第9章-水文预报PPT文档格式.ppt

1、1）预报地区的水系及测站分布图；2）计算成果和程序；3）预报图表、成果评定、检验及文字说明等。,6/38,作业预报 根据预报方案所进行的服务工作。预报方案是作业预报的依据。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，并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。在进行作业预报时，如果发现实测值超过原预报方案的范围或水文气象规律有明显变化，需对原放、按进行补充或修订。,7/38,评定标准 即评定水文预报的误差。确定性系数：我国水文情报预报规范（SD13885）规定，以流域模型等指定的水文预报方案的有效性的评定，采用确定性系数dy进行，即

2、 其中 式中，Yi实测值；Y预报值；Y实测值的平均值；n系列样本容量；Se预报误差的均方差；y预报要素值的均方差。,8/38,许可误差：按照水文情报预报规范（SD13885）规定：,流量预报，预见期内实测变幅的20%；峰现时间预报，洪峰预见期的30，并以3h为上限；将于径流预报，实测净雨深的20，并以20mm为上限；洪峰流量的预报，实测洪峰的20。,9/38,预报方案的评定 1）按确定性系数评定预报方案的有效性，分为三个等级:2）按许可误差评定预报方案的合格率，分为三个等级：,作业预报的评定 按每次预报误差的大小分为四个等级：,10/38,9.2.1 河段洪水预报 方法与原理：以河槽洪水波运动

3、理论为基础，由河流上游断面已出现的水位、流量过程，预报下游断面将要出现的水位和流量过程。预见期：洪水波在河段间的传播时间。,9.2 短期洪水预报,短期洪水预报，包括河段洪水预报和降雨径流预报。,11/38,河段中的洪水波运动：河道沿程洪水水面发生高低起伏的一种波动，称为洪水波。若假定稳定流水面比降i0，洪水波的水面比降i，波前部分ii0，波后部分ii0，则i=ii0为附加比降。当河流稳定时i=0，涨洪时 i0，落洪时i0。p.239 图9-1,图9-1,12/38,洪水波的展开：洪水波在传播过程中，波长不断加大，波高不断减小，即A2C2A1C1，h2A1S1，附加比降不断减小。因而波前水量不断

4、向波后转移。,图9-1,13/38,相应水位（流量）法：概念：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（或流量），预报河段下断面未来水位（或流量）的方法，称为相应水位（流量）法。相应水位（流量）：指同位相的水位（或流量）。据此，可建立上、下游站同次洪水水位（或流量）的相关图。,图9-2,河段洪水预报：相应水位（流量）法、合成流量法、流量演算法。,14/38,计算公式：（1）无区间入流时：Q下,t+Q上,tQL（2）有区间入流q时：Q下,t+=Q上,tQL+qt+上两式中，为河段传播时间，即预见期，f（Z,i）；QL为上、下游站相应流量的差值，称为洪水展开量。还可以将上式改写为：Q

5、下,t+f（Q上,t,i）f（Q上,t,Q下,t）同理，对于水位有：Z下,t+f（Z上,t,i）f（Z上,t,Z下,t）,15/38,预报方案制作:单因素的相应水位（流量）预报 从实测资料中摘录上、下游站同时水位（或流量）和传播时间，p.241 表9-1；相应水位关系一般取洪水过程的特征点：洪峰、波谷。,表9-1,16/38,据表11-1的资料，绘制相应水位（或流量）相关曲线及其传播时间曲线，p.241 图9-3。,进行作业预报时，当已知 t 时刻的上游洪峰水位Z上,t，由图11-3查得下游洪峰水位和洪水传播时间，从而可预报未来 t+时刻下游出现的洪峰水位Z下,t+。,图9-3,17/38,多

6、因素的相应水位（流量）预报 建立以下游站同时水位Z下,t（流量Q下,t）为参数的三变量相应水位关系，能反映t时刻的水面比降和区间入流、回水、断面冲淤等影响，p.242 图9-4。,图9-4,图9-4,18/38,多因素的相应水位（流量）预报 建立以上游站水位涨差为参数的三变量相应水位关系，即取上游站水位出现时刻 t 的涨率Z上/t且tconst.，可以绘制 p.242 图9-5 进行预报。,图9-5,19/38,假定各上游传播到下游断面的流量是相互独立的。,合成流量法：当河段中有支流汇入时，下游断面B处的洪水是上游断面洪水A和支流C、D等组合而成，即,20/38,预报方案制作：当上下游站相关性

