水文预报复习资料
第一章绪论
1、水文预报的概念
根据水文现象客观规律，利用实测水文气象资料，应用一定原理、技术和方法，对水文要素（或其特征值）的未来状况进行预测。
2、何为水文预报
(1)降雨后发生了什么？
根据已知的信息对未来一定时期内水文状态作出定性或定量的预测。
已知信息：
水文状态：
(2)水文预报的内涵与实质？
以水文水资源学科基本理论与方法为基础，紧密结合生产实际，构建具体的预报方法/ 预报方案/预报调度系统，服务于生产实际。
水文预报
水文气象资料：降水、蒸发、气温、水位、流量、冰情等
原理：气象学、水文学、水力学等
技术:遥测、遥感、计算机、现代通信技术、GPS等
方法:成因分析法、统计相关法、系统分析法
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的长短随预报项目、预报条件（依据的资料）和技术水平不同而异。
预见期与精度间关系:预见期增长，影响因素增多，偶然性加大，使得预报精度降低
水文预报的内容
流域或区域性洪水与旱情预测水体封冻开冻状况及冰凌冰情预测积雪及冰川融雪径流预报水利水电工程施工期预报水工程运行期水文要素预报河道沿程水文要素变化预报
水文预报研究层面发生变化
传统水文：包括水文测验水文预报水文计算
现代水文：包括水资源水环境水生态
水文预报的服务层面发生变化
1、传统水文预报向现代实时洪水预报调度系统延伸
2、防洪减灾向水资源评价开发利用和管理延伸
3、水文模型向面污染模型和生态评价模型延伸
人类活动对流域水文情态/水文预报的影响：1、人类活动改变了自然面貌，从而改变了陆面的水文情态2、中国具有世界上最强烈的人类活动，水文预报自然受到最强烈的人类活动影响3、人类对流域环境过度和无序的干扰，破坏了水文气象资料的一致性和代表性
气候变化对水文情态/水文预报的影响：1、对工业、农业、生态环境和人们生活产生影响2、全球水文循环加剧并对区域水资源和水文预报产生一定的影响3、易造成极端水文异常事件的发生，导致洪水和干旱的频率与强度增加，准确做出预报更加困难4、防洪安全、水资源安全、水工程安全和水生态环境安全问题对预报提出更高要求
1998年长江大洪水特点1、全流域性的大洪水2、洪水次数多：8次洪峰3、洪水量级大：百年一遇4、洪峰水位高：多次超历史最高5、洪水持续时间长6、洪水发生早，来势猛2003年淮河洪水特点：1、降雨历时集中,强度大,分布范围广2、干支流洪水并发,暴雨洪水组合恶劣3、洪水涨势猛,水位高,持续时间长4、流量和洪量大
水文预报的分类1、按预见期的长短短期预报中长期预报长期预报超长期预报
2、按预报内容洪水预报枯水预报冰情预报台风风暴潮预报沙量预报
3、按预报范围或水体河道洪水预报河口水文预报流域水文预报区域水文预报水库水文预报湖泊水文预报
短期预报：要由水文要素做出的预报，预见期一般为数小时至数天，包括河道洪水预报和流域降雨径流预报、水库水文预报等
中长期预报：包括气象预报性质在内的水文预报，预见期在2～5天以上，10～15天以内，汛期洪水总量预报，枯季月径流量预报，年径流量预报，旱涝趋势预报。
长期预报：利用河流水文要素自身的长期演变统计规律，或利用影响河流水文要素长期演变的某些气象（大气平均环流）、天文（太阳黑子数）等物理因子，对径流趋势作出预报或估计，预见期在15天以上，1年之内
超长期预报：一般指大河或较大范围内连续丰水年或连续枯水年的趋势预测。预见期在1
年以上
洪水预报：预报河流、水库、湖泊汛期的洪水位、洪水流量和洪水过程
枯水预报：预报枯季水位、流量和河网蓄水量
冰情预报：对河流、湖泊、水库封冻日期、冰厚、解冻日期和流冰的预报
台风风暴潮预报：台风风暴潮：在入海河口段（或沿海地区），由于海水随台风向海岸迅速推移积聚，或沿河口上溯而造成的强烈增水现象。预报包括最高水位，涌浪等项目。
沙量预报：包括流域产沙量，水流含沙量和河流、水库冲淤变化等预报。
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；中小型水库预报内容：一次洪水的最高库水位、最大泄流量及其出现时间。
区域水文预报：一般用于中小河流，根据水文条件相似地区内的各河流共同的洪水和退水规律，统一发布全区洪水预报或枯季径流预报
湖泊水文预报：与大型水库水文预报相似
河口水文预报:河口：河流与海洋的交接过渡地区。河口区上界是海洋作用和影响最终消失的地方，下界是河流作用与影响最终消失之处,通常情况下，河口区仅指枯季大潮时咸水所及之地至洪水小潮时咸水所及之地这一河段,对河口段的水位、流量预报和台风暴潮预报.
水文预报的方法:经验和半经验方法、水文模型方法、统计预报方法
经验和半经验方法:根据水文现象形成和演变的基本规律，充分分析历史资料，建立预报要素与前期水文气象因子之间的经验关系（如相关图、经验公式等），再利用该经验关系进行预报.
水文模型方法:根据预报要素形成和演变的物理机制与影响因素的关系，建立水文模型，再把现时水文气象信息输入模型，进行预报
统计预报方法：根据概率论和数理统计的原理和方法，从大量历史水文、气象资料中寻求水文要素演变的随机现象，建立数学模型进行预报，统计预报方法多用于长期水文预报，统计预报方法有两类：多元分析法；时间序列分析法。
多元分析法：把预报对象作为随机变量，运用回归分析、判别分析等方法对影响因子进行筛选，建立预报方程进行预测
时间序列分析法：把预报对象作为离散化的时间序列随机过程，应用自回归等随机模型进行预测。
水文预报工作程序：Step1 制作预报方案对水文预报要素进行预测计算的一整套计算方法。Step2 进行作业预报水文气象信息接收→用预报方案计算预报对象的大小及出现时间→信
息发布
水文预报意义：1、洪水预报根据洪水预报提供的信息，在洪水到来之前，作好防汛、抢险
的准备，有计划地采取蓄洪、分洪措施。 2、枯水预报枯季径流预报为农业、水运、枯季发电和城市供水等部门提供信息，为及时做好抗旱准备，制定枯季用水计划提供水文依据 3、水库水文预报。水文预报，能使防洪库容和兴利库容有效结合起来，实现水库（或水库群）优化调度，充分发挥水库效益 4、水利工程施工期洪水预报水文预报是制订施工计划、保障工程安全度汛的重要依据。
水文预报面临的机遇与挑战：研究防洪减灾安全的关键技术研究水资源安全的关键技术研究水生态安全的关键技术研究水工程安全的关键技术
先进的水文预报方式：实时联机水文预报水文预报的一种技术。利用遥测系统收集流域内雨量、水位等信息，将其输入计算机进行同步数据处理，做出水文预报；信息的收集、传递、数据处理、预报几乎是同时进行的，增长了有效预见期；利用迅速反馈的信息（误差），可对预报进行实时校正，提高预报精度。
降水
蒸发蒸腾
坡面流壤中流下渗
冠层截留河流
基流
降雨冠层截留地表调蓄
土壤调蓄
地下调蓄蒸散发河网调蓄
径流
从定量上研究降雨形成径流的原理和计算方法，包括流域的产流计算和汇流计算
产流计算：研究流域上降雨扣除植物截留、填洼、蒸发、下渗等损失，形成净雨量（包括坡面流、壤中流和基流）的计算方法；
