降雨径流型洪水预报方法实例分析
《洪水预报方案》课件
选择精度高、误差小的模型。
适用性
根据流域特点、数据条件和预报要求选择合适的模型。
可操作性
选择易于操作、计算效率高的模型。
可靠性
选择经过实践检验、可靠性高的模型。
模型的适用范围和局限性
01 降雨径流模型适用于பைடு நூலகம்流域短期洪水预报 。
02 水文模型适用于大流域中长期洪水预报。
03
数值模型适用于复杂流域洪水预报，但计 算量大、精度不稳定。
洪水预报的重要性和意义
重要性
洪水预报能够提前预警，为相关部门和公众提供充足的时间进行应对和准备，有效减少 人员伤亡和财产损失。同时，准确的洪水预报还有助于合理安排防洪资源，提高防洪减
灾的效率和效果。
意义
洪水预报不仅有助于保障人民生命财产安全，还能促进社会经济的可持续发展。通过洪 水预报，可以提前采取措施保护关键基础设施、农业生产和生态环境等，减少灾害对社 会经济发展的影响。此外，洪水预报还有助于提高人们对自然灾害的认识和防范意识，
该洪水预报方案针对某流域的洪水灾害，通 过建立多尺度模型和数据融合技术，实现了 对流域内所有关键水文站点的洪水预报，提 高了预警准确率，为地方政府和相关部门提 供了有力的决策支持。
05
洪水预报方案的评估和改进
洪水预报方案的评估方法
及时性评估
评估洪水预报方案发布预警的及时性，即 预警发布时间与洪水发生时间之间的时间
援效率。
02
提高应急响应能力
准确的洪水预报能够为应急响应 提供宝贵的时间，使相关部门能
够及时采取应对措施。
04
促进科研发展
洪水预报方案的制定和实施需要 依靠先进的科学技术和设备，能 够促进相关科研领域的发展。
串联水库洪水分析实例之一
串联水库洪水分析实例之一串联水库洪水分析是水文学和水文学的一个重要领域，通过对水库洪水的分析，可以有效地预测和防范洪灾，保障人民生命财产安全。
下面我们将以一个具体的实例来介绍串联水库洪水分析的过程和方法。
实例一：某省某市串联水库洪水分析地理背景：该省该市位于我国南方，气候温暖湿润，易受天气变化影响。
该市的水源主要依赖于一座串联水库，负责供应城市和农村的生活用水和农田灌溉。
由于连续降雨和山区暴雨等因素，该地区一年四季都有可能发生洪灾，给当地居民的生产生活带来了极大的影响。
实例分析：1.数据收集需要收集历年来的降雨数据、水库水位数据以及洪水泛滥的时间和范围等相关数据。
这些数据可以来自于气象局、水文局以及水库管理部门等相关单位。
还需了解该地区的地形地势，确定可能引发洪水的源头，如山区、河流等。
2.降雨情况分析通过对历年来的降雨数据进行统计和分析，可以了解该地区的降雨规律和降雨强度。
根据气象预报和气候变化趋势等因素，可以预测未来可能发生的降雨情况，为洪水的预防和抢险提供依据。
3.水库水位分析水库水位是洪水形成的重要因素之一。
通过对水库水位数据的分析，可以了解水库的蓄水情况以及可能出现的洪水风险。
在预警和应急处置方面，水库水位的监测是至关重要的。
4.洪水模拟和预测基于收集的数据和分析结果，可以利用水文模型和洪水模拟技术对未来可能发生的洪水进行预测和模拟。
通过模拟不同降雨情景下水库的径流过程，可以得到洪水的动态变化规律，为防洪应急预案的制定提供科学依据。
5.洪水风险评估根据洪水模拟的结果，可以对发生洪水的风险程度进行评估和分级。
结合地区人口分布、经济发展状况、建设用地分布等因素，对洪水的可能影响范围和损失程度进行评估，为防洪减灾工作提供科学依据。
6.防洪措施和应急预案制定根据洪水分析的结果，可以制定一揽子的防洪措施和应急预案。
这包括加强水库的监测和管理，强化堤坝和水闸的建设和维护，制定明确的洪水预警和应急响应预案，提高社区居民对洪灾风险的认识和应对能力。
黑山水库洪水预报预警方案
黑山水库洪水预报预警方案一、流域概况黑山水库位于岫岩满族自治县的东洋河支流牤牛河上游，距鞍山市约161km，距岫岩县城23km。
牤牛河为东洋河主要支流，于红旗乡汇入东洋河。
牤牛河流域面积189.9km2，全长36.73km。
黑山水库集水面积49.2km2，河道平均比降18.4‰,河道长12.4km。
