水文预报复资料
第章 绪
1水文预报概念
根水文现象客观规律利实测水文气象资料应定原理技术方法水文素（特征值）未状况进行预测
2水文预报
(1)降雨发生什？
根已知信息未定时期水文状态作出定性定量预测
已知信息：
水文状态：
(2)水文预报涵实质？
水文水资源学科基理方法基础紧密结合生产实际构建具体预报方法 预 报方案预报调度系统服务生产实际
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
方法成分析法统计相关法系统分析法
预见期预报发布时刻预报素出现时刻间时距 预见期长短预报项目预报条件（资料）技术水异
预见期精度间关系预见期增长影响素增偶然性加预报精度降低
水文预报容
流域区域性洪水旱情预测 水体封冻开冻状况冰凌冰情预测 积雪冰川融雪径流预报 水利水电工程施工期预报 水工程运行期水文素预报 河道程水文素变化预报
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
水文预报服务层面发生变化
1传统水文预报现代实时洪水预报调度系统延伸 2防洪减灾水资源评价开发利理延伸 3水文模型面污染模型生态评价模型延伸
类活动流域水文情态水文预报影响：1类活动改变然面貌改变陆面水文情态 2中国具世界强烈类活动水文预报然受强烈类活动影响 3类流域环境度序干扰破坏水文气象资料致性代表性
气候变化水文情态水文预报影响：1工业农业生态环境生活产生影响2全球水文循环加剧区域水资源水文预报产生定影响3易造成极端水文异常事件发生导致洪水干旱频率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水生态环境安全问题预报提出更高求
1998年长江洪水特点1全流域性洪水2洪水次数：8次洪峰3洪水量级：百年遇4洪峰水位高：次超历史高5洪水持续时间长6洪水发生早势猛
2003年淮河洪水特点：1降雨历时集中强度分布范围广2干支流洪水发暴雨洪水组合恶劣3洪水涨势猛水位高持续时间长4流量洪量
水文预报分类 1预见期长短 短期预报 中长期预报 长期预报 超长期预报
2预报容 洪水预报 枯水预报 冰情预报 台风风暴潮预报 沙量预报
3预报范围水体 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：水文素做出预报预见期般数时数天包括河道洪水预报流域降雨径流预报水库水文预报等
中长期预报：包括气象预报性质水文预报预见期2～5天10～15天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：利河流水文素身长期演变统计规律利影响河流水文素长期演变某气象（气均环流）天文（太阳黑子数）等物理子径流趋势作出预报估计预见期15天1年
超长期预报：般指河较范围连续丰水年连续枯水年趋势预测预见期1年
洪水预报：预报河流水库湖泊汛期洪水位洪水流量洪水程
枯水预报：预报枯季水位流量河网蓄水量
冰情预报：河流湖泊水库封冻日期冰厚解冻日期流冰预报
台风风暴潮预报：台风风暴潮：入海河口段（海区）海水台风海岸迅速推移积聚河口溯造成强烈增水现象预报包括高水位涌浪等项目
沙量预报：包括流域产沙量水流含沙量河流水库淤变化等预报
河道洪水预报：河道中指定断面处洪水位洪水流量枯水位枯水流量河道冰情等预报
流域水文预报：流域融雪降雨产生水量流域出口处形成流量程预报
水库水文预报：型水库预报容：入库流量库水位水库施工期水情水库防洪防凌发电等需水文预报中型水库预报容：次洪水高库水位泄流量出现时间
区域水文预报：般中河流根水文条件相似区河流洪水退水规律统发布全区洪水预报枯季径流预报
湖泊水文预报：型水库水文预报相似
河口水文预报河口：河流海洋交接渡区河口区界海洋作影响终消失方界河流作影响终消失处通常情况河口区仅指枯季潮时咸水洪水潮时咸水河段河口段水位流量预报台风暴潮预报