7、较好时，把各站同时刻到达下游站的流量叠加为合成流量，建立与下游站相应流量的关系曲线进行预报，p.243 图9-6。若区间来水变化大且上下游站无明显相关性时，应建立以下游站同时水位为参数的相关曲线进行预报，p.243 图9-7。,图11-6,图9-7,图9-6,21/38,由于上游干、支流来水量大小合组合不同，将影响下游站出流量过程，为提高预报精度，可以按上游来水情况分别定线进行预报，p.243 图9-8。,图9-8,22/38,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作为预报方案的预见期。这时有 上游干

8、流实测流量支流错开传播时间的流量合成流量 如果支流传播时间小于干流站的传播时间，则需要对该支流站的相应流量作出预报。,B,D,C,A,关键：确定干、支流传播时间。,23/38,流量演算法：基本原理：洪水波的演进与变形可利用圣维南（Saint-Venant）方程组描述。在工程水文学中，将其连续方程简化为河段水量平衡方程，把动力方程简化为槽蓄方程，然后联立求解，将河段的入流过程演算为出流过程。这就是流量演算法。,24/38,式（9-12）为河段水量平衡方程，式（9-13）为槽蓄方程。图9-9 中阴影面积为SS2S1,（9-12）,（9-13）,图,图9-9,25/38,当河段有区间入流q时，可在式

9、（9-12）的左边增加（q1+q2）t/2 一项即可，图9-10。,但是，当区间入流量较大，又无实测资料时，则需要采用其他预报方法来确定区间入流量。,关键：建立槽蓄曲线,图9-10,26/38,马斯京根法及其槽蓄曲线方程:由于洪水波产生附加比降，涨洪时，流量大，槽蓄量S大；落洪时，流量小，槽蓄量S小。故S-Q关系曲线随水面比降i 变化。即：S=f（Q,i）稳定流套形状态时，为单值关系图9-11（a虚线）；但在不稳定流状态时，为多值关系呈绳套形图9-11（b虚实线）。,图9-11,27/38,一般地，在河段洪水演算中，常把S=f（Q,i）处理为 或 在马斯京根槽蓄曲线方程中，河段槽蓄量柱蓄和楔蓄

10、两部分组成，图9-12,图9-12,28/38,则马斯京根槽蓄曲线方程为 KXQ上（1X）Q下,由于下断面出流量只能反映河段内的柱蓄，故唯有采用上断面的入流量作为参数时，才能反映河段内的全部蓄量。假定上、下断面间某一断面的流量Q，即,式中，Q为示储流量；x 为流量比重因素，取00.5；K为稳定流情况下的河段传播时间。,29/38,可以证明：C0C1C21.0 p.247249 算例,30/38,马斯京根法中的预见期问题：,由于上式要知道时段末的Q上2，才能够推算Q下2，故马斯京根法只适合于插补洪水流量或推求入库洪水。同时可见，该式是没有遇见期的。通过选择适当的计算时段t，使得t=2Kx，也可以

11、获得一定的预见期。即,31/38,9.2.2 降雨径流预报 原理：根据流域上一场降雨过程推算流域出口断面未来出现的洪水过程，称为降雨径流预报。基本思路：P（t）R（t）Q（t）,32/38,预报工作，包括绘制降雨径流相关图，预报方案的精度评定和检验等。其预见期为流域的汇流历时，图9-14。预报洪水过程，需计算t0至 t0 t时段内产流与汇流。由于t时刻以后的雨量是预报 值，存在一定的误差，故作业预 报时应根据实测时段降雨量逐时 段进行修正。,图9-14,33/38,枯水流量 表现为递减过程或退水 枯季径流 主要是岩层间含水带的水量 枯水预报方法 9.3.1 退水曲线法 基本公式：Qt=Q0e-

12、t 式中，Qt t 时刻流量；Q0 起退流量；退水系数。,9.3 枯水预报,图9-15,34/38,退水曲线的规律:退水曲线是根据无雨期退水流量资料求得的。P.251 表94 从Qt+1=f（Qt）可知，大流量的坡度大，表明不同流量下河槽中的消退规律是不同的。此外，由于未考虑预见期内的降水，故只能预报前期蓄水量的消退过程。,图9-16,35/38,9.3.2 前后期径流相关法 通过建立前后期径流量相关图，用已知的前期径流量预报未来的后期径流量。基本公式：Q（t+1）=f（Q（t）式中，Q（t+1）为t+1时刻流量；Q（t）为t时刻流量；f为函数关系。P.252253 图9-17图9-19,图9-17,图9-18,图9-19,36/38,当前后期流量的相关关系不很密切时，可以在相关图中加入预见期内的降水量或气温作参数，以改善相关关系。P.253 图9-20 和 图9-21,图9-20,图9-21,37/38,本章重点,水文预报的概念及分类短期洪水预报方法枯水预报方法,