1、 研究對象研究對象 根據水文現象的客觀規律，利用現時已經掌握的水文、氣象資料，預報水文要素未來變化過程。 研究內容研究內容 1.短期洪水預報； 2.施工水文預報； 研究目的研究目的 防洪：在防汛工作中，及時準確的水文預報，是防汛抗洪指揮決策的重要科學依據； 興利：在水能、水量資源的合理調度、開發利用和保護以及航運等工作中，都需要有水文預報作指導。 內容提要內容提要 1. 水文預報的重要作用； 2. 水文預報的分類； 3. 水文預報工作的基本程序。 學習要求學習要求 掌握預見期的定義及水文預報工作的基本程序。 可靠的洪水預報對防止洪水災害具有特別重要的作用。例如在河流防洪搶險中，需要及時預報出防

2、洪地點即將出現的洪峰水位、流量，以便在洪峰到來之前，迅速加高加固堤防、轉移可能受淹的群眾和物資，動用必要的防洪設施等，把洪水災害減小到最低限度。圖5.1.1為1998年長江沙市水位預報與實測情況。圖5.1.1 1998年長江沙市水位預報與實測情況 在水庫管理中，可以利用洪水預報，使上游來的洪水與區間洪水的高峰段彼此錯開（稱錯峰），即下游洪水很大時，水庫把上游來的洪水暫時蓄存起來，待下游洪峰過后，再加大水庫泄量，把上游來的洪水放出來，從而大大減低下游的洪峰和洪水災害。例如1998年8月長江中下游發生近百年一遇的特大洪水，由于及時準確的洪水預報，對葛洲壩水庫、隔河巖水庫和漳河水庫科學調度，使三峽以

3、上來的洪水和清江、沮漳河洪水的洪峰互相錯開，大大降低了荊江河段的洪峰水位，避免了荊江分洪損失，為戰勝該年發生的特大洪水做出了巨大貢獻。表5.1.1 葛洲壩水庫、隔河巖水庫在錯峰調度對沙市水位的影響 1.按預報的項目，水文預報可分為：按預報的項目，水文預報可分為： 徑流預報：預報的要素主要是水位和流量，水位預報指的是水位高程及其出現時間；流量預報則是流量的大小、漲落時間及其過程。徑流預報又可分洪水預報和枯水預報。冰情預報：冰情預報是利用影響河流冰情的前期氣象因子，預報流凌開始、封凍與開凍日期，冰厚、冰壩及凌汛最高水位等。沙情預報：沙情預報則是根據河流的水沙相關關系，結合流域下墊面因素，預報年、月

4、和一次洪水的含沙量及其過程。水質預報：預測河流中污染物遷移轉化的時空變化過程。施工水文預報：在工程施工期間要進行的特殊預報項目。 2.按預見期的長短，水文預報可分為按預見期的長短，水文預報可分為短期水文預報：主要由水文要素作出的預報。中長期水文預報：包括氣象預報性質在內的水文預報。 預報的預見期是指發布預報與預報要素出現的時間間距。在水文預報中，預見期的長與短并沒有明確的時間界限。 水文預報工作大體上分為兩大步驟水文預報工作大體上分為兩大步驟 （1）制定預報方案：）制定預報方案： 分析預報要素的形成規律，建立由過去的觀測資料推算水文預報要素大小和出現時間的一整套計算方法，即水文預報方案。 制定

5、的方案按國家水文情報預報規范要求的允許誤差進行評定和檢驗。只有質量優良和合格的方案才能付諸應用。圖5.1.2為我國2000年6月30日開始實施的水文情報預報規范（SL250-2000）。 （2）進行作業預報）進行作業預報 將現時發生的水文氣象信息，經過預報方案算出即將發生的水文預報要素大小和出現時間，及時將信息發布出去，這個過程稱為作業預報。 若現時水文氣象信息是通過自動化采集、自動傳送到預報中心的計算機內，由計算機直接按存儲的水文預報模型程序計算出預報結果。這樣的作業預報稱為聯機作業實時水文預報。 內容提要內容提要 1. 河段中的洪水波運動； 2. 相應水位(流量)法； 3. 合成流量法；

6、4. 流量演算法； 5. 降雨徑流預報。 學習要求學習要求 掌握相應水位(流量)法、合成流量法和馬斯京根流量演算方法。 短期洪水預報的分類：短期洪水預報的分類：河段洪水預報：以河槽洪水波運動理論為基礎，由河段上游斷面的水位、流量過程預報下游斷面的水位和流量過程。降雨徑流預報：按降雨徑流形成過程的原理，利用流域內的降雨資料預報出流域出口斷面的洪水過程。 1. 洪水波洪水波 流域上大量降水后，產生的凈雨沿坡地迅速匯集，注入河槽，引起流量的劇增。由于降雨量時空分布不均勻、河網干支流和分布形狀的不同，以及水流匯集速度的快慢，河道接納的水量沿程不同，使河道沿程水面發生高低起伏的一種波動，稱為洪水波。 2