水文预报方法验半验方法水文模型方法统计预报方法
验半验方法根水文现象形成演变基规律充分分析历史资料建立预报素前期水文气象子间验关系（相关图验公式等） 利该验关系进行预报
水文模型方法根预报素形成演变物理机制影响素关系建立水文模型现时水文气象信息输入模型进行预报
统计预报方法：根概率数理统计原理方法量历史水文气象资料中寻求水文素演变机现象建立数学模型进行预报统计预报方法长期水文预报统计预报方法两类：元分析法时间序列分析法
元分析法：预报象作机变量运回分析判分析等方法影响子进行筛选建立预报方程进行预测
时间序列分析法：预报象作离散化时间序列机程应回等机模型进行预测
水文预报工作程序：Step1 制作预报方案 水文预报素进行预测计算整套计算方法
Step2 进行作业预报 水文气象信息接收→预报方案计算预报象出现时间→信息发布
水文预报意义：1洪水预报 根洪水预报提供信息洪水前作防汛抢险准备计划采取蓄洪分洪措施 2枯水预报 枯季径流预报农业水运枯季发电城市供水等部门提供信息时做抗旱准备制定枯季水计划提供水文 3水库水文预报水文预报防洪库容兴利库容效结合起实现水库（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 水文预报制订施工计划保障工程安全度汛重
水文预报面机遇挑战：研究防洪减灾安全关键技术 研究水资源安全关键技术 研究水生态安全关键技术 研究水工程安全关键技术
先进水文预报方式：实时联机水文预报 水文预报种技术利遥测系统收集流域雨量水位等信息输入计算机进行步数处理做出水文预报信息收集传递数处理预报时进行增长效预见期利迅速反馈信息（误差）预报进行实时校正提高预报精度
第二章 流域产流
定量研究降雨形成径流原理计算方法包括流域产流计算汇流计算
产流计算：研究流域降雨扣植物截留填洼蒸发渗等损失形成净雨量（包括坡面流壤中流基流）计算方法
汇流计算：研究净雨面汇入河网河网汇集形成流域出口断面径流
径流形成程：降雨（融雪）开始水流汇集河流出口断面处整物理程称径流形成程
产流程：流域种径流成分生成程流域垫面降雨分配程
汇流程 ：流域种径流成分产生点流域出口断面汇集程
净雨量径流量：二者值相等物理意义样
产流方案汇流方案
产流方案确定降雨量土壤水含量径流量关系
汇流方案根降雨径流量推求净雨量流域出口流量关系
跨流域引水工程：R引0
影响流域蓄水量增减素：R0
冠层截留填洼土壤蓄水合 RPEWPWS ΔW±R交± R引± R RtPtEt+WtWt+1 Wt Wt+1分t时刻t+1时刻土壤蓄水量
产流机制
流域植分布土壤质类型等空间变异性单水文程（降雨入渗饱非饱土壤水分运动等）研究相较成熟理加综合解释流域产流机制理尚未取令满意结果
根流域然理气候特征复杂流域产流物理程进行必概化描述建立数学模型前提
流域产流程水分流域垫面（包括面包气带）作降水分配程垫面条件应流域产流机制进步影响整流域径流发展程相
超渗产流 蓄满产流
蓄满产流：包气带土壤含水量达田间持水量（蓄水容量Wm）产流情况土壤蓄满降雨入渗土壤中部分形成径流（Rg）降雨超入渗强度（fc）部分形成表径流（Rs）
总径流量：RRg+Rs
水量衡衡方程：
RPE(WmW0)
s
未达饱
蓄满产流 超渗产流
超渗产流指降雨强度导致降雨强度超渗率未渗入土壤水量 便形成表径流产流程
反映产流机制差异特征 1水文：流量程径流系数 2气候：年降雨量流域土壤缺水量 3理垫面：土壤特性植条件
土壤蓄水容量 天然情况常数包气带厚雨量充沛区选取久旱雨次降雨量较资料进行计算
蒸发影响素概化 流域蒸散发素：土壤蒸发ES(影响 植物散发Epl 水面蒸发EW
流域蒸发影响素（1）气象素：太阳辐射气温风速湿度水汽压等
（2）植覆盖：覆盖率植种类植生长季节等