汇流计算：研究净雨沿地面和地下汇入河网，并沿河网汇集形成流域出口断面径流
径流形成过程：由降雨（或融雪）开始，到水流汇集至河流出口断面处的整个物理过程，称为径流形成过程
产流过程：是流域上各种径流成分的生成过程，也就是流域下垫面对降雨的再分配过程 汇流过程：是流域上各种径流成分从它产生的地点向流域出口断面的汇集过程
净雨量与径流量：二者值相等，但物理意义不一样
产流方案与汇流方案
产流方案主要确定降雨量、土壤水含量、径流量的关系。
汇流方案主要是根据降雨和径流量推求净雨量与流域出口流量的关系
无大的跨流域引水工程：R 引=0
无大的其他影响流域蓄水量增减的因素：R 其他=0
将冠层截留、填洼与土壤蓄水合并R=P-E-WP-WS-ΔW±R交±R引±R其他
Rt=Pt-Et+Wt-Wt+1 Wt, Wt+1分别为t时刻和t+1时刻土壤蓄水量
产流机制
流域植被分布、土壤质地和类型等空间变异性很大，使得尽管对单个水文过程（降雨、入渗、饱和及非饱和土壤水分运动等）研究相对比较成熟，但如何把这些理论加以综合来解释流域产流机制的理论尚未取得令人满意的结果。
根据流域的自然地理和气候特征，对复杂的流域产流物理过程进行必要的概化描述，是建立数学模型的前提
流域产流过程就是水分经过流域下垫面（包括地面和包气带）作用之后对降水的再分配的过程。因此，不同的下垫面条件对应不同的流域产流机制，从而进一步影响到整个流域径流发展的过程也不相同
超渗产流蓄满产流
蓄满产流：包气带土壤含水量达到田间持水量（蓄水容量,Wm）的产流情况。当土壤蓄满后，降雨入渗到土壤中的部分将形成地下径流（Rg）；降雨超过入渗强度（fc）的部分形成地表径流（Rs）。
总径流量：R=Rg+Rs。
水量平衡平衡方程：
R=P-E-(Wm-W0)
蓄满产流超渗产流
超渗产流是指降雨强度过大，导致降雨强度超过下渗率，未渗入土壤的水量, 便形成地表径流的产流过程
反映产流机制差异的特征1、水文：流量过程、径流系数2、气候：年降雨量、流域土壤缺水量3、地理与下垫面：土壤特性、植被条件
土壤蓄水容量天然情况下是常数。对于包气带不厚且雨量充沛的地区，可选取久旱不雨后一次降雨量较大的资料进行计算。
蒸发与影响因素的概化流域蒸散发因素：土壤蒸发ES(影响最大植物散发Epl水面蒸发EW 流域蒸发影响因素:（1）气象要素：太阳辐射、气温、风速、湿度、水汽压等
（2）植被覆盖：覆盖率、植被种类、植被生长季节等
（3）地貌特征：水面、陆面、都市区、朝阳坡、背阴坡
（4）土质：沙地、粘土、土质空隙度等
（5）土湿
蒸发能力：是在当日气象条件下流域蒸发量的上限，可以根据蒸发折算系数计算
水面(器皿)蒸发与流域蒸发能力的区别：
（1）水面(器皿)蒸发的水体是整体的，系敞开式
（2）流域蒸发是不完整的，与周围环境热交换条件也与水面蒸发不同
EP＝KC*E0
流域蒸散发：流域上不同蒸发面（水面、裸土、岩石、植被等）的蒸发和散发总称为流域蒸散发。（一般，流域内水面占的比重不大，所以土壤蒸发是流域蒸散发决定性部分。
土壤蒸发过程：第一阶段：θ≥θc1
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：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，蒸发受土壤含水率和气象因素影响
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
地面径流特点：运动速度快、流程短、受到调蓄作用小；形成流量过程陡涨陡落，涨洪和洪峰附近流量过程主体部分
地下径流特点：运动速度慢、流程长、受到调蓄作用大、汇流时间长；洪水退水尾部主体部分，常延续至后续洪水过程中
第六节蓄满产流
流域产流量及其组成超渗地面径流饱和地面径流壤中水径流地下水径流
基本产流模式蓄满产流超渗产流
蓄满产流降雨满足流域土壤缺水量之前，所有的降水均不形成产流量；流域土壤缺水量满足之后，后续所有的降水均形成产流量流域土壤缺水量为流域土壤田间持水量与雨前土壤实际含水量的差值
湿润地区流域气候水文特点;1、气候湿润，多年平均降水量>1000mm,2、洪水过程线陡长缓落，地面径流和地下径流均占一定比例3.多年平均径流系数大于0.4。
蓄水容量：流域某处土壤田间持水量与最大分子持水量的差值
蓄水容量曲线
局部产流原因分析：（a) 流域地貌特征差异导致流域各点土壤缺水量不同。
河流、水库、湖泊与沼泽地水面缺水量为零；沟谷地、低洼地相对山岗地缺水量小；背阴坡比朝阳坡缺水量小等；（b) 流域各点土壤缺水量不同导致局部产流
先蓄满的地方先产流，后蓄满的地方后产流，产流面积是不断变化的，这种产流状态称之局部产流，最后逐步过渡到全面产流
分水源汇流作用;（1）考虑水流汇流过程受到的流域调蓄作用差异（2）简化汇流模型结构
水源划分方法二水源、三水源、更多水源
（1）稳渗法划分直接径流和地下径流
（2）水箱模型划分地面径流、壤中流和地下径流
水源划分:是指将蓄满产流计算出的各时段产流量进一步划分为各种径流成分
一）划分直接径流与地下径流——二水源划分
回顾一下蓄满产流计算方法:当PE很小时,r =PE*α
根据蓄满产流的概念，只有蓄满（蓄满面积比例为α）后，后续的降雨PE才产流，即只有产流面积α上的降雨形成产流量r=PE*α水源划分就是将上述的R 进一步划分为rs与rg
水源划分要借助流域的稳渗率fc
产流面积α上，降雨量PE超出稳渗量FC的部分形成直接径流rs，稳渗率形成地下径流rg 超渗产流
干旱地区流域气候水文特点：1、气候干燥，多年平均降水量<400mm 2、洪水过程线涨落接近对称，几乎没有地下径流3、多年平均径流系数<0.2
产流机理：土壤缺水量大一般降水难以补足；没有地下径流；雨强大于下渗能力产生地面径流
起始下渗能力f0：降雨开始时土壤的下渗能力f0的大小与初始土壤含水量W0相关：W0越小，则f0 愈大当W0=0时，f0=fm ，为最大起始下渗能力当W0=Wm时, f0=fc，为稳渗率可见，下渗能力曲线是以W0为参数的一簇曲线
流域汇流由坡地表面水流运动、坡地地下水流运动、河网水流运动三个环节组成。
坡地汇流：雨水降落到坡地上，形成地面径流、壤中流、地下径流后，经坡地调蓄，最后汇入到河槽。
坡地汇流的特点：汇流过程中受到阻力大、流速小、流程短。
河网汇流:汇入到河槽的水流，经河槽的调蓄，最后汇集到流域的出口断面，形成出流过程。河网汇流的特点：汇流过程中受到阻力小、流速大、流程长。
坡地汇流阶段：1）地面径流汇流速度快流程短汇流历时短
2）地下径流汇流速度慢流程最长汇流历时长3）壤中流介于俩者之间
单位线的定义在给定流域上，单位时段内时空均匀分布的一次降雨产生的单位地面(直接)净雨量，在流域出口断面形成的地面(直接)流量过程线称为单位线，记为UH(unit hydrograph)，表示为q ～t。单位净雨量：10.0mm单位时段：1h, 2h, 3h, …….
