
外流流域包括太平洋流域、印度洋流域和北冰洋流域，分布在我国东部、南部和新疆西北部一角，总面积达61,213百平方公里，占我国领土总面积的63.8%。
内流流域处于欧亚大陆内流流域的东部，分布在我国西部的蒙新干旱地区和青藏大高原内部，面积达34,787百平方公里，占我国领土总面积的36.2%。
（具体见表1）表1中国内外流域面积我国内、外流域的主要分界线，北起中、苏国界大兴安岭西麓，大致沿东北—西南向南下，经内蒙古高原南缘、阴山山脉、贺兰山、祁连山、日月山、巴颜喀拉山、念青唐古拉山和冈底斯山，止于我国西端国境，大致与400mm等降水量线重合。
分水线以东，除鄂尔多斯高原和松嫩平原有面积不大的内流区，其余均为外流区；以西除新疆西北角的额尔齐斯河流域为外流区，其余全属内流流域。
外流域中的内流区a鄂尔多斯高原之所以在这里出现内流区，是因为：首先，这里属于温带大陆性气候，降水较少且时空分布极为不均，日照强烈，蒸发量大（如图）；其次，由于该地的构造基底属于鄂尔多斯盆地，所以本来径流量不大的河流最终汇入内陆湖盆；再者, 由于该地区沿河农业的灌溉用水，更加减少了地表径流量，致使河流在中途断流，形成内流区大%iL老-二“b.松嫩平原北部该地区成为内流区主要原因是地壳运动和河道变迁。
早在几十万年前，松嫩平原就发展形成一个大型凹陷盆地，平原东、北、西面山地的各条河流相继延伸到平原内，后来，平原产生差异性沉降，河水漫溢消失在地势低洼的平原内。
因地下水排泄和循环慢，地表径流也缓慢，蒸发较弱，地表季节性或常年积水，平原内最终形成一大片封闭的永久性淡水沼泽区（如图），也就是我们熟悉的扎龙湿地。
4.1陆地水体间的相互关系学案2021-2022学年湘教版（2019）高中地理选择性必修1
4.1 陆地水体间的相互联系【课程标准】绘制示意图，解释各类陆地水体之间的相互关系【核心素养：】1.绘制示意图，说出陆地上水体及其相互关系。
(地理实践力)2.从时间和空间的角度认识河流的五种补给形式的补给特点和变化规律。
(综合思维)3.能够分析特定区域河流水量的运动变化规律。
(区域认知)【基础认知】一、相互联系的陆地水体1．水圈是的，地球上的水体由大气水、海洋水、陆地水组成，其中，是最主要的，占全球水储量的96.53%。
2．陆地水因空间分布的不同可分为地表水和地下水。
陆地水包括、、沼泽水、等；地下水埋藏于，水量稳定，水质较好，不易被污染，是比较理想的供水水源，和下渗到地下的土层和岩石空隙中，成为地下水。
3．人类目前利用的主要淡水有、湖泊淡水、。
4．陆地水体间的相互关系：指陆地水体之间的、及其关系。
河流的补给充分体现了陆地水体间的相互关系。
一、河流补给（1）雨水补给1．是最重要的补给类型和水量来源，其过程主要受制于的季节变化。
2．雨水补给特点：性和性；以河流补给为主的河流，其水量的变化与流域及其变化关系密切，补给季节是。
3．我国主要分布地区：区的河流（2）季节性积雪融水补给1．季节性积雪融水补给：是指流域地表冬季的积雪，至次年随着天气转暖而融化，对河流进行的补给。
2．特点：季节性积雪融水补给具有性和日变化，大致上与气温的变化一致；以季节性积雪融水补给为主的河流，其水量变化与流域的、有关，补给季节是。
3．我国分布地区：我国地区（3）冰川融水补给1．冰川融水补给：是指冰川的消融对河流的补给。
随着，部分冰川熔化为液态水，补给陆地其他水体，特别是河流。
2．特点：可调节河流径流的丰枯；以冰川融水补给为主的河流，影响河流水量主要因素是，汛期在季，季断流3．我国常见地区：高原和地区（4）湖泊和沼泽水补给：1．流域内的湖泊，尤其是大湖泊，对河流径流具有调节功能，表现为“ ”，使河流的径流量季节变化变。
湖泊 和 直接影响到湖泊的调蓄功能。
河流径流量预测与相互关系分析
问题分析
1.径流量预测
