工程水文学第五章.ppt

'第五章水文预报研究对象根据水文现象的客观规律，利用现时已经掌握的水文、气象资料，预报水文要素未来变化过程。研究内容1.短期洪水预报；2.施工水文预报；1 研究目的防洪：在防汛工作中，及时准确的水文预报，是防汛抗洪指挥决策的重要科学依据；兴利：在水能、水量资源的合理调度、开发利用和保护以及航运等工作中，都需要有水文预报作指导。第五章水文预报2 内容提要1.水文预报的重要作用；2.水文预报的分类；3.水文预报工作的基本程序。学习要求掌握预见期的定义及水文预报工作的基本程序。§5.1概述3 §5.1.1水文预报的重要作用可靠的洪水预报对防止洪水灾害具有特别重要的作用。例如在河流防洪抢险中，需要及时预报出防洪地点即将出现的洪峰水位、流量，以便在洪峰到来之前，迅速加高加固堤防、转移可能受淹的群众和物资，动用必要的防洪设施等，把洪水灾害减小到最低限度。图5.1.1为1998年长江沙市水位预报与实测情况。4 图5.1.11998年长江沙市水位预报与实测情况5 §5.1.1水文预报的重要作用在水库管理中，可以利用洪水预报，使上游来的洪水与区间洪水的高峰段彼此错开（称错峰），即下游洪水很大时，水库把上游来的洪水暂时蓄存起来，待下游洪峰过后，再加大水库泄量，把上游来的洪水放出来，从而大大减低下游的洪峰和洪水灾害。例如1998年8月长江中下游发生近百年一遇的特大洪水，由于及时准确的洪水预报，对葛洲坝水库、隔河岩水库和漳河水库科学调度，使三峡以上来的洪水和清江、沮漳河洪水的洪峰互相错开，大大降低了荆江河段的洪峰水位，避免了荆江分洪损失，为战胜该年发生的特大洪水做出了巨大贡献。6 表5.1.1葛洲坝水库、隔河岩水库在错峰调度对沙市水位的影响7 1.按预报的项目，水文预报可分为：径流预报：预报的要素主要是水位和流量，水位预报指的是水位高程及其出现时间；流量预报则是流量的大小、涨落时间及其过程。径流预报又可分洪水预报和枯水预报。冰情预报：冰情预报是利用影响河流冰情的前期气象因子，预报流凌开始、封冻与开冻日期，冰厚、冰坝及凌汛最高水位等。§5.1.2水文预报的分类8 沙情预报：沙情预报则是根据河流的水沙相关关系，结合流域下垫面因素，预报年、月和一次洪水的含沙量及其过程。水质预报：预测河流中污染物迁移转化的时空变化过程。施工水文预报：在工程施工期间要进行的特殊预报项目。§5.1.2水文预报的分类9 2.按预见期的长短，水文预报可分为短期水文预报：主要由水文要素作出的预报。中长期水文预报：包括气象预报性质在内的水文预报。预报的预见期是指发布预报与预报要素出现的时间间距。在水文预报中，预见期的长与短并没有明确的时间界限。§5.1.2水文预报的分类10 §5.1.3水文预报工作的基本程序水文预报工作大体上分为两大步骤（1）制定预报方案：分析预报要素的形成规律，建立由过去的观测资料推算水文预报要素大小和出现时间的一整套计算方法，即水文预报方案。制定的方案按国家《水文情报预报规范》要求的允许误差进行评定和检验。只有质量优良和合格的方案才能付诸应用。11 图5.1.2为我国2000年6月30日开始实施的《水文情报预报规范》（SL250-2000）。12 §5.1.3水文预报工作的基本程序（2）进行作业预报将现时发生的水文气象信息，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，这个过程称为作业预报。若现时水文气象信息是通过自动化采集、自动传送到预报中心的计算机内，由计算机直接按存储的水文预报模型程序计算出预报结果。这样的作业预报称为联机作业实时水文预报。13 §5.2短期洪水预报内容提要1.河段中的洪水波运动；2.相应水位(流量)法；3.合成流量法；4.流量演算法；5.降雨径流预报。学习要求掌握相应水位(流量)法、合成流量法和马斯京根流量演算方法。14 §5.2短期洪水预报短期洪水预报的分类：河段洪水预报：以河槽洪水波运动理论为基础，由河段上游断面的水位、流量过程预报下游断面的水位和流量过程。降雨径流预报：按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料预报出流域出口断面的洪水过程。15 §5.2.1河段中的洪水波运动1.洪水波流域上大量降水后，产生的净雨沿坡地迅速汇集，注入河槽，引起流量的剧增。由于降雨量时空分布不均匀、河网干支流和分布形状的不同，以及水流汇集速度的快慢，河道接纳的水量沿程不同，使河道沿程水面发生高低起伏的一种波动，称为洪水波。16 2.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与同水位稳定流水面比降之差，即5-2-1。§5.2.1河段中的洪水波运动17 §5.2.1河段中的洪水波运动3.河段洪水波的传播与变形由于河槽的调蓄作用，洪水波向下游传播过程中，不断发生变形，如下图所示。18 §5.2.1河段中的洪水波运动在沿棱柱形河槽运动中其变形有两种形态：（1）洪水波展开：洪水波在传播过程中，波长不断加大，波高不断减小的现象称为洪水波的展开，即A2C2>A1C1，h2