倍比假定：如单位时段地面净雨量是n个单位，则所形成过程线的流量为单位线流量的n 倍，其历时仍与单位线的历时相同
叠加假定：如地面净雨历时是m个时段，则各时段地面净雨所形成的径流过程线之间互不干扰，出口断面的流量等于各时段净雨量所形成的流量之和。
单位线存在的问题？1)未考虑净雨与下垫面的不均匀性；2)将流域作为整体，认为符合线性、倍比、叠加原则，属线性时不变系统，实际情况可能不是这样。
基本资料要求：所需资料：实测降雨径流资料＋时空分布均匀、历时较短的降雨形成的单峰洪水资料
分析法的原理是递推求解。已知地面径流过程Qd,1,Qd,2,Qd,3…，时段地面净雨(表示为10mm 的倍数)rd,1,rd,2,rd,3…，
试错法（科林法)推求单位线用分析法推求单位线常因计算过程中误差累积太快，使解算工作难以进行到底，这种情况下比较有效的办法是采用试错优选法1.先假设一条UH 2.用假设的UH计算出各时段地面净雨量（不包括最大时段的地面净雨量）的出流过程 3.用实测流量过程减去上述累积出流过程，得最大时段地面净雨形成的出流过程，并转化为UH4. 上面计算的UH如与原假设的UH不符，取两者平均的UH，再重复上述步骤，至两UH符合为止
问题：单位线应用时,往往因实际降雨历时和已知单位线的时段长不相符合,不能任意移用;另外,在对不同流域的单位线进行地区综合时,各流域的单位线也应取相同的时段长才能综合。解决上述问题的方法就是进行单位线的时段转换，最常用的方法是S曲线法。
S曲线：流域上分布均匀、历时无限延长，但时段雨量保持一个单位的地面净雨所形成的地面径流流量过程线，称S曲线。
由单位线原理不难证明，S(t)曲线就是单位线纵标沿时程的累积曲线。
单位线也可以用S曲线错开时段相减得到。S（t)= qi
单位线影响因素: 按照单位线的两个假定，对同一流域，采用不同的降雨及相应的流量资料推算出的单位线应该是一样的。而实际情况并非如此。原因？因为单位线的两个假定都是线性的，与流域汇流的非线性特点不一致。
流域汇流的非线性表现：雨强、暴雨中心位置、流域大小、水源比重等因素对单位线的影响。时段单位线的非线性问题: 时段单位线基本假定认为一个流域的时段单位线是不变的，可以根据时段单位线的倍比和叠加来推流，这与实际情况不能完全相符。实际上，由各次洪水分析得到的时段单位线并不相同，说明时段单位线是变化的，即时段单位线存在非线性的问题。这是由于水流随水深、比降等水力条件不同，汇流速度呈非线性变化所致。
净雨强度的影响与处理方法
如图8-21(a),不同时段净雨深(强度)的单位线不同，雨强大，流
量大、汇流快、单位线峰高、峰现时间提前。应分析不同净雨
强度的单位线，预报或设计时，根据雨强选相应的单位线。
一般雨强大，洪水大，汇流速度快，由此类洪水分析得出的时
段单位线洪峰较高，峰现时间较早；
反之，时段单位线的洪峰较低，峰
现时间滞后。
净雨强度对时段单位线的影响是有
限度的，当净雨强度超过一定界限
后，汇流速度趋于稳定，时段单位线
的洪峰不再随净雨强度增加而增加。
一般是将时段单位线进行分类综合，
供合理选用。即按降雨强度大小分级，
每种情况定出一条时段单位线，使用时根据降雨特性选择相应的
时段单位线。由设计暴雨或可能最大暴雨推求设计洪水或可能最
大洪水时，应尽量采用实测大洪水分析得出的时段单位线推流。
暴雨中心位置不同的影响与处理方法
如图，暴雨中心位置不同其单位线将不同，雨心在上游，净雨
向出口的汇流中，与雨心在下游相比，汇流时间较长，受到河
槽的调节作用更大，所以，单位线峰相对较低、峰现时间较晚。
应分析不同雨心位置的单位线，预报或设计时，根据雨心位置
选相应的单位线
综合时段单位线，实用效果不佳，why?1)单位线的线性假定与实际汇流情况不符；
2)“黑箱”模型，其参数与流域的物理过程缺乏直接联系；
3)与流域下垫面特征值建立综合关系式存在误差。
等流时线水流向流域出口断面汇集时，不同位置处的净雨流达出口断面需要的时间不同。由流达时间相等的点连成等流时线。
等流时面相邻的两条等流时线之间的流域面积。
汇流时间是指净雨终止时，流域净雨最远一点的水质点到达流域出口断面所需的时间，显然，这是地表径流终止时间。
等流时线法根据等流时线概念，求流域出口断面流量方法：根据面积－时间曲线，出流断面在第i时段出流量是由第一块面积ω１上的本时段净雨，第二块面积ω２上一时段净雨……等所合成的:
等流时线法把流域内降雨的空间分布和流域形态同流域出口断面流量组成联系起来，有利于对降雨空间分布不均的处理。但等流时线假定，同一等流时线上水质点同时到达出流断面。实际是高速质点先到，低速质点后到，严格的面积出流次序是没有的。这就是等流时线未考虑河槽的调蓄问题。因此，等流时线方法只宜用于小流域，因为河槽调蓄作用小。
线性水库演算法基本原理分析表明，地下水的贮水结构可视为一个线性水库，即地下水库的蓄量W与其出流量Q g的关系为线性函数。
基本原理：水量平衡方程＋线性水库蓄泄关系
河道洪水预报在汛期，预报沿防汛河段的各指定断面处的水位和流量。
河道洪水预报的依据河道中洪水波的运动规律。
相应水位法的实质是数理统计法，流量演算法的实质是成因分析法。
试错法在基本水尺断面（中断面）下游的不同位置设置测流断面，当测得的流量与基本水尺断面的水位成单一关系时，两断面的间距为特征河长的一半。
水位流量关系由于附加比降的影响，中断面水位与下断面流量关系有三种情况：①逆时针绳套关系。条件：当中断面水位不变时，下断面涨洪时的流量小于落洪时的流量。
②单一关系条件：当中断面水位不变时，下断面涨洪时的流量等于落洪时的流量。
③顺时针绳套关系条件：当中
断面水位不变时，下断面涨洪
时的流量大于落洪时的流量。
洪水波运动流域上发生降水后，地面、地下径流迅速汇集到河槽中，使河段内水位、流量迅速增加，并向下游传播，称为洪水波运动。
洪水波运动常作为不稳定渐变流。洪水波沿河道自上游向下游演进时，由于存在着附加比降，而引起不断变形，表现为两种形态：洪水波的推移和坦化。
洪水波的要素：波前、波后、波高。洪水波通过测站断面时，首先通过断面的是波前部分，此时，测站水位不断上升，波峰通过断面时，洪峰水位出现；之后，波后部分通过断面，断面水位不断下降。上述两个过程相继发生，形成了测站一场洪水过程。
洪水波的附加比降天然河道，洪水波的附加比降约在万分之一以下，而稳定流的水面比降一
般小于千分之一。附加比降是洪水波在运动过程中不断发生变形的重要原因。
洪水波的变形附加比降、区间入流、河道与断面的变化等多种因素的影响，使得洪水波在运动中，同时发生两种变形：展开、扭曲。
洪水波的展开因波前的附加比降大于波后，导致波前的运动速度大于波后，使洪水波在运动过程中波长不断加大，波高不断减小
洪水波的扭曲波峰传播速度大于波前任何一点，使波前的长度不断减小，波后的长度不断增加。
相应水位洪水波上某一点，先后经过上、下游断面时，在两个断面处出现的水位这对水位也称为同位相的水位。
相应流量形成相应水位的一对流量。
相应水位法研究相应水位（或相应流量）间的关系（统计规律），以此为依据，进行河段洪水预报的方法
洪峰水位预报利用相应水位法对洪峰水位（或洪峰流量）作出预报。
涨差法：以上游站涨差（或次涨差）为参数的相应洪峰水位预报法。
预报方法：用上游站次涨差预报下游站次涨差，再预报下游站的洪峰。
现时校正法相应水位法制作
的预报方案是根据历史洪水
资料做出的，因此存在诸多问
题：考虑的因素不全面造成模
型误差；水情的新变化导致原
有模型不适应。为提高预报精
度，根据已出现的预报误差，
对相应水位法的预报结果实施一次校正，称为现时校正法。
现时校正法基本思想认为相邻两次的预报误差相关。当明确这种相关关系后，根据前一次的预报误差计算本次预报误差，再作出新的预报
合成流量法多支流的河段，当干、支流之间的影响较大，使得相应水位法的预报效果不好时，可以考虑采用合成流量法。
第五章
确定性概念模型是以流域的水文物理过程为依据，通过概化而建立的数学模型。流域降雨径流模型中，输入是降雨，输出是出口断面流量。作为水文模型，是用模拟技术对降雨径流的复杂自然现象加以科学概化，抓住主要矛盾，保留是事物间的基本联系，并用数学函数来表示
降雨径流流域模型中，将流域系统分成若干子系统，如产流、汇流子系统等。产流子系统又可根据坡面水量平衡情况进行土壤水、地表水、壤中流和地下水来计算。汇流系统中，可对不同水源成分进行坡面汇流和河网汇流计算
?水文模型将流域作为一个有机联系的系统，从系统学的角度研究系统的输入、输出和各状态变量的时序过程及内在联系，可以得到三者的函数关系
?水文模型能解决实测资料范围以外的外延问题
?水文模型有助于认识流域水文规律，提高模拟精度
新安江模型
①三分特点，即分单元计算产流、分水源坡面汇流和分阶段流域汇流；
②模型参数少且大多数具有明确的物理意义，容易确定；
③模型参数与流域自然条件的关系比较清楚，可以寻找到参数的区域规律；
④模型中未设超渗产流机制，适用于湿润与半湿润地区。
2.2 萨克拉门托（Sacramento）模型
①蓄满产流与超渗产流兼有，流域分单元和总径流分水源；②模型参数虽有物理意义，但参数多，难于优选；产流计算复杂，汇流计算相对简单甚至可以根据需要自行配置；
③模型中设有超渗产流机制，可以根据不同的自然地理条件，采用不同的参数组合，描述不同的产流机制，在湿润与半湿润地区以蓄满产流为主，在干旱与半干旱地区以超渗产流为主，其适应范围广；
④模型参数的独立性差，最优解很不惟一，参数的自动优选问题很难解决。