（3）貌特征：水面陆面市区阳坡背阴坡
（4）土质：沙粘土土质空隙度等
（5）土湿
蒸发力：日气象条件流域蒸发量限根蒸发折算系数计算
水面(器皿)蒸发流域蒸发力区：
（1）水面(器皿)蒸发水体整体系敞开式
（2）流域蒸发完整周围环境热交换条件水面蒸发
EP＝KC*E0
流域蒸散发：流域蒸发面（水面裸土岩石植等）蒸发散发总称流域蒸散发（般流域水面占重土壤蒸发流域蒸散发决定性部分
土壤蒸发程：第阶段：θ≥ θc1
蒸发发生土壤表层表层土壤蒸发减少水量通毛作层充分补充取决气象素蒸发量等流域蒸发力
第二阶段： θc2<θ<θc1
E继续θ减层土壤毛水开始断裂着θ减毛水断裂程度越越严重层层供水速率变慢蒸发受土壤含水率气象素影响
第三阶段：θ≤θc2
毛输送水分完全破坏膜状水气态水形式移动速度慢数量E稳定取决气象素水埋深
面径流特点：运动速度快流程短受调蓄作形成流量程陡涨陡落涨洪洪峰附流量程体部分
径流特点：运动速度慢流程长受调蓄作汇流时间长洪水退水尾部体部分常延续续洪水程中
第六节 蓄满产流
流域产流量组成 超渗面径流 饱面径流 壤中水径流 水径流
基产流模式 蓄满产流 超渗产流
蓄满产流 降雨满足流域土壤缺水量前降水均形成产流量流域土壤缺水量满足续降水均形成产流量 流域土壤缺水量流域土壤田间持水量雨前土壤实际含水量差值
湿润区流域气候水文特点1气候湿润年均降水量>1000mm2洪水程线陡长缓落面径流径流均占定例3年均径流系数04
蓄水容量：流域某处土壤田间持水量分子持水量差值
蓄水容量曲线
局部产流原分析：（a) 流域貌特征差异导致流域点土壤缺水量
河流水库湖泊沼泽水面缺水量零沟谷低洼相山岗缺水量背阴坡阳坡缺水量等 （b) 流域点土壤缺水量导致局部产流
先蓄满方先产流蓄满方产流产流面积断变化种产流状态称局部产流逐步渡全面产流
分水源汇流作（1）考虑水流汇流程受流域调蓄作差异（2）简化汇流模型结构
水源划分方法 二水源三水源更水源
（1）稳渗法划分直接径流径流
（2）水箱模型划分面径流壤中流径流
水源划分指蓄满产流计算出时段产流量进步划分种径流成分
） 划分直接径流径流——二水源划分
回顾蓄满产流计算方法 PE时r PE*α
根蓄满产流概念蓄满（蓄满面积例α ）续降雨PE产流产流面积α降雨形成产流量 rPE*α 水源划分述R 进步划分 rsrg
水源划分助流域稳渗率fc
产流面积α降雨量PE超出稳渗量FC部分形成直接径流rs稳渗率形成径流rg
超渗产流
干旱区流域气候水文特点：1气候干燥年均降水量<400mm 2洪水程线涨落接称没径流3年均径流系数<02
产流机理：土壤缺水量般降水难补足没径流雨强渗力产生面径流
起始渗力f0：降雨开始时土壤渗力 f0初始土壤含水量W0相关：W0越f0 愈 W00时f0fm 起始渗力 W0Wm时 f0fc稳渗率 见渗力曲线W0参数簇曲线
流域汇流 坡表面水流运动坡水流运动河网水流运动三环节组成
坡汇流：雨水降落坡形成面径流壤中流径流坡调蓄汇入河槽
坡汇流特点：汇流程中受阻力流速流程短
河网汇流 汇入河槽水流河槽调蓄汇集流域出口断面形成出流程
河网汇流特点：汇流程中受阻力流速流程长
坡汇流阶段：1）面径流 汇流速度快 流程短 汇流历时短
2）径流 汇流速度慢 流程长 汇流历时长 3）壤中流 介俩者间
单位线定义 定流域单位时段时空均匀分布次降雨产生单位面(直接)净雨量流域出口断面形成面(直接)流量程线称单位线记UH(unit hydrograph)表示q ～t 单位净雨量：100mm 单位时段：1h 2h 3h ……
倍假定： 单位时段面净雨量n单位形成程线流量单位线流量n倍历时单位线历时相
叠加假定： 面净雨历时m时段时段面净雨形成径流程线间互干扰出口断面流量等时段净雨量形成流量
单位线存问题？1)未考虑净雨垫面均匀性2)流域作整体认符合线性倍叠加原属线性时变系统实际情况样