黑山水库水系图二、工程概况黑山水库位于岫岩县苏子沟镇苏子沟村，地理位置为东经123°22′15″、北纬40°24′41″，黑山水库工程于1957年11月正式开工建设，于1958年9月1日竣工并投入使用，2009年进行除险加固。
黑山水库是以灌溉为主，兼顾防洪、发电和养殖的中型水库。
主要建筑物有：拦河土坝、输水洞、溢洪道。
拦河土坝由粘土芯墙防渗体、坝壳土及上部的防浪墙组成；输水洞为穿坝的混凝土盖板方涵；溢洪道由浆砌石砌筑而成，上附混凝土面。
1黑山水库工程特性表水库所在地 岫岩县苏子沟镇黑山村 所在河流 大洋河—牤牛河 集水面积(km2) 49.2 水库分类 中型 测站编码 21400510 东经 1232215 北纬 402441 高程基准 假定 建成日期 1958年9月 水库调节性能 多年调节类别项 目 单位 数量 类别 项 目 单位 数量水文 多年平均年降水量 mm 850溢洪道型式 开敞式多年平均年径流量 106m320.17 堰顶高程 m 99.30 多年平均年输沙量 104t 0.94 堰顶净宽 m 60.7防洪标准 校核重现期 N 1000 最大泄流量 m3/s 754洪峰流量 m3/s 1153输水洞型式 无压洞 洪水总量 104m32380 洞口高程 m 91.65设计重现期 N 50 洞径 m 0.7×1.5 洪峰流量 m3/s 711 最大泄量 m3/s洪水总量 104m31290输水洞型式 无压洞特征水位与库容 水位校核洪水位 m 103.30 洞径 m 0.7×1.5 设计洪水位 m 102.08 进口底高程 m 91.65 正常高水位 m 99.30 最大泄量 m3/s汛限水位 m 99.30主要效益有效灌溉面积 104亩 死水位 m 92.58 鱼产量 104kg库容总库容 106m312.1171 年发电量 mwh设计库容 106m39.842管理职工人数 人 调洪库容 106m3 5.73 主要观测项目 降雨量、库水位兴利库容 106m3 5.49 历史最高水位 m 99.98死库容 106m30.3133 最高水位出现时间年月日大坝特性坝型 粘土心墙坝下游情况河道安全泄量 m3/s坝顶高程 m 103.52 交通干线km 1条坝顶长度m 765 城镇、厂矿km 1座坝顶宽度m 6 影响耕地 104亩 2.009 最大坝高 m 19.91 影响人口 104人 1.1020防洪 水库影响人口11020人。
大伙房流域降雨径流模型
大伙房流域降雨径流模型大伙房流域降雨径流预报模型又简称“DHF ”模型，该模型于1973年由辽宁省大伙房水库管理局刘爱杰、王本德等人提出，至今已使用30余年，为水库洪水调度做出了很大贡献。
“DHF ”模型是适用于我国湿润地区的超渗产流模型，目前已在辽宁省多个水库的水情自动测报系统中使用，效果较好。
建立在“DHF ”模型基础上的降雨径流预报方案，在大伙房流域经过调试和精度验证后进行使用，在使用中平均精度令人满意。
尤其在“957”特大洪水调度中，发挥了显著作用，准确预报出了第一非常溢洪道溢流时间和水库最高库水位，为省防制定调度决策提供了科学依据，使水库工程发挥了强大的调蓄作用，最大限度地配合了下游抢险，共减免下游直接经济损失74.89亿元。
“DHF ”模型由两部分组成，一是八参数超渗产流计算模型，引用双层入渗曲线进行扣损计算，并以抛物线描述表层蓄水量和下层渗率的分布状况；二是八参数变强度、变速度的经验单位线汇流计算模型，参数随降雨分布而变，采用“前期影响净雨”描述汇流速度的变化。
这是一个集总的概念模型，模型的参数多半在满足其物理意义的前提下确定，只有6个需要优选法选定或试错法确定。
1 大伙房模型概化流程流域下垫面分为表层、下层和地下水蓄存三部分，计算流程如图10-1所示。
2 大伙房模型产流计算产流模型将下垫面分为表层，下层和深层三部分。
表层土壤中的张力水蓄量与植物截流、填洼储存合称表层蓄水量aS ，其极值为表层蓄水容量S ；下层土壤中的张力水蓄量称为下层蓄水量aU ，其极值为下层蓄水容量U ；地下水储水层的蓄水量以a V 表示，其极值为地下水库蓄水容量V 。