2.4 陕北模型
采用霍尔顿(Horton)下渗理论和流域下渗能力分配曲线计算产流；坡地汇流采用线性水库和滞后演算法；河道汇流计算采用马斯京根分段连续演算法。
①为了考虑降雨分布的不均匀性和下垫面分布的不均匀性，将流域划分为若干块单元面积；
②在每块单元面积内又将其划分为不透水面积和透水面积；③在透水面积上降雨量扣除蒸散
发后，用霍尔顿或菲利普下渗公式计算径流量；
④在不透水面积上降雨扣除蒸散发后产生径流量；
⑤模型参数具有一定的物理意义；
⑥模型适用于干旱或半干旱地区。
SHE (SystemeHydrologiqueEuropeen）模型是第一个真正意义上或者说最具有代表性的分布式水文物理模型；TOPMODEL 是最具代表性的半分布式物理水文模型；国外其他SHE 模型不同版本的分布式水文模型有MIKESHE、SHETRAN，较常见的还有TOPKAPI和DHSVM。
模型理论
在水平方向上采用DEM网格对降水和水文响应的空间分布进行模拟；垂直方向上采用各网格所对应的水平土柱进行模拟；将计算流域划分成若干网格，每个网格作为一个计算单元；由DEM 自动生成每个网格中水流流至流域出口断面的汇流路径；沿着流水网，通过非线性水流方程来描述降雨径流形成过程中不同的水文、水力学过程。
技术支撑
1、地理信息系统技术
是一种融合现代计算机图形学和数据库管理技术为一体，对现实世界各类空间数据及描述这些空间数据的属性进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
根据DEM可以自动生成网格和表达地面数字高程分布的数字模型，根据网格自动生成水系、划分流域。
2、空间与测控技术
随着航天、航空、遥感、遥测技术快速发展，为获取大范围详细的空间信息和资料创造了有利的条件。卫星采集的遥感数据被广泛应用于水文学科研究与应用的各个领域。
3、计算机与计算技术
计算机、操作系统、数据库、网络、信息技术的发展；
计算数学理论的不断发展；
用数值方法求解模型中所涉及到的描述植物截留、蒸散发、坡面水流、河道水流、土壤水、
第六章
?实时洪水预报是一种在联机水情测报系统中，使用实时雨、水情及其它有关水文气象信息作为洪水预报模型输入，并不断根据新信息校正或改善原有模型参数，力争预报结果逐步逼近真值的洪水预报。
?与脱机洪水预报比较，实时洪水预报所使用的信息的质量一般较差。例如：实时洪水预报使用的遥测或报汛资料，一般就不及脱机洪水预报采用的整编水文资料完整、可靠；实时洪水预报采用的流量资料往往由水位流量关系求得，一般也不及脱机洪水预报中使用的实测流量资料精确。
?在蒸发计算中，脱机洪水预报可采用实测资料，而实时洪水预报因无实测资料可用只得用近似方法估算。此外，在脱机洪水预报中，预见期内的降雨是已知的，但在实时洪水预报中，预见期内的降雨量是未知的。预报总是有误差，对于实时洪水预报，由于上述原因，预报误差更不可忽视。
?预报误差可表现为系统误差，也可表现为随机误差，因此，在发布实时洪水预报之前，对预报值进行误差实时校正是十分必要的。
?通常使用的实时校正方法有卡尔曼滤波法、递推最小二乘法、误差自回归法和自适应算法等。
第七章
水文预报课程设计
水文预报课设设计 指导老师：王** 系别：水资源工程系 班级：水文0801 学号：** 姓名：***
目录 目录_____________________________________________ 错误!未定义书签。 一、设计任务_______________________________________ 错误!未定义书签。 二、设计资料_______________________________________ 错误!未定义书签。 三、流域自然地理概况_______________________________ 错误!未定义书签。 四、设计步骤及技术要求_____________________________ 错误!未定义书签。1．绘制汛期栾川站流量过程线和相应的降雨量过程线_________ 错误!未定义书签。2．计算流域平均次降雨量P ______________________________ 错误!未定义书签。3．分析栾川站流量过程的退水规律，制作退水方案__________ 错误!未定义书签。4．划分洪水，计算各次洪水的实测径流深R ________________ 错误!未定义书签。 5.初定蓄满产流模型参数_________________________________ 错误!未定义书签。6．应用蓄满产流模型计算各次洪水的径流深R ______________ 错误!未定义书签。 7.对方案进行精度评定___________________________________ 错误!未定义书签。8．确定蓄满产流模型参数________________________________ 错误!未定义书签。附表_____________________________________________ 错误!未定义书签。表1 各站累积雨量摘录表_________________________________ 错误!未定义书签。表2 退水资料摘录表_____________________________________ 错误!未定义书签。表3 退水流量相应径流深计算表___________________________ 错误!未定义书签。表4 实测次洪径流深计算表_______________________________ 错误!未定义书签。表5 产流计算表_________________________________________ 错误!未定义书签。表6 次洪径流深精度统计表_______________________________ 错误!未定义书签。表7 Δt=2h时段流量过程摘录表 __________________________ 错误!未定义书签。
《水文预报》考试资料
【单位线的两个假定】 ①如果单位时段内净雨深是N个单位，它所形成的出流过程的总历时与UH相同，流量值则是UH的N倍。 ②如果净雨历时是m个时段，则各时段净雨量所形成的出流量过程之间互不干扰，出口断面的流量过程等于m个流量过程之和。 【如何根据气候、下垫面条件分析判断产流模式？】 气候：常年气候干燥的流域，因蒸发量大，使土壤缺水量大，土壤一般不易蓄满形成地下径流，一场洪水以超渗产流形成地面径流。气候湿润地区，土壤缺水量少，一场降雨的产流方式多属于蓄满产流。 下垫面：若土壤颗粒细小，结构密实，植被度差，地下水位埋深大，因下渗率小，多以超渗产流方式产生径流。如果土壤颗粒大，结构疏松，植被度高，地下水位高，则多属蓄满产流方式。 【地面径流和地下径流及其特点？】 地面径流：当降雨强度大于下渗率时，产生地面径流，并沿坡面汇集，经河网汇流到达流域出口断面。特点：运动路径短，汇集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程呈陡涨陡落，对称性好。 地下径流：渗入地面以下的降雨量在满足土壤缺水量后，形成地面以下的径流。特点：水流汇集过程运动于土壤孔隙中，流速小，受调蓄作用大，形成的流量过程线缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。【前期雨量指数模型（又称API模型）：】 以流域降雨产流的物理机理为基础，以主要影响因素作参变量，建立降雨量P与产流量R之间定量的相关关系。常用的参变数有前期雨量指数Pa(反映前期土湿)。 特征：①Pa曲线簇在45度直线的左上侧，Pa 值越大，越靠近45度线，即降雨损 失量越小。 ②每一Pa等值线都存在一个转折点， 转折点以上的关系线呈45度直线， 转折点以下为曲线。 ③Pa直线段之间的水平间距相等。【蓄水容量曲线表征什么？反映什么？】 表征土壤缺水量空间分布的不均匀性；反映了流域包气带缺水容量分布特征。将流域内各地点包气带的蓄水容量，按从小到大顺序排列得到的一条蓄水容量与相应面积关系的统计曲线。 【绘图说明全流域蓄满之前也能观测到径流现象？】 ①这是由于前期气候，下垫面等的空间分布不均匀，导致流域土壤缺水量空间不均匀的结果。 ②由于在其他条件相同情况下，缺水量小的地方降雨后易蓄满，先产流。因此，一个流域的产流过程在空间上是不均匀的，在全流域蓄满前，存在部分地区蓄满而产流 。 面积为流域平均的初始土壤含水量W，最大值为a，全流域中有比例为αo的面积上已蓄满，降在该面积上的雨量形成径流，将在比例为1-αo面积上的降雨量不能全部形成径流。
水文与水资源工程专业本科培养方案及教学计划