基资料求：需资料：实测降雨径流资料＋时空分布均匀历时较短降雨形成单峰洪水资料
分析法原理递推求解已知面径流程Qd1Qd2Qd3…时段面净雨(表示10mm倍数)rd1rd2rd3…
试错法（科林法)推求单位线 分析法推求单位线常计算程中误差累积太快解算工作难进行底种情况较效办法采试错优选法1 先假设条UH 2 假设UH计算出时段面净雨量（包括时段面净雨量）出流程 3 实测流量程减述累积出流程时段面净雨形成出流程转化UH 4 面计算UH原假设UH符取两者均UH重复述步骤两UH符合止
问题： 单位线应时实际降雨历时已知单位线时段长相符合意移外流域单位线进行区综合时流域单位线应取相时段长综合解决述问题方法进行单位线时段转换常方法S曲线法
S曲线： 流域分布均匀历时限延长时段雨量保持单位面净雨形成面径流流量程线称S曲线
单位线原理难证明S(t)曲线单位线标时程累积曲线
单位线S曲线错开时段相减 S（t) qi
单位线影响素 单位线两假定流域采降雨相应流量资料推算出单位线应该样实际情况非原？单位线两假定线性流域汇流非线性特点致
流域汇流非线性表现：雨强暴雨中心位置流域水源重等素单位线影响
时段单位线非线性问题 时段单位线基假定认流域时段单位线变根时段单位线倍叠加推流实际情况完全相符实际次洪水分析时段单位线相说明时段单位线变化时段单位线存非线性问题水流水深降等水力条件汇流速度呈非线性变化致
净雨强度影响处理方法
图821(a)时段净雨深(强度)单位线雨强流量汇流快单位线峰高峰现时间提前应分析净雨强度单位线预报设计时根雨强选相应单位线
般雨强洪水汇流速度快类洪水分析出时段单位线洪峰较高峰现时间较早反时段单位线洪峰较低峰现时间滞
净雨强度时段单位线影响限度净雨强度超定界限汇流速度趋稳定时段单位线洪峰净雨强度增加增加
般时段单位线进行分类综合供合理选降雨强度分级种情况定出条时段单位线时根降雨特性选择相应时段单位线设计暴雨暴雨推求设计洪水洪水时应量采实测洪水分析出时段单位线推流
暴雨中心位置影响处理方法
图暴雨中心位置单位线雨心游净雨出口汇流中雨心游相汇流时间较长受河槽调节作更单位线峰相较低峰现时间较晚应分析雨心位置单位线预报设计时根雨心位置选相应单位线
综合时段单位线实效果佳why 1)单位线线性假定实际汇流情况符
2)黑箱模型参数流域物理程缺乏直接联系
3)流域垫面特征值建立综合关系式存误差
等流时线 水流流域出口断面汇集时位置处净雨流达出口断面需时间流达时间相等点连成等流时线
等流时面 相邻两条等流时线间流域面积
汇流时间 指净雨终止时流域净雨远点水质点达流域出口断面需时间显然表径流终止时间
等流时线法 根等流时线概念求流域出口断面流量方法：根面积－时间曲线出流断面第i 时段出流量第块面积ω１时段净雨第二块面积ω２时段净雨……等合成
等流时线法 流域降雨空间分布流域形态流域出口断面流量组成联系起利降雨空间分布均处理等流时线假定等流时线水质点时达出流断面 实际高速质点先低速质点严格面积出流次序没等流时线未考虑河槽调蓄问题 等流时线方法宜流域河槽调蓄作
线性水库演算法 基原理 分析表明水贮水结构视线性水库水库蓄量W出流量Qg关系线性函数
基原理：水量衡方程＋线性水库蓄泄关系
河道洪水预报 汛期预报防汛河段指定断面处水位流量
河道洪水预报 河道中洪水波运动规律
相应水位法实质数理统计法流量演算法实质成分析法
试错法 基水尺断面（中断面）游位置设置测流断面测流量基水尺断面水位成单关系时两断面间距特征河长半
水位流量关系 附加降影响中断面水位断面流量关系三种情况：①逆时针绳套关系 条件：中断面水位变时断面涨洪时流量落洪时流量
②单关系 条件：中断面水位变时断面涨洪时流量等落洪时流量
③时针绳套关系 条件：中断面水位变时断面涨洪时流量落洪时流量
洪水波运动 流域发生降水面径流迅速汇集河槽中河段水位流量迅速增加游传播称洪水波运动