图10-1 大伙房产流模型概化流程图其中：S 0-表层蓄水容量； U 0-下层蓄水容量；D 0-下层蓄水容量（U 0）与地下水库蓄水容量（V 0）之和； g-不透水面积占全流域面积之比值； K c -流域蒸散发能力与大水体蒸发量的比值； A-表层蓄水容量曲线形状参数； B-下渗率抛物线分配曲线形状参数； K-下层下渗曲线曲率；2.1 不透水面积上的径流计算根据上面的流程图，不透水面积上直接产生径流，通过下式来计算：c Ey g P =* （1）/E D C R P P E P K E C=-=- （2）式中P 为时段降雨量，KC 是流域蒸散发能力与ER 大水体蒸发量的比值，C 为日降雨观测的时段数，g 为流域不透水面积占总流域面积的比值。
雨水的流量与径流分析
雨水的流量与径流分析雨水是地球上的一种重要自然资源，它不仅能为人们提供生活所需的水源，还对生态系统的平衡起到重要作用。
在自然界中，雨水的流量和径流是雨水循环过程中的两个重要概念。
本文将对雨水的流量和径流进行详细的分析和讨论。
一、概念解析1. 雨水流量雨水流量是指单位时间内单位面积上的降雨量，通常以毫米/小时或英寸/小时来表示。
它是描述雨水降落的数量和速度的重要指标。
雨水流量的大小受气象因素、地形地貌和人类活动等多种因素的影响。
2. 雨水径流雨水径流是指在雨水降落后，未被土壤吸收或蒸发的雨水沿地表流动形成的水流。
它是地表径流的一种形式，对于水文循环和水资源管理具有重要意义。
雨水径流的大小取决于降雨的总量、雨强、土壤水分状况和地形等因素。
二、影响雨水流量和径流的因素1. 气象因素气象因素包括降雨量、降雨时长、降雨强度和降雨频率等。
降雨量越大、降雨时长越长、降雨强度越大，雨水流量和径流量也会相应增加。
2. 地形地貌地形地貌对雨水流量和径流量的分布和形成起着重要作用。
陡峭的山地容易形成较大的雨水流量和径流量，而平坦的地区则容易形成较小的雨水流量和径流量。
3. 植被状况植被对雨水的截留和蒸发起着一定的调节作用。
密集的植被可以减少雨水的径流，增加土壤的渗透能力，减少洪水的发生。
而受砍伐或草地生长不良的地区，雨水流量和径流量则相对较大。
4. 土壤属性土壤的渗透性和保水能力对雨水流量和径流量的分布和大小具有重要影响。
具有较好透水性和保水能力的土壤能够有效吸收和储存雨水，减少雨水的径流。
三、雨水流量和径流的分析方法1. 雨量观测法通过在不同区域设置雨量观测站，测量和记录降雨量和降雨时长，进而计算出单位面积上的雨水流量。
这是一种常用的定量分析方法。
2. 水文模型法水文模型是模拟雨水流量和径流的有效工具。
利用降雨数据、地形数据和土壤数据等输入，通过适当的模型计算和模拟雨水的流量和径流。
这种方法可以预测未来雨水流量和径流的变化。
汤旺河伊新站洪水预报方法经验分析
人工 推求某 次 洪水 的 单位 线 比较麻 烦 有 时 因 雨 游洪 水 由 ３部 分来 水组 成 ：
洪关系选择不当根本难以求 出， 目前 常用计算机 软
件分 析求 得 实 际使 用时 选 择 与实 际 降 雨相 似 雨 型 ［ 收稿 日期 ］ ２ ０ １ ５— ０ ６— ２ ８
关键词 ： 汤 旺河伊新站 ； 区间洪水 ； 水库泄流 ； 经验汇流单位线 ； 洪水 预报
中 图分 类 号 ： Ｐ ３ ３ ８ 文 献标 识 码 ： Ｂ 的单 位线 利用 实 际 净 雨 量 （ 由 降雨 一径 流 深 相关 图 查得 ） 与 单位 净 雨 的倍 比关 系 再 逐 时 段乘 单 位 线 洪
单 位净 雨量 常取 １ ０ ｍ ｍ， 控制 单 位线形 状 的指 标有 单 位线洪 峰流 量 ｑ ， 洪峰滞 时 及 单位线 总历时 ， 常称单 位 线三要 素 ， 如图 １ 所示。 单 位 线 的通 俗解 释 就是 利 用 某 流域 一 次 完整 的
图 １ 流域 单 位线 示意 图
２ ０ １ ５年 第 ８期 （ 第４ ３卷 ）
黑
龙
江
水
利
科
技
Ｎ ｏ ． ８ ． ２ ０ １ ５
Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｎ ｃ ｙ
２ ０ １ ０ 年伊春河流域西 山水库投人 运行 ， 伊新站上游 天然来水状况被改变 ， 西 山水库控 制伊 春河流域面