水文与水资源工程专业本科培养方案及教学计划 一、培养目标 本专业培养适应我国社会主义现代化建设实际需要，德智体美全面发展，具有坚实的数学、水力学、计算机、外语基础，系统地掌握水文学及水资源学科基本理论、基本知识、基本技能与方法，得到水文水资源科学研究与实践训练，能从事水文信息采集与分析、水文模拟与预报、水资源开发利用规划、水资源评价与管理、流域管理与水环境保护等方面工作的高级工程技术人才与管理人才。毕业生适宜在高校、科研机构、水利、水电、农林、能源交通、城市建设、环境保护等部门从事水文水资源领域教学、科研及工程规划、勘测设计和管理等工作，也可攻读水文学及水资源学科及相关学科的硕士、博士学位。 二、基本培养要求 （一）思想政治和德育方面 1.热爱社会主义祖国，拥护中国共产党的领导，努力学习马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想，逐步树立辩证唯物主义和历史唯物主义世界观。 2.积极参加社会实践，受到必要的军事训练；走与工农群众、生产劳动相结合的道路；有为国家富强、民族昌盛而奋斗的志向和责任感，愿为社会主义现代化建设服务，为人民服务。 3.热爱科学事业，养成良好学风，理论联系实际，具有艰苦求实、善于合作和勇于创新的科学精神。 4.具有良好的思想品德修养和心理素质，遵纪守法。 （二）业务方面 1.系统地较好地掌握水文学及水资源学科基本理论、基本知识、基本技能与方法，受到良好的科学思维和科学实践的基本训练。 2.具有坚实的数学、水力学、计算机、外语、水文学及水资源学基础；能在水文信息采集与分析、水文模拟与预报、水资源开发利用规划、水资源评价与管理、流域管理与水环境保护等领域从事教学、科研及工程规划、勘测设计和管理等工作。 3.掌握一门外国语，能较熟练地阅读本专业外文文献资料。
工程水文课程设计计算说明书
目录 一、工程概况 (1) 二、分析计算书 (5) 1、设计年径流计算 (5) 2、推求三十年一遇的设计面暴雨过程计算 (7) 3、设计净雨与设计洪水过程线的计算 (8) 4、洪水调节及保坝标准复核 (11) 5、兴利调节计算 (15) 6、推求完全年调节时的F完,相应的兴利库容V兴 (19) 三、结语 (21)
摘要 M 河水库为中型水利枢纽，该水库自1959年蓄水至2015年泥沙淤积量约为280万m 3，死库容已基本於平，影响到兴利库容。现在按正常运行30年的要求，将死水位由现状122.65m ，提高至124.652m 。由于输水洞泄流能力较小，现将汛限水位提高至溢洪道堰顶高程130.652m 。 水文水利计算的主要任务 （1）洪水调节及保坝标准复核 （2）兴利调节计算 洪水调节及保坝计算 根据资料中给的数据，61.7,B m =1,1,0.32,s m m σ=== 3 2 61.7(130.65)m q m gBh H εσ==?-，求得 不同水位时的下泄流量。 利用Excel 计算表格内插法求得半图解法计算表中的相关数据见表11，根据表11可以得出最大下泄量与 Q 不相等，此时应用试算法推求出 Q=q= m q 时m q 的取值。最后试算得到m q =994m 3/s 时满足 m q ≤s m q /11003=安，其他指标见表。 表12 100年一遇洪水调洪计算分析成果 故提高汛限水位能满足要求。 兴利调节计算
根据分析计算1得到年径流数据，扣除上游耗水量得入库流量，即来水量。 损失计算 =+W W W 总蒸渗 通过不同的灌溉面积与灌溉水量定额得到用水量，从而可以计算出计入损失的兴利库容。最后将拟定的不同的灌溉面积，相应的兴利库容汇总，推求完全年调节下的灌溉面积和兴利库容。 本次水文水利计算成果，在抬高汛限水至溢洪道堰顶高程的情况下，最大下泄量能够满足下游的防洪要求，且满足坝体自身的防洪要求；兴利库容大于完全年调节库容能够足灌溉要求，则推求出的完全年调节是的灌溉面积即为，频率P=25%、P=50%时的代表年保证的灌溉面积。 一、工程概况 M 河水库为重行水利枢纽工程，初建时总库容2322万m 3，控制流域面积94平方千米。水库枢纽主要建筑物有拦河坝、溢洪道和放水洞 水库于1958年兴建，1959年7月竣工并投入使用，经历1964-1965年水毁恢复、1976年加高大坝并加做坝顶防浪墙、1982年抗震加固，1983年坝后修建减压井、1985年坝后铺设反虑土工布、1997年副坝防渗工程等多次除险加固，工程达到现状规模。M 河水库现状工程特性有关数据见表1。
水文预报考试重点
第一章绪论 1、水文预报：根据已知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+1 2、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基本没有地下径流，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，汇集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流的水流汇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 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）反应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K3 8、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。从模式的计算结构和蒸发物理机制看，二层模式简化了深层结构，忽略了植物根系对土壤水分的蒸发作用，导致蒸发量计算值比三层模式的蒸发量小；在久旱之后，当ML很小且持续无雨时，用二层模式计算出的蒸发量常是偏小的。一层蒸发模式中，既没有考虑深层蒸发与植物根系扩散作用，也没有考虑充分供水时应按蒸发能力蒸发，使得计算的蒸发量偏小的更多。 11、不同水源成分汇流特点有何不同？ 1）地面径流：由坡面直接汇入河网，运动速度快，流程短、受到调蓄作用小；形成的流量过程呈陡涨陡落，是涨洪和洪峰附近流量过程的主体部分 2）地下径流：由渗透到潜水面的水流缓慢流出，运动速度慢、流程长、受到调蓄作用大、变化平缓，汇流时间长；洪水退水尾部主体部分，常延续至后续洪水过程中 3）壤中流：介于上述两者之间，进一步划分：快速部分壤中流与地面径流合成一起，称直接径流，慢速部分与地下径流合并，称地下径流。 12、K的物理意义：泄完蓄水量Wt所需的时间或者流域水流平均汇集时间 13、Cg的物理意义： Cg为常系数，反应退水速率的快慢，又称流量消退系数
工程水文课程设计1
目录 1 工程概况与设计任务 (2) 1.1工程概况及原始资料 (2) 1.2设计任务 (4) 2 干流设计洪水推求 (5) 2.1 特大洪水重现期N与实测系列长度n的确定 (5) 2.2 洪水经验频率的计算 (6) 2.3 洪水频率曲线统计参数估计和确定 (8) 2.4 干流设计洪峰流量推求 (11) 3 支流小流域设计洪水计算 (12) 3.1 最大24小时设计暴雨过程推求 (12) 3.2 产流计算 (13) 3.3 汇流计算 (15) 3.4 支流设计洪峰流量的确定 (17) 4 桥址设计洪水流量 (18) 5 桥址设计断面平均流速和设计水深 (18) 6 设计感悟 (18)
1 工程概况与设计任务 1.1工程概况及原始资料 某高速公路大桥跨越的河流断面来水由干流和支流洪水组成，干流水文站位于桥址上游1km处，资料可用来推求坝址处洪水，支流洪水由地区降雨资料推求。干，支流与桥址位置示意图如图1所示。 图1-1干支流与桥址位置示意图 干流洪水资料有年洪峰最大流量，包括调查和实测资料，见表1。另外，还调查到桥址附近干流1900年岸坡上洪痕点2个，分别位于水文站和桥轴线上，洪痕点高程分别为121.3m和120.8m，桥址断面河床高程为115.03m，河床比降为0.5%0，床面与边坡曼宁粗糙系数n=0.012，河宽500m，据此可得该年洪峰流量，作为一个洪水统计样本点。
图1-2桥址河段年最大洪峰流量 支流洪水为一小流域（流域面积为F ）汇流而成。 1） 该支流流域无实测洪水流量资料，但流域中心附近有一个雨量站资料，经频率计算获得P=2%，1%所对应的最大1d 的设计点雨量分别为202.4mm, 323.8mm 。该地区暴雨点~面折算关系见表2，该地区的最大日降雨量与最大24小时降雨量根据经验其关系为p p H H ,,2414.1日 ，设计暴雨时程分配见表3。 表1-1某地区暴雨点~面折算关系表 表1-2地区最大24小时设计暴雨的时程分配表 F （km 2 ） t （h ） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 1.000 0.945 0.911 0.884 0.864 0.847 0.834 0.823 0.815 0.807 3 1.000 0.960 0.931 0.910 0.893 0.879 0.867 0.858 0.851 0.845 6 1.000 0.977 0.957 0.94 2 0.928 0.917 0.907 0.899 0.892 0.886 12 1.000 0.986 0.972 0.961 0.951 0.94 3 0.935 0.928 0.921 0.915 24 1.000 0.991 0.983 0.975 0.969 0.964 0.959 0.953 0.949 0.944
水文预报测试题