洪水波运动常作稳定渐变流洪水波河道游游演进时存着附加降引起断变形表现两种形态：洪水波推移坦化
洪水波素：波前波波高 洪水波通测站断面时首先通断面波前部分时测站水位断升波峰通断面时洪峰水位出现波部分通断面断面水位断降述两程相继发生形成测站场洪水程
洪水波附加降 天然河道洪水波附加降约万分稳定流水面降般千分 附加降洪水波运动程中断发生变形重原
洪水波变形 附加降区间入流河道断面变化等种素影响洪水波运动中时发生两种变形：展开扭曲
洪水波展开 波前附加降波导致波前运动速度波洪水波运动程中波长断加波高断减
洪水波扭曲 波峰传播速度波前点波前长度断减波长度断增加
相应水位 洪水波某点先游断面时两断面处出现水位 水位称位相水位
相应流量 形成相应水位流量
相应水位法 研究相应水位（相应流量）间关系（统计规律）进行河段洪水预报方法
洪峰水位预报 利相应水位法洪峰水位（洪峰流量）作出预报
涨差法： 游站涨差（次涨差）参数相应洪峰水位预报法
预报方法：游站次涨差预报游站次涨差预报游站洪峰
现时校正法 相应水位法制作预报方案根历史洪水资料做出存诸问题：考虑素全面造成模型误差 水情新变化导致原模型适应提高预报精度根已出现预报误差相应水位法预报结果实施次校正称现时校正法
现时校正法基思想 认相邻两次预报误差相关明确种相关关系根前次预报误差计算次预报误差作出新预报
合成流量法 支流河段干支流间影响较相应水位法预报效果时考虑采合成流量法
第五章
确定性概念模型流域水文物理程通概化建立数学模型流域降雨径流模型中输入降雨输出出口断面流量作水文模型模拟技术降雨径流复杂然现象加科学概化抓住矛盾保留事物间基联系数学函数表示
降雨径流流域模型中流域系统分成干子系统产流汇流子系统等产流子系统根坡面水量衡情况进行土壤水表水壤中流水计算汇流系统中水源成分进行坡面汇流河网汇流计算
Ø 水文模型流域作机联系系统系统学角度研究系统输入 输出状态变量时序程联系三者函数关系
Ø 水文模型解决实测资料范围外外延问题
Ø 水文模型助认识流域水文规律提高模拟精度
新安江模型
①三分特点分单元计算产流分水源坡面汇流分阶段流域汇流
②模型参数少数具明确物理意义容易确定
③模型参数流域然条件关系较清楚寻找参数区域规律
④模型中未设超渗产流机制适湿润半湿润区
22 萨克拉门托（Sacramento）模型
①蓄满产流超渗产流兼流域分单元总径流分水源②模型参数物理意义参数难优选产流计算复杂汇流计算相简单甚根需行配置
③模型中设超渗产流机制根然理条件采参数组合描述产流机制湿润半湿润区蓄满产流干旱半干旱区超渗产流适应范围广
④模型参数独立性差优解惟参数动优选问题难解决
24 陕北模型
采霍尔顿(Horton)渗理流域渗力分配曲线计算产流坡汇流采线性水库滞演算法河道汇流计算采马斯京根分段连续演算法
①考虑降雨分布均匀性垫面分布均匀性流域划分干块单元面积
②块单元面积划分透水面积透水面积③透水面积降雨量扣蒸散发霍尔顿菲利普渗公式计算径流量
④透水面积降雨扣蒸散发产生径流量
⑤模型参数具定物理意义
⑥模型适干旱半干旱区
SHE (Systeme Hydrologique Europeen）模型第真正意义者说具代表性分布式水文物理模型TOPMODEL 具代表性半分布式物理水文模型国外 SHE 模型版分布式水文模型MIKESHESHETRAN较常见TOPKAPI DHSVM
模型理
水方采DEM网格降水水文响应空间分布进行模拟垂直方采网格应水土柱进行模拟计算流域划分成干网格网格作计算单元 DEM 动生成网格中水流流流域出口断面汇流路径着流水网通非线性水流方程描述降雨径流形成程中水文水力学程
技术支撑
1理信息系统技术
种融合现代计算机图形学数库理技术体现实世界类空间数描述空间数属性进行采集存储理运算分析显示描述技术系统
根DEM动生成网格表达面数字高程分布数字模型根网格动生成水系划分流域