对本例提供的数据进行整理并做处理，每一个水文站记录的数据单独处 理，即由两个影响因素和已有的径流量数据预测未来 3 天各水文站的径流量 值；本例中需要对现有数据分析得出适合的算法模型，降雨量的数据特征出现 多个相同值，限制我们采用 BP 神经网络模型，下面就此问题使用了灰色预测和 最小二乘法进行模拟。
X15 = 82.8323 + 4.2442X16 − 0.5355X17 置信区间为 [56.8536 [0.7815 [-1.2183 108.8110] 7.7069] 0.1472]
X12 = 86.3237 + 0.2157X13 + 0.0067X14 + 0.0057X15 置信区间为 [ 73.7473 [-0.2522 [-0.0713 98.9000] 0.6836] 0.0846]
j =1 122 − −
^ (0)
^ (1)
^ (1)
∑∑ ai
i =1 j =1
3
122
j
则 u = (u1 , u2 , u3 ) ，于是可得后三天的径流量为 Y = X • u
2.模型求解
通过对径流量分别对水位和降雨量进行回归模拟，得到水位对径流量的影响 较大，比较显著，降雨量对净流量的影响很小；由水文站 hs1 模拟结果作为代 表如下： 图 1 为径流量关于水位的散点图；图 2 是径流量关于降雨量的散点图。
模型叠加。灰色预测模型采用分方程对生成数据建模，灰色系统理论具有"灰处 理"和多模型的特点。可结合定性分析从多种角度出发，建立多个模型。在短期 预测 方面，预测基本模型精度高，对于长期预测通过建立修正模型提高灰色预 测。
学案2：4.1陆地水体及其相互关系
第一节陆地水体及其相互关系课标要求绘制示意图，解释各类陆地水体之间的相互关系。
素养解读1.结合材料，说出陆地上的主要水体类型及特点。
2.观察身边的水体，分析水体水源的补给方式。
3.绘制河流补给方式示意图，分析其补给特点及影响。
预习准备一、陆地水体1.陆地水体类型：包括、湖泊、、沼泽、等。
2．影响陆地水体的因素陆地水体的类型、水量、分布等受自然环境的制约。
(1)气候湿润的地区河网密度，水量。
(2)气候寒冷的高海拔、高纬度地区发育。
(3)地势较低的地区容易积水形成或，断陷凹地可形成较大。
3．陆地水体对自然环境的影响(1)河流、湖泊、沼泽对周边气候具有作用。
(2)冰川、河流是塑造的主要动力。
4．陆地水体与人类活动的关系(1)提供人类活动所必需的资源。
(2)具有、发电、、生态服务等价值。
问题探究11.判断正误。
(1)人类比较容易利用的淡水资源主要是河流水、淡水湖泊水和浅层地下水。
( )(2)陆地水体对地球的表面形态没有影响。
( )2．我国山东济南趵突泉泉水属于陆地水体中的( )A．冰川水B．河流水C．生物水D．地下水3．河流、湖泊、沼泽是如何对周边地区的气候起到调节作用的？二、陆地水体的相互关系1.河流与湖泊(1) 接纳了大气降水、地表水和地下水，并能暂时储存起来。
位于的湖泊，洪水期部分洪水，干流洪峰，枯水期河流，对河流径流起着调节作用。
(2)在内流区，许多河流最终注入。
一旦入湖河流或，湖泊就会干涸。
2．河流与地下水(1)补给关系：当河流涨水时，河流水位高于地下水位，这时补给；当河流水位下降，并低于地下水位时，则补给。
(2)作用：河流与地下水的，使得部分河流在涨水时水位不至于过高，在没有雨水补给时也能。
3．河流与冰川、积雪(1)冰川和积雪融水是河流的重要补给，补给水量随着变化而变化。
(2)在高山永久积雪地区，夏季气温，大，河流径流量。
在冬季有积雪的地区，春季气温，积雪融化，河流出现。
问题探究21.判断正误。
高二地理水体的运动规律试题答案及解析
高二地理水体的运动规律试题答案及解析1.下图为东南亚局部地区示意图。
完成下列问题。
【1】根据温度带和降水量推测，从甲到乙的水平自然植被变化依次是A．热带雨林热带草原热带雨林亚热带常绿阔叶林B．热带雨林亚热带常绿阔叶林热带草原热带雨林C．热带草原热带雨林热带草原亚热带常绿阔叶林D．热带雨林亚热带常绿阔叶林热带雨林热带草原【答案】A【解析】回归线以南地区属于热带地区，以北地区属于亚热带地区，从甲地到乙地，降水量不断发生变化，降水量在1500mm以上为热带雨林带，以下为热带草原带，乙地附近降水量较多，位于亚热带地区，应属于亚热带常绿阔叶林带。