河道洪水预报：自我测试题 一、填充题 1．洪水波的变形表现为：（ ）和（ ），影响洪水波变形的主要因素是：（ ）、（ ） 和（ ）。 2.相应水位是指：（ ）。 3.下游同时水位是指：（ ），在相应水位关系中，以下游同时水位作参数反映了：（ ）等因素的影响。 4.合成流量是指：能同时到达下游站的上游干支流流量之和，合成流量法的预见期为： （ ）。 5．马斯京根法参数k 的物理意义是：（ ） 。 6．在河段长不变的情况下，特征河长越长，x （ ），河槽调蓄能力（ ）。 7． 若单独使用流量演算法进行流量演算，流量演算的预见期为：（ ），因此该方法常用于： （ ）。 8．在马斯京根法计算中，已知C0=，C1=，C2应为（ ） 9．特征河长的概念是：（ ）。 10. 洪水期天然河道的槽蓄关系往往成（ ）关系，影响其关系的主要因素是（ ）。 11. 相应水位（流量）的预见期应是：( ) 12．水文预报的预见期应是：( ) 二、问答题 1．洪水波变形反映在哪些方面，影响变形的因素有哪些 1. 洪水波的运动与河段上下游站的水位（流量）过程线有什么关系 2. 什么是相应水位什么是传播时间如何在实测水文资料中得到 3. 影响相应水位（流量）关系的因素有哪些相应水位（流量）相关图的常用参数有哪些 4．以下游同时水位，t z 下和以上游站涨率（或涨差）为参数的相应水位相关图能反映什么规律为什么 5．现时校正法能校正预报误差的原因是什么 6. 流量演算的基本原理是什么 7. 什么是槽蓄曲线槽蓄量是如何计算的怎样处理天然河道槽蓄关系为什么说流量演算的各 种方法的关键在于处理槽蓄曲线
8. 马期京根法有何假定怎样用马斯京根法进行流量演算 9．马斯京根法中参数Q '，K ，x 有何物理意义确定马斯京根法参数x 、k 有哪些的方法试述 试算法确定X 、k 值的步骤 10. 马斯京根法计算时段⊿t 如何确定对于长河段采用马斯京根法进行流量演算为什么要进 行分段如何分段为什么马斯京根法在实用中要经验处理如何处理 11. 什么是特征河长l 如何推求l 法的人流条件是什么怎样用特征河长法进行流量演算 12. 河道特性与演算参数间有何联系 13．有支流河段流量演算有什么特点 三、计算题 1．若已知上游站入流过程，并分析得X=0，K=12小时，取Δt=K=12小时，试计算下断面的出流过程。 2．．若已知上游站入流过程，并分析得X= K=9小时，取Δt =6小时，试计算下断面的出 流过程。 C 0=T KX K KX T ?+--?5.05.0= C 1= T KX K KX T ?+-+?5.05.0= C 2= T KX K T KX K ?+-?--5.05.0=
水文分析计算课程设计
《水文分析与计算》课程设计指导书 ———设计年径流及设计洪水的计算 一、课程设计的目的 1．掌握PIII型频率曲线的制作方法 2. 掌握设计年径流及其年内分配的计算方法 3．掌握考虑历史特大洪水的设计洪水及其过程的计算方法 二、课程设计任务 1．根据所给资料推求设计年径流与设计年内分配过程 表1是某站1958～1976年各月径流量资料，根据所给资料推求P=10%的设计丰水年、P=50%的设计平水年、P=90%的设计枯水年的设计年径流量；并计算P=90%的设计枯水年径流年内分配过程。 要求：理论频率曲线采用PIII型分布，由矩法作参数无偏估计，并以估计值为初值，用目估适线法选配理想的理论频率曲线，注意比较验证均值X a、变差系数C V、偏态系数C S对频率曲线的影响效果。检查所选最终的理论频率曲线的合理性，并计算所求设计频率的相应设计年径流，年径流分配过程采用典型年同倍比放大法。 3
三、课程设计成果要求 要求提交设计成果：一份电子文档，一份打印文档。设计中的计算可采用采用excel 或编程计算，编程语言可采用FORTRAN 语言、C 语言、Basic 语言或同等功能的语言编程。要求程序正确、可靠、可运行，符合结构化程序设计思想，具有易读性、可修改性、可验证性、通用性，关键变量应作注释说明。计算结果要表格化，便于检查、保存和打印。设计设计报告，其重点是对计算成果的说明和合理性分析及其有关问题的讨论。要求文字流畅，简明扼要；图表整齐清楚，名称、编号齐全；封面统一，最后装订成册。 四、课程设计的考核 平日考勤、设计报告，加上抽查提问及上机操作，对成绩进行综合评定。 五、课程设计时间与地点 时间： 2013年5月9日星期四 地点： 学院 六、实验原理 1.经验频率计算 经验频率：P=m/(n+1)*100%，模比系数：Q Q Ki i = 2．线型选择 频率曲线一般应采用皮尔逊Ⅲ型。 3.频率曲线参数估计 平均值：n 1 ∑== n i i Q Q 变差系数：() 1 n 11 2 --= ∑=n i i v K C 4.偏态系数：Cs=2-3Cv 七、实验步骤 1、将测站所得数据年份及年平均流量数据复制与Excel 表格中，并列出序号，同时计算出年平均流量的均值。 2、另起一列，将年平均流量数据按从大到小排列。按数学期望公式计算出相应经验频率P=m/(n+1)*100%。在画图软件上绘制经验点距。再计算出各相应的模比系数Ki （Q Q Ki i =）和（Ki-1）2。 3、选定水文频率分布线型（选用皮尔逊Ⅲ型）。 表2 某站年径流量频率计算表
水文预报课程设计
《水文预报课程设计》 姓名： 学号： 学院：水利与环境学院班级： 指导老师： 时间：2013.1.23
《水文预报课程设计》说明书 1、设计目的 1、流域水文模型的用途：洪水预报方案是现代实时洪水预报调度系统的核心部分，是提高预 报精度和增长预见期的关键技术。对水资源可持续利用：流域水文模型是水资源评价、开发、利用和管理的理论基础。对水环境和生态系统保护：流域水文模型是构建面污染模型和生态评价模型的主要平台。流域水文模型还是分析研究气候变化和人类活动对洪水、水资源和水环境影响的有效工具。本次课程设计的目的是通过一个具体的降雨～径流预报方案的制作，使学生了解生产单位对预报任务的要求。 2、通过课程设计，要求掌握如下内容： 1) 流域综合退水曲线、地下水退水曲线的制作以及次洪分割方法； 2) 熟悉降雨～径流相关图编制的完整过程； 3) 新安江两水源模型结构及产流参数率定方法； 4) 流域经验单位线的推求方法； 5) 洪水预报方案精度评定方法； 6) 利用预报方案进行实行洪水预报方法； 7) 利用马斯京根分段连续演算法进行长河段洪水演进预报。 2、设计基本资料 该流域集水面积1884.6km2，干流河长约273km 。流域气候温湿，年降雨量在1700毫左右。地下水位较高，且随季节变幅小，因次，一般情况下，土壤含水量较大。 根据流域自然地理条件情况和气候条件，以及洪水流量过程线分析，可知流域产流规律符合湿润地区的蓄满产流模型特征。采用降雨径流相关图制作流域蓄满产流方案，用二层蒸发模型计算蒸发，水源划分考虑两水源划分。 3、课程设计资料 1. 一场历史洪水的流量过程，相应的各雨量站（3个雨量站）时段雨量与权重（时段长为3h ） 2. 洪水的前期日降雨量，日最大蒸发量资料（历史洪水与实时预报洪水） 3. XX 场洪水的退税过程 4. 部分场次洪水降雨、径流特征值成果表 5. 干流河段的马斯京根参数及分段数（3段） 4、产流计算 4.1 面平均雨量计算 4.11 计算方法 泰森多边形法 i i P P α?=∑ (1) 其中i α为i 站的面积权重，i P 为i 站的实测降雨 4.12 各测站基本资料如表1、表2所示
陂下水库设计洪水工程水文学课程设计
水文学课程设计 课程名称： ___________ 工程水文学 _____________ 题目：陂下水库设计洪水_____________________ 学院：土木工程系：水利水电与港口工程 专业： __________ 水利水电工程__________ 班级： ____________ 2012级______________ 学号：______________________ 学生姓名：_______________________ 起讫日期：2014.06.23 ~2014.06.27 指导教师：______ 职称：高工 二O 一四年六月
目录 第1章基本资料 (1) 1.1工程概况 (1) 1.2设计资料 (1) 第2章设计要点 (3) 2.1设计标准 (3) 2.2确定流域参数 (3) 2.3设计暴雨 (3) 2.4损失参数 (11) 2.5汇流参数 (11) 2.6设计洪峰流量推求 (11) 2.7设计洪水过程线 (13) 第3章设计成果 (18) 第4章成果合理性分析 (19) 附录20
第1章基本资料 1.1工程概况 1.1.1水库概况 陂下水库位于福建省长汀县四都乡，与江西省毗邻。坝址位于汀江支流濯田河的小支流陂下河上。濯田河水力资源丰富，经流域规划，提出水力发电四级开发方案，陂下水库为一级龙头水库。根据地形、地质条件，总库容初估约为 5000~6000万m3，属中型水库，装机容量5000kW左右，属小型电站。水工建筑物为三级建筑物，大坝为砌石坝。 1.1.2流域概况 陂下水库坝址以上流域面积166 km2，流域为山丘区，平均高度500 m，主河长30. 4 km,主河道平均比降7. 82 %。。流域内植被良好，土壤以红壤土为主。流域内雨量丰沛，多年平均降雨量1617. 5 mm，主要集中在四~九月，其中四~六月份以锋面雨为主，七~九月份以台风雨为主。流域内多年平均径流深981 mm,多年平均陆面蒸发量636. 5 mm,多年平均水面蒸发量990 mm。 1.2设计资料 1.2.1资料概况 陂下水库坝址处无实测流量资料，流域内也无实测雨量资料。坝址下游约 1 km处有四都雨量站，具有1956~1975年实测降雨系列。陂下河1973年5月31 日发生过一场特大暴雨，四都站实测最大一日雨量332. 5 mm，经调查，重现 期约为80~100年。流域附近有观音桥、官庄、上杭、桃溪、杨家坊水文站及长 汀、新桥、铁长、庵杰、四都、濯田等雨量站。资料情况见表 1 O 其它资料：水利水电工程设计洪水计算手册，福建省水文手册、龙岩地区简易水文手册、龙岩地区水文图集。 1.2.2设计资料 1 .各水文站站有关资料年限统计表，见表 1 O 2.暴雨资料长汀、四都、濯田站实测短历时暴雨资料，见表2o 3.福建省暴雨点~面折算关系，见表3o 4.福建省设计暴雨时程分配，见表4。 5.福建省次暴雨强度i次和损失参数卩关系，见表5。 6.降雨历时等于24小时的径流系数a值表，见表6o