积１ ６ １ ３ ｋ ｍ ， 几 乎 控 制 了伊 春 站 ７ ０ ％ 的来 水 量 ， 致 使伊 新 站部 分 来 水 失 去 了天 然 状 态 ， 直 接 影 响 到 了
用Excel--(电子表单程序)-作降雨径流预报
用Excel (电子表单程序) 作降雨径流预报随州水文水资源勘测局：朱泽文摘 要:具体介绍利用Excel 作降雨径流预报的计算的步骤,证明其精确、简易操作 关键词:Excel ; 单位线;预报出口断面径流过程预报出口断面径流过程就是:根据流域已发生降雨过程通过计算,确定各项参数指标. 利用Excel 作出口断面径流过程演算,该方法有效地提高了预报工作效率,并使图表数据更清晰更精确直观。
1 降雨径流预报原理根据发生降雨计算前期影响雨量Pa 它是反映土壤湿度的参数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 (1-1)若前一个时段无降雨时，即01=-t P ，则1,,-=t a t a KP P (1-2)式中：K 为土壤含水量衰减系数，一般取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(1-1)和(1-2)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 (1-3) 将式(1-3)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 -----+++++= (1-4)式(1-4)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。
有了流域平均降雨量P 、相应的前期影响雨量a P 值，即可根据绘制降雨径流相关图查算出本次降雨产生的径流量R 。
降雨径流相关图见（图1）随州流域降雨径流相关图图12 用Excel 作前期影响雨量aP值计算：前期影响雨量aP如人工手算,速度慢、繁琐且易出错. 如果能运用Excel ,不仅速度快,而且数据清晰精确. 为了说明Excel 在前期影响雨量aP中的具体运用,现就随州站平均雨量、aP值计算过程进行举例说明。
洪水作业预报技术与经验
01
与P~Pa~R相关图共用的有：下渗曲线法，初损后渗法等； 与UH共用的有：等流时线法，克拉克法，纳希、杜格模型等； 与马法共用的有：汇流系数法，特征河长法，加里宁法等。
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0.926
0.1168
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不校正
0.210
0.457
0.528
1.744
0.2708
3.6018
表7.1 枝城—监利 段新息校正的试验
交互分析模块运用
8、计算机交互分析校正举例
将人工校正经验规范化、计算机化，形成作业预报模块是有用的手段，但在运用形式上则还需在实践中不断完善，使之成熟。 举一例：径流过程的校正界面。
产汇流预报校正
校正实例
流域汇流系数校正
河道相关图校正
运用经验于作业预报定量分析的工作就是“现时校正”。定量经验很重要，但定性的经验也是宝贵的，举例说明之。
6、人工作业现时校正举例
6.1径流量预报的校正
6.2时段径流时计算原理图
产流预报校正 途径： 降雨空间分布变化的影响（平均雨量可靠性？） 降雨时间分布影响（Pa相同，R不同） 前期洪水误差的积累影响 径流量分配过程 径流系数总体判断
7、计算机计算校正
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降雨径流型洪水预报方法实例分析
降雨径流型洪水预报是目前中小河流普遍采用的预报方法，该方法受流域下垫面影响较大，流域下垫面种类、分布都对雨水下渗、蒸发产生直接影响。
文章在传统流域汇流单位线理论基础上利用相关图和回归方程提出了部分产流复杂流域降雨径流预报方法。
该方法基于洪水主要影响因素，实现手段简便，物理成因明确，手段符合理论要求，为提高流域洪水预报精度有一定参考借鉴作用。