故选A。
【2】图示降水低值区内主要河流的水文特征是①径流季节变化大②流水侵蚀作用强烈③含沙量少，流程短④径流量丰富A．①②B．②③C．①④D．③④【答案】C【解析】图示主要是热带季风气候，降水量较多，降水的季风变化大，受其影响，河流的水文特征是径流的季节变化大，径流量丰富，但流程较长。
故选C。
【3】图示区域大城市数量少的主要原因是A．人口数量少B．地表崎岖，多山地C．气候比较潮湿D．火山、地震频繁【答案】B【解析】大城市多分布地表平坦广阔的地区，而图示区域多山地，地表崎岖，不利于大城市的建设，所以大城市的数量较少。
故选B。
【考点】该题考查东南亚的植被、气候、城市2.读某河流修建水库前后径流量变化示意图，完成下列各题。
【1】修建水库后①河流径流量增加②河流径流量季节变化减小③降水量季节变化增加④旱涝灾害的发生机率减小A．①②B．②④C．①③D．③④【答案】B【解析】读图中曲线可知，建水库后，河流径流量季节变化减小，②对。
洪峰期水位下降，枯水期水位提高，旱涝灾害减少，④对。
河流径流量、降水量的变化与水库修建无关，①、③错。
所以B对。
A、C、D错。
【2】可调节河流径流量季节变化及降低洪涝灾害发生的措施还有①植树造林②人工降雨③疏浚河道④退耕还湖A．①③B．②③C．①④D．②④【答案】C【解析】植树造林可以涵养水源，增加下渗，调节地表径流量减少，降低洪水灾害，①对。
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问题要求利用附件中的已知数据,根据各水文站的日平均水位、降水量数据预测未来３天的径流量。为了合理利用数据简化处，本文首先选择１2月的日水位和降水量数据作为参考数列，建立灰色预测模型,预测出该年12月份的日平均水位和降水量值；然后将预测结果与实际值作比较，计算得预测值与实际值的相对误差,在误差范围允许的情况下,再利用灰色预测法得到未来3天的日平均水位和降水量值。最后,我们将所预测得的日平均水位和降水量数据代入所建立的数学模型，由Mａtlab软件计算得到未来3天的径流量值。
２.3对问题三的分析
此题要求在此流域设置二个大型水库,用于平衡调节各地区径流量及抗旱蓄水,请问如何设置此水库位置，并分析原因。地区是否缺水或者水量是否过多,主要的判断条件就是供水量和用水量之间的大小关系，如果供水量小于用水量将会发生缺水的情况,反之,则会有水涝的可能。本文在这一基础上,对不同地区不同月份的用水、供水量进行讨论，从而分析出各个地区旱涝情况，再根据这个情况，结合河道上下游之间的相互影响,选择水库的建设位置。
针对问题一,首先根据平均水位和降水量与径流量的趋势图判定相互之间的关系，再根据这种关系确定回归方程的函数形式并进行回归分析，建立回归方程,确定平均水位和降水量与径流量的数量关系。然后运用灰色预测法分别对各水文站的平均水位和降水量进行定量的预测,最后结合所建立的回归模型以及平均水位与降水量的灰色预测值对未来三天的河流径流量进行预，预测结果见表１。
2．2对问题二的分析
此题要求分析各个控制断面间径流量相互制约关系，由河流水文站网络概化图可知，每一个水文站的径流量与其上游水文站的径流量以及周围用水消耗量等因素有关,且各水文站之间相互影响、相互制约。为了简化问题，我们可以从众多的控制断面中选取一些位于排污区(口)下游和流经特殊要求地区(如饮用水源地、风景游览区等）的河段上等较为关键的控制断面作为研究对象,然后分别考虑这些控制断面间径流量的相互制约关系。
图1河流水文站网络概化图
1．2相关数据
各水文站所记录的各控制断面的逐日降水量、逐日平均流量及逐日平均水位（见附件)
1.3要解决的问题