水文预报复习资料
第一章绪论 1、水文预报的概念 根据水文现象客观规律，利用实测水文气象资料，应用一定原理、技术和方法，对水文要素（或其特征值）的未来状况进行预测。 2、何为水文预报 (1)降雨后发生了什么？ 根据已知的信息对未来一定时期内水文状态作出定性或定量的预测。 已知信息： 水文状态： (2)水文预报的内涵与实质？ 以水文水资源学科基本理论与方法为基础，紧密结合生产实际，构建具体的预报方法/ 预报方案/预报调度系统，服务于生产实际。 水文预报 水文气象资料：降水、蒸发、气温、水位、流量、冰情等 原理：气象学、水文学、水力学等 技术:遥测、遥感、计算机、现代通信技术、GPS等 方法:成因分析法、统计相关法、系统分析法 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的长短随预报项目、预报条件（依据的资料）和技术水平不同而异。 预见期与精度间关系:预见期增长，影响因素增多，偶然性加大，使得预报精度降低 水文预报的内容 流域或区域性洪水与旱情预测水体封冻开冻状况及冰凌冰情预测积雪及冰川融雪径流预报水利水电工程施工期预报水工程运行期水文要素预报河道沿程水文要素变化预报水文预报研究层面发生变化 传统水文：包括水文测验水文预报水文计算 现代水文：包括水资源水环境水生态 水文预报的服务层面发生变化 1、传统水文预报向现代实时洪水预报调度系统延伸 2、防洪减灾向水资源评价开发利用和管理延伸 3、水文模型向面污染模型和生态评价模型延伸 人类活动对流域水文情态/水文预报的影响：1、人类活动改变了自然面貌，从而改变了陆面的水文情态2、中国具有世界上最强烈的人类活动，水文预报自然受到最强烈的人类活动影响3、人类对流域环境过度和无序的干扰，破坏了水文气象资料的一致性和代表性 气候变化对水文情态/水文预报的影响：1、对工业、农业、生态环境和人们生活产生影响2、全球水文循环加剧并对区域水资源和水文预报产生一定的影响3、易造成极端水文异常事件的发生，导致洪水和干旱的频率与强度增加，准确做出预报更加困难4、防洪安全、水资源安全、水工程安全和水生态环境安全问题对预报提出更高要求 1998年长江大洪水特点1、全流域性的大洪水2、洪水次数多：8次洪峰3、洪水量级大：百年一遇4、洪峰水位高：多次超历史最高5、洪水持续时间长6、洪水发生早，来势猛2003年淮河洪水特点：1、降雨历时集中,强度大,分布范围广2、干支流洪水并发,暴雨洪水组合恶劣3、洪水涨势猛,水位高,持续时间长4、流量和洪量大 水文预报的分类1、按预见期的长短短期预报中长期预报长期预报超长期预报 2、按预报内容洪水预报枯水预报冰情预报台风风暴潮预报沙量预报 3、按预报范围或水体河道洪水预报河口水文预报流域水文预报区域水文预报水库水文预报湖泊水文预报
河海大学水文分析与计算课程设计报告定稿版
河海大学水文分析与计算课程设计报告 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
水文分析计算课程设计报告书 学院：水文水资源 专业：水文与水资源工程 学号： 姓名： 指导老师：梁忠民、李国芳 2015年06月12日 南京 目录 1、设计任务 (1) 2、流域概况 (1) 3、资料情况及计算方案拟定 (1) 4、计算步骤及主要成果 (2) 4．1 设计暴雨X p(t)计算 (2) 4．1．1 区域降雨资料检验 (2) 4．1．2 频率分析与设计雨量计算 (3) 4．2计算各种历时同频率雨量X t,P (9) 4．3 选典型放大推求X P (t) (9) 4．4 产汇流计算 (9) 4．4．1 径流划分及稳渗μ值率定 (12) 4．4．2 地表汇流 (17) 4．5 由设计暴雨X P(t)推求Q P(t) (18) 4．5．1 产流计算 (18) 4．5．2 地面汇流 (18)
4．5．3地下汇流计算 (19) 4．5．4 设计洪水过程线 (20) 5、心得体会 (22)
1、设计任务 推求江西良田站设计洪水过程线,本次要求做P 校,即推求Q 0.01%(t)。 2、流域基本概况 良田是赣江的支流站。良田站以上控制的流域面积仅为44.5km 2，属于小流域，如右图所示。年降水均值在1500～1600mm 之内，变差系数Cv 为0.2，即该地区降雨充沛，年际变化小，地处湿润地区。暴雨集中。暴雨多为气旋雨、台风雨，季节为3～8月，暴雨历时为2～3日。 3、资料情况及计算方案拟定 3.1资料情况 设计站（良田）流量资料缺乏，邻近站雨量资料相对充分，具体如表3-1： 表3-1 良田站及邻近地区的实测暴雨系列、历时洪水、特大暴雨资料 3.2 方案拟定 本次课设采用间接法推求设计洪水，即是由推求的设计暴雨， 经过产汇流计算得到设计洪水。示意图如下： 4、设计暴雨XP(t)的计算 4.1 设计暴雨X p (t)计算 4.1.1区域降雨资料检验 站名 实测暴雨流量系列 特大暴雨、历史洪水 良田 75～78 （4年） Q=216m 3 /s ，N=80（转化成X 1日，移置峡江站） 峡江 53～80 （28年） 吉安 36～80 （45年） 桑庄 57～80 （24年） X 1日 寨头 57～80 （24年） 沙港 特大暴雨 X 1日 （移置到寨头站）
水文预报课程设计心得体会
水文预报课程设计心得体会 篇一：水文预报课程设计报告 河海大学文天学院 水文预报课程设计报告 指导老师：专业班级：学号姓名： 年月日 目录 第一章基本任务............................................ 3 第二章基本资料.. (4) 1、流域概况............................................ 4 2、基本资料............................................ 5 3、计算参数............................................ 5 第三章计算公式.. (6) 1、蒸散发计算.......................................... 6 2、产流量计算.......................................... 6 3、水源
划分............................................ 7 4、汇流计算............................................ 7 第四章基本数据............................................ 8 第五章结果评定及分析..................................... 11 第六章计算程序及说明..................................... 13 第七章总结和心得.. (23) 任务一： 编写新安江模型，包括两种时间尺度：日模型（24h）、次洪模型（1h）；（1）进行日模型产流量计算；（2）比较计算年径流与实测年径流；（3）通过误差分析，优选蒸发折算系数Kc； （4）89~94年的历时数据作为率定参数，95~96年的数据作为模型检验。任务二： 根据已给的呈村流域资料，利用编制的新安江模型进行日径流模拟与次洪过程模拟，率定新安江模型参数。任务三： 分析日模型与次洪模型模拟结果，
水文预报考试重点
第一章绪论 1、水文预报：根据已知得信息对未来一定时期内得水文状态做出定性或定量得预测。 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其她 闭合流域得水量平衡式R t=P t-E t+W t-W t+1 2、超渗产流与蓄满产流区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者基本没有地下径流，而蓄满产流得地下径流比例大。 3、地面径流与地下径流形成流量过程线区别：地面径流得运动路径短，汇集速度快，受流域得调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流得水流汇集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域得调蓄作用大，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得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，蒸发受气象因素与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，取决于气象因素与地下水得埋深 7、 KC包含哪几方面影响？：1）反应水面与陆面蒸发得差异K1 2）水面与陆面所在得地理位置差异K23）器皿与水面得蒸发差异K3 8、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 三层蒸发模式计算得额蒸发量最大，二层次之，一层最小。从模式得计算结构与蒸发物理机制瞧，二层模式简化了深层结构，忽略了植物根系对土壤水分得蒸发作用，导致蒸发量计算值比三层模式得蒸发量小；在久旱之后，当ML很小且持续无雨时，用二层模式计算出得蒸发量常就是偏小得。一层蒸发模式中，既没有考虑深层蒸发与植物根系扩散作用，也没有考虑充分供水时应按蒸发能力蒸发，使得计算得蒸发量偏小得更多。 11、不同水源成分汇流特点有何不同？ 1）地面径流：由坡面直接汇入河网，运动速度快，流程短、受到调蓄作用小；形成得流量过程呈陡涨陡落，就是涨洪与洪峰附近流量过程得主体部分 2）地下径流：由渗透到潜水面得水流缓慢流出，运动速度慢、流程长、受到调蓄作用大、变化平缓，汇流时间长；洪水退水尾部主体部分，常延续至后续洪水过程中 3）壤中流：介于上述两者之间，进一步划分：快速部分壤中流与地面径流合成一起，称直接径流，慢速部分与地下径流合并，称地下径流。 12、K得物理意义：泄完蓄水量Wt所需得时间或者流域水流平均汇集时间 13、Cg得物理意义： Cg为常系数，反应退水速率得快慢，又称流量消退系数