2空间测控技术
着航天航空遥感遥测技术快速发展获取范围详细空间信息资料创造利条件卫星采集遥感数广泛应水文学科研究应领域
3计算机计算技术
计算机操作系统数库网络信息技术发展
计算数学理断发展
数值方法求解模型中涉描述植物截留蒸散发坡面水流河道水流土壤水
第六章
v 实时洪水预报种联机水情测报系统中实时雨水情关水文气象信息作洪水预报模型输入断根新信息校正改善原模型参数力争预报结果逐步逼真值洪水预报
v 脱机洪水预报较实时洪水预报信息质量般较差例：实时洪水预报遥测报汛资料般脱机洪水预报采整编水文资料完整实时洪水预报采流量资料水位流量关系求般脱机洪水预报中实测流量资料精确
v 蒸发计算中脱机洪水预报采实测资料实时洪水预报实测资料似方法估算外脱机洪水预报中预见期降雨已知实时洪水预报中预见期降雨量未知预报总误差实时洪水预报述原预报误差更忽视
v 预报误差表现系统误差表现机误差发布实时洪水预报前预报值进行误差实时校正十分必
v 通常实时校正方法卡尔曼滤波法递推二法误差回法适应算法等
第七章
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第章 绪
1水文预报概念
根水文现象客观规律利实测水文气象资料应定原理技术方法水文素（特征值）未状况进行预测
2水文预报
(1)降雨发生什？
根已知信息未定时期水文状态作出定性定量预测
已知信息：
水文状态：
(2)水文预报涵实质？
水文水资源学科基理方法基础紧密结合生产实际构建具体预报方法 预 报方案预报调度系统服务生产实际
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
方法成分析法统计相关法系统分析法
预见期预报发布时刻预报素出现时刻间时距 预见期长短预报项目预报条件（资料）技术水异
预见期精度间关系预见期增长影响素增偶然性加预报精度降低
水文预报容
流域区域性洪水旱情预测 水体封冻开冻状况冰凌冰情预测 积雪冰川融雪径流预报 水利水电工程施工期预报 水工程运行期水文素预报 河道程水文素变化预报
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
水文预报服务层面发生变化
1传统水文预报现代实时洪水预报调度系统延伸 2防洪减灾水资源评价开发利理延伸 3水文模型面污染模型生态评价模型延伸
类活动流域水文情态水文预报影响：1类活动改变然面貌改变陆面水文情态 2中国具世界强烈类活动水文预报然受强烈类活动影响 3类流域环境度序干扰破坏水文气象资料致性代表性
气候变化水文情态水文预报影响：1工业农业生态环境生活产生影响2全球水文循环加剧区域水资源水文预报产生定影响3易造成极端水文异常事件发生导致洪水干旱频率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水生态环境安全问题预报提出更高求
1998年长江洪水特点1全流域性洪水2洪水次数：8次洪峰3洪水量级：百年遇4洪峰水位高：次超历史高5洪水持续时间长6洪水发生早势猛
2003年淮河洪水特点：1降雨历时集中强度分布范围广2干支流洪水发暴雨洪水组合恶劣3洪水涨势猛水位高持续时间长4流量洪量
水文预报分类 1预见期长短 短期预报 中长期预报 长期预报 超长期预报
2预报容 洪水预报 枯水预报 冰情预报 台风风暴潮预报 沙量预报
3预报范围水体 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：水文素做出预报预见期般数时数天包括河道洪水预报流域降雨径流预报水库水文预报等
中长期预报：包括气象预报性质水文预报预见期2～5天10～15天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：利河流水文素身长期演变统计规律利影响河流水文素长期演变某气象（气均环流）天文（太阳黑子数）等物理子径流趋势作出预报估计预见期15天1年
超长期预报：般指河较范围连续丰水年连续枯水年趋势预测预见期1年
洪水预报：预报河流水库湖泊汛期洪水位洪水流量洪水程
枯水预报：预报枯季水位流量河网蓄水量
冰情预报：河流湖泊水库封冻日期冰厚解冻日期流冰预报
台风风暴潮预报：台风风暴潮：入海河口段（海区）海水台风海岸迅速推移积聚河口溯造成强烈增水现象预报包括高水位涌浪等项目
沙量预报：包括流域产沙量水流含沙量河流水库淤变化等预报
河道洪水预报：河道中指定断面处洪水位洪水流量枯水位枯水流量河道冰情等预报
流域水文预报：流域融雪降雨产生水量流域出口处形成流量程预报
水库水文预报：型水库预报容：入库流量库水位水库施工期水情水库防洪防凌发电等需水文预报中型水库预报容：次洪水高库水位泄流量出现时间
区域水文预报：般中河流根水文条件相似区河流洪水退水规律统发布全区洪水预报枯季径流预报
湖泊水文预报：型水库水文预报相似
河口水文预报河口：河流海洋交接渡区河口区界海洋作影响终消失方界河流作影响终消失处通常情况河口区仅指枯季潮时咸水洪水潮时咸水河段河口段水位流量预报台风暴潮预报
水文预报方法验半验方法水文模型方法统计预报方法
验半验方法根水文现象形成演变基规律充分分析历史资料建立预报素前期水文气象子间验关系（相关图验公式等） 利该验关系进行预报
水文模型方法根预报素形成演变物理机制影响素关系建立水文模型现时水文气象信息输入模型进行预报
统计预报方法：根概率数理统计原理方法量历史水文气象资料中寻求水文素演变机现象建立数学模型进行预报统计预报方法长期水文预报统计预报方法两类：元分析法时间序列分析法
元分析法：预报象作机变量运回分析判分析等方法影响子进行筛选建立预报方程进行预测
时间序列分析法：预报象作离散化时间序列机程应回等机模型进行预测
水文预报工作程序：Step1 制作预报方案 水文预报素进行预测计算整套计算方法
Step2 进行作业预报 水文气象信息接收→预报方案计算预报象出现时间→信息发布
水文预报意义：1洪水预报 根洪水预报提供信息洪水前作防汛抢险准备计划采取蓄洪分洪措施 2枯水预报 枯季径流预报农业水运枯季发电城市供水等部门提供信息时做抗旱准备制定枯季水计划提供水文 3水库水文预报水文预报防洪库容兴利库容效结合起实现水库（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 水文预报制订施工计划保障工程安全度汛重
水文预报面机遇挑战：研究防洪减灾安全关键技术 研究水资源安全关键技术 研究水生态安全关键技术 研究水工程安全关键技术
先进水文预报方式：实时联机水文预报 水文预报种技术利遥测系统收集流域雨量水位等信息输入计算机进行步数处理做出水文预报信息收集传递数处理预报时进行增长效预见期利迅速反馈信息（误差）预报进行实时校正提高预报精度
第二章 流域产流
定量研究降雨形成径流原理计算方法包括流域产流计算汇流计算
产流计算：研究流域降雨扣植物截留填洼蒸发渗等损失形成净雨量（包括坡面流壤中流基流）计算方法
汇流计算：研究净雨面汇入河网河网汇集形成流域出口断面径流
径流形成程：降雨（融雪）开始水流汇集河流出口断面处整物理程称径流形成程
产流程：流域种径流成分生成程流域垫面降雨分配程
汇流程 ：流域种径流成分产生点流域出口断面汇集程
净雨量径流量：二者值相等物理意义样
产流方案汇流方案
产流方案确定降雨量土壤水含量径流量关系
汇流方案根降雨径流量推求净雨量流域出口流量关系
跨流域引水工程：R引0
影响流域蓄水量增减素：R0
冠层截留填洼土壤蓄水合 RPEWPWS ΔW±R交± R引± R RtPtEt+WtWt+1 Wt Wt+1分t时刻t+1时刻土壤蓄水量