（1)问题一：试用各水文站的平均水位、降雨量数据预测未来3天内各水文站的径流量（产汇流与径流存在区别，径流量的大小还会受到水库调蓄等因素的影响）约关系,表１给定了流域多年平均水量消耗,实际可看作用水比例。
根据河流动态的变化，快速准确的进行水量水情预报，为可控调节用水，旱情缓解提供一定的技术支持。图1是某流域一河流水文站网络概化图。为了能够更好地分析其动态水流变化,在河流各段分别设置了径流检测点,又称水文站,用于检测实时水量的变化。在此河流流域共设置距离不等的18个水文站,在附件的Exceｌ文件中，记录了各个控制断面在一年内各天的径流变化的均值。这里假设径流的变化只与平均水位、降雨量之间密切相关，同时，各个水文站之间径流量也会相互作用。
(3）问题三:如果让你在此流域设置二个大型水库，用于平衡调节各地区径流量及抗旱蓄水，请问如何设置此水库位置，并分析原因。
（４)问题四：如何通过水量预报和河流水库的调节,并进行旱情预测。
§2问题的分析
2．1对问题一的分析
（1）第一阶段分析
由于本文数据过多，为避免繁琐，我们仅以ＨＳ1水文站的情况为例。
通过对附件中数据的分析,加之由于日平均水位、降水量和径流量数据的数量级不同,在同一图形中不能很好的反映各指标间的关系,故用ＥXCEL分别作出日平均水位、降水量和径流量随时间变化的日平均变化趋势的散点图（图形见附录图1,图2，图3）；根据散点图可知，日平均水位及降水量与径流量均存在一定的线性关系，故此，然后可运用EＶIEWS软件对附录表１中的数据进行线性回归，同时对模型不断的进行改进得到多元线性回归模型,从而可得到径流量与平均水位和降雨量之间的数量模型。
河流径流量预测与相互关系分析
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河流径流量预测与相互关系分析
摘要
本文针对河流径流量等相关问题，以某流域沿线1８个水文站收集的一年来主要水质指标的检测数据为依据,运用多元回归分析法构建了平均水位和降水量与径流量之间的数学模型，同时运用灰色预测法对平均水位和降水量进行预测,最后通过建立模型对水库如何选址问题给出了合理的意见，并通过对各流域水量的分析,对如何调节各水库以平衡调节各地区径流量及抗旱蓄水给予了具体分析。
针对问题四，首先根据历年的数据对各河段水量的供需状况进行预报,然后结合实际情况通过水库来对其进行调节，为了简化问题，本文从众多的水文站中选取了两个具有代表性的站点：HS１7和HＳ１来进行预报。具体分析结果见表８、表９。
关键词：径流量；回归分析法；灰色预测;MＡＴＬAB;ＥＶIEWＳ;
§1问题的重述
1.1背景知识
针对问题三，要求在此流域中设置二个大型水库，用于平衡调节各地区径流量及抗旱蓄水。由于水库主要用于调节径流量和抗旱蓄水,因此最易发生干旱和洪涝的区段即为最需要修建水库的区段。为此可根据水源供给状况同时综合考虑平衡调节各地区径流量和抗旱蓄水可行性要求进行选址。首先根据河流水文站概化图以及该流域居民的分布状况从中排除一些处于河道上游、较少居住的地区,然后根据各流域多年平均水量消耗状况和径流量分析该流域的每月的水源供需状况,作出折线图，根据图形找出在一年中极易发生洪涝灾害、最需要水库的区段，从而确定两个水库的地址请问如何设置此水库位置，最终二水库所建位置应为:
针对问题二,由于每一个水文站的径流量都与其上游水文站的径流量以及周围耗水量等因素密切相关，为此，本文首先根据河流水文站网络概化图综合分析各控制断面间的相互关系,然后从这18个水文站中选取了8个核心控制断面:HS1、HS3、HS6、ＨS8、HS11、HS１2、HS15、HS１7作为研究对象,最后通过多元回归分析得出各控制断面间的控制关系。
201１年,中国山东、山西、河北、湖北等地遭受百年一遇的特大旱灾，３月旱灾蔓延至江西、湖南等地,截至３月，全国耕地受旱面积１.１6亿亩农田受旱,２７2万人饮水困难。旱情的预测和水资源的调节与利用已成为我们共同关注的话题。分析河流动态变化，快速而准确的进行水量预报，更好地利用河流水量,是我们刻不容缓的任务。