7、. 附加比降附加比降 附加比降是洪水波的主要特征之一。附加比降是指洪水波水面比降與同水位穩定流水面比降之差， 即 5-2-1 。0iii 3.河段洪水波的傳播與變形河段洪水波的傳播與變形 由于河槽的調蓄作用，洪水波向下游傳播過程中，不斷發生變形，如下圖所示。 在沿棱柱形河槽運動中其變形有兩種形態： （1）洪水波展開：洪水波在傳播過程中，波長不斷加大，波高不斷減小的現象稱為洪水波的展開，即A2C2A1C1，h2 h1。 （2）洪水波扭曲：洪水波在傳播過程中，波前水量不斷向波后轉移的現象稱為洪水波的扭曲。 根據河段洪水波運動和變形規律，利用河段上斷面的實測水位(流量)，預報河段下斷面未來水位(流量

8、)的方法，稱為相應水位(流量)法。 1.基本原理基本原理 相應水位（流量） 相應水位（流量）是指在河段同次洪水過程線上，處于同一位相點上、下站的水位（流量）稱為相應水位（流量）。 如下圖所示某次洪水過程線上的各個特征點。例如上游2點洪峰水位經過河段傳播時間，在下游站2點的洪峰水位，就是同位相的水位。 河段無區間入流：設河段上游站流量為Q上,t，經過時間的傳播，下游站的相應流量為Q下,t+，兩者的關系為： Q下,t+=Q上,t-QL 式中QL為洪水波展開量，與附加比降有關。 河段有區間入流q：兩者的關系為： Q下,t+=Q上,t-QL + q 2.無支流河段的相應水位預報無支流河段的相應水位預報

9、 表5-2-1 長江萬縣站三斗坪站相應洪峰水位及傳播時間 ,(,)ttttZf ZZZZZ上下上上上,(,)ttttZf ZQQQQ上下上上上 在有支流匯入的河段，按照上游干、支流各站的傳播時間，把各站同時刻到達下游站的流量疊加起來得合成流量，然后建立合成流量與下游站相應流量的關系曲線，進行預報的方法稱為合成流量法。 nititiQfQ1,上，下， Saint Venant方程方程2020QAxtvvyvvgg ixtxC R連續性方程動力方程 (1) 基本原理基本原理 河段流量演算是由以下兩個基本公式組成：河槽時段水量平衡方程 若當河段內有區間入流量q，將q值并入到上斷面的入流量中進行演算，

10、即： 河段蓄水量與泄流量方程(槽蓄方程)SSSt)QQ(21t)QQ(21122 ,1 ,2 ,1 ,下下上上)(QfS 上上QQqSSSt)QQ(21t)QQ(21122 ,1 ,2 ,1 ,下下上上 (2)馬斯京根法及槽蓄曲線方程馬斯京根法及槽蓄曲線方程 該方法由G.T.麥卡錫(G-T-McCarthy) 1938年應用于美國馬斯京根河流域而得名。該法主要是建立馬斯京根槽蓄曲線方程，并與水量平衡方程聯立求解，進行河段洪水演算。柱蓄：同一下斷面水位(Z下)穩定流水面線以下的蓄量(紅色框內)。漲水情況落水情況實際水面線下斷面穩定流水面線實際水面線下斷面穩定流水面線漲水情況落水情況()SSx S

11、SQ下Q下Q上()SSx SSQ下Q下Q上(1)SxSx SQ下Q上SKQQ上上SKQQ下下(1)SxSx SQ下Q上(1)SK Qx Q下上(1)QxQx Q下上SKQ)1 ()1 ()(21)(211 ,112,22122,1 ,2,1 ,下上，下上，下下上上QxxQkSQxxQkSSSStQQtQQ (3)馬斯京根流量演算方程馬斯京根流量演算方程 聯解水量平衡方程式和馬斯京根槽蓄曲線方程式：tKxKtKxKCtKxKKxtCtKxKKxtCQQCQCQ5 . 05 . 0;5 . 05 . 0;5 . 05 . 0C2101 ,21 ,12,02,式中，下上上下 (4)試算法確定試算法確定x、K值值 對某一次洪水，假定不同的x值計算Q，作出Sf(Q)關系曲線，其中能使二者關系成為單一直線的x值即為此次洪水所求的x值，而該直線的斜率即為所求的K值。取多次洪水作相同的計算和分析，就可以確定該河段的x、K值。 【例】 (5)馬斯京根法中幾個問題的分析馬斯京根法中幾個問題的分析 K值的綜合值的綜合 K具有時間的因次，它基本上反映河道穩定流時河段的傳播時間。 在不穩定流情況下，按流量分級，根據不同的流量取不同的K值。 x值的綜合值的綜合 流量比重因素x除反映楔蓄對流量的作用外，還反映河段的調蓄能力。對于一定的河段，x在洪水漲落過程中