标签：中小流域；下垫面；产汇流影响；相关图；预报模型
1 降雨径流预报介绍
针对某一流域，降雨须经过蒸发、下渗、坡地产流和河槽汇流几个阶段才能形成一次洪水过程，见图1。
图1 降雨产流过程简图
一次降雨形成径流可分为地面径流（图2中1、2部分）和地下径流（图2中3、4部分），地下径流分浅层和深层地下径流，深层地下径流由前期降雨形成。
降雨径流预报法就是根据已知降雨情况来推求其产生的洪水过程。
2 降雨径流预报影响因素
自然地理、气象和土壤湿润程度是影响降雨在地面形成径流的主要因素。
气象因素包括降雨量级、强度、降雨在时间和空间上的分布等；流域自然地理特性包括流域面积、植被覆盖率、土壤结构等；流域降雨前期土壤湿润情况是影响降雨产流的重要因素，因为其直接决定着下渗损失雨量的大小。
上述影响因素成因复杂，均难以定量掌握。
3 示例流域介绍
永翠河流域位于伊春市带岭区，流域面积约677km2，河长67km。
流域地貌属小兴安岭山地，植被良好，地下水丰富。
流域为黑龙江省暴雨中心之一。
流域位于黑龙江省多年冻土分区南部边缘，年内土壤11月结冻，第二年4月解冻。
一些山地阴坡或塔头地带，年内始终存在小兴安岭岛状冻土，最大冻土深约2.5m，冻土总体分布自上游至下游面积、深度逐渐减小。
流域冻土导致降雨下渗异常，透水较差，冻土融冻时吸收热量，抑制蒸发，实际蒸发小于正常蒸发，土壤含水量大于无冻土区。
该区域因冻土存在使降雨下渗情况更加区域复杂化，难以用单一方法来预报其降雨产流过程。
4 预报方法介绍
流域下垫面影响因素复杂，其产汇流规律复杂多变，根据流域特性，采用降
雨～洪峰流量相关图和拟合预报方程法来预报流域洪峰流量。
4.1 相关图绘制
预报影响因素之间的经验相关图间接反应了因素对洪水的影响情况，在明确主要影响预报要素因子时该方法是较实用的预报方法。
经分析，选择场次降雨量和流域前期土壤含水量（p+Pa）与洪峰流量建立相关关系（见图3），相關点据48个。
图3点据分四个带状，共定出4条相关线。
1、2号线间部分点据降雨强度均小于0.5mm/h，降雨中心多数在流域上游区域，洪峰流量偏小。
2、3号线间降雨强度在0.5-1.0mm/h之间，降雨中心在流域中、下游。
3、4号线间降雨强度在1.0-8.0mm/h之间，洪峰流量与同级降雨相比偏大。
4.2 回归方程模型法预报
选择上述实测点据，利用降雨强度（pi）、流域冻土深度（hi）、平均雨量（p）、前期土壤含水量（Pa）与洪峰流量（qm）建立相关拟合分析方程。
预报方程为：
qm=X1Pi+X2hi+X3P+X4Pa+X5（P+Pa）+C
式中：X为系数，C为常数，利用实测点据率定出方程系数后预报方程为：qm=34.8pi+0.052hi+32.5P+32.2pa-31.5（p+Pa）-38.1。
洪水拟合见表1，合格率为62%，达到丙级预报标准。
5 结束语
（1）受冻土影响流域的下垫面环境复杂多变，在降雨蓄渗、产流方面直接影响着流域洪水规律特征。
由于冻土分布面积和埋藏深度的不确定性，使得传统单一理论的洪水预报方法难以在该流域得以应用，因此，必须考虑采用多种方法结合使用来进行冻土影响流域的洪水预报。
（2）文章所述洪水预报方法在实际工作中得到较好的应用效
果。
实际使用时首先根据流域的（P+Pa）值、降雨强度和降雨中心位置等参数，在相关图上选择适宜的线型初步确定预报洪峰流量，然后再选择预报方程法进行洪峰流量预报计算。
方程计算值与查图值如果接近（差值小于查图值的20%）则取二者的均值作为正式预报结果；否则应进一步综合分析修正预报结果。
（3）文章采用相关图法和预报模型法分别从经验相关和数理统计两个方面对示例流域的洪水预报方法进行了分析。
由于有效预报因子较少，加之对流域冻土特性规律掌握不够全面等原因，预报方程历史拟合精度较低，今后还有待对冻土影响流域的洪水预报方法进行深入探讨研究。
参考文献
[1]邓先俊.陆地水文学[M].北京：水利电力出版社，1984：61-114.
[2]李慧珑.水文预报[M].北京：水利电力出版社，1979：60-122.
[3]伊春市统计局.伊春市统计年鉴[Z].2011.
作者简介：杨婧（1983-），女，黑龙江嘉荫人，工程师。