水文预报课程设计
水文预报 课设设计 指导老师：王** 系别：水资源工程系 班级：水文0801 学号： 20090803** 姓名： ***
目录 目录- 0 - 一、设计任务- 1 - 二、设计资料- 1 - 三、流域自然地理概况- 1 - 四、设计步骤及技术要求- 3 -1．绘制汛期栾川站流量过程线和相应的降雨量过程线______________________ - 3-2．计算流域平均次降雨量 P ____________________________________________- 3-3．分析栾川站流量过程的退水规律，制作退水方案_______________________ - 4-4．划分洪水，计算各次洪水的实测径流深R ______________________________- 4-5.初定蓄满产流模型参数 _______________________________________________ - 4 -6．应用蓄满产流模型计算各次洪水的径流深R ____________________________ - 7 -7.对方案进行精度评定 _________________________________________________ - 7 -8．确定蓄满产流模型参数_____________________________________________ - 11 -附表-12-表1 各站累积雨量摘录表______________________________________________- 12 -表2 退水资料摘录表__________________________________________________- 13 -表3 退水流量相应径流深计算表________________________________________- 14 -表4 实测次洪径流深计算表____________________________________________- 14 -表5 产流计算表______________________________________________________- 16 -表6 次洪径流深精度统计表 ____________________________________________- 18 -表7 t=2h 时段流量过程摘录表_______________________________________ - 19 -表8 由蓄满产流模型计算时段径流量____________________________________- 20 -表9 用蓄满产流模型计算时段径流深R 修正____________________________ - 20 -
《工程水文学》课程设计
安徽农业大学工学院 工程水文学课程设计计算书 设计题目石门卡水库调算 姓名李腾辉学号12100842 专业2012级农业水利工程指导教师朱梅完成时间2014年5月14日设计成绩 中国·合肥
二〇一四年五月
目录 一、设计任务 (4) 用水量分析 (5)
一、设计任务 分析某建设项目每年从石门卡水库取水，水量是否够用（95%保证率对应年型）。 二、基础资料 （1）广德县流洞镇流洞村流洞桥雨量站1966-2010年长系列降雨资料（见附表1）； （2）石门卡水库的基本资料； 石门卡水库的基本资料：石门卡水库控制流域面积 6.85km2，死水位为75.93m对应的死库容为3万m3，设计洪水位85.85m，校核洪水位86.16m，正常蓄水位85.03m，总库容277.3万m3，兴利库容214.6万m3，调洪库容62.9万m3。 根据石门卡水库除险加固工程初步设计报告水库水位库容关系见下表。 说明：起调水位为81.2m，相应的库容为？万m3。 （3）旬降雨量和产流系数关系表； 水库的来水量主要是降雨径流补给，经过对降雨量的计算分析，选取典型年进行水库的调算。 区间降水来水量按产流系数法推求，计算公式为： Q区间＝P×α×F —区间产水量（万m3），P为旬面降雨量（mm），α为径流系上式中，Q 区间
数，F为区间面积（km2）。 根据相关计算成果，得各旬降雨量产流系数表 根据《安徽省广德县石门卡水库除险加固工程初步设计报告（报批稿）》石门卡水库的汇水面积为6.85 km2。 （4）水库附近用水量情况。 用水量分析 石门卡水库位于新杭镇牛头山村，属在册重点小（一）型水库。水库的集水面积6.58km2。水库以灌溉、防洪为主，兼有工业用水和水产养殖功能。 （1)农业用水量 水库设计灌溉面积为2000亩，本次按照2000亩计算。根据相关规范，灌溉保证率为75%。根据计算，多年平均补充灌溉用水量55万m3，p=75%保证率补充灌溉水量为66万m3。由于灌溉技术水平的提高和灌溉工程的不断完善，规划水平年灌溉用水定额将有所降低，节约的灌溉用水量可用于增加灌溉面积，因此，规划水平年的农业灌溉用水量将与现状水平基本相当。 参照广德县卢村水库及浙江省部分小型灌区的资料，渠系水利用系数为0.6。根据调查，水库下游农田主要种植单季稻，作物需水集中在6~9月。同时，参考《广德县粮长门水库工程水资源论证报告（报批稿）》，其毛灌溉定额及需水量如表5-4，其需水年内分配系数见表5-5。 表5-4 农田毛灌溉定额及需水量计算表 表5-5 广德县单季稻灌溉需水年内分配
水文预报复习题 (2)
水文预报复习题 一、填空题 1.一般水文预报研究的重点关键有_共性规律_研究和_个性问题__研究两个部分。 2.降雨产流量计算是以___降雨径流形成理论___和_坡地产流基本规律_为基础，由降雨量计算能到达流域出口算面的径流深。 3.长年干燥的地区一般以__超渗产流_产流为主，气候湿润的地区一般以__蓄满产流_产流为主。 4.控制单位线形状的指标有单位线_单位线洪峰流量__，_洪峰滞时_，单位线总历时，常被称为单位线三要素。 5.按对流域水文过程描述的离散程度分类，流域水文模型可分为__集总式__模型，分布式模型，_半分布式__模型三类。 6.实时洪水预报的基本任务是根据采集的实时雨量，蒸发，水文等观测资料信息对将来发生的洪水作出_洪水总量_，__洪峰及发生时间_ ，洪水发生过程等情况的预测。 7.常用的枯季径流预报方案有_退水曲线法__，前后期径流量相关法，和__河网蓄水量法_三种。 8.蓄满产流流量过程线不对称系数_大__，超渗产流过程线不对称系数__小__。（横线处填大，小） 9.水文要素预报值遇实测值之间往往存在一定误差，通常称之为预报误差，预报误差产生的原因主要有量测误差，_预报方法误差____， _资料代表性误差__三方面。 10.某流域有四个雨量站A，B，C，D。他们的权重分别为 0.2，0.4，0.3，0.1。一次降雨过程A，B，C，D测得的降雨量分别为 25mm，30mm，30mm，38mm，则用泰森多边形法可求到该地区本次降雨为_ _mm。 11.流域汇流是研究地表径流、壤中流、和地下径流如何汇集为流域出口断面的流量过程。 12.径流深预报以实测值的20% 作为许可误差，当该值大于20 mm时，取20 mm；当小于3 mm 时，取3 mm。 13.通常水文预报的水文要素有流量、水位、冰清和旱情等。 14.水文预报中应用最广泛的是对洪水的预报。 15.水文预报方法研究以规律描述方法研究为核心。 16.在天然流域上蒸散发主要包括土壤蒸发，植物散发和水面蒸发，其中最主要的是土壤蒸发。 17.用实测流量过程线分割水源，最常用的是斜线分割法。 18.相邻两条等流时线之间的流域面积称为等流时面积。 19.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，寻求其经验关系，据此进行预报的一种简便方法。 20.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。 21.在降雨产流量计算和流域汇流水源划分中，有时把壤中流进一步划分为两部分，分别为快速壤中流、慢速壤中流。 22.在水位预报日常工作中或研制水文预报模型时，水面蒸发量E o通常由蒸发皿实测资料而得。 23.水文预报研究主要还存在基本规律研究和误差修正两方面的问题。 24.流域产流量的计算是一个问题。 25.流域降雨产流量关系的建立是以实测资料为依据，常用的资料有、和，具体应用中还需作变换计算。 26.目前常见的下渗关系表示方式有物理概念公式、经验下渗方程和经验相关关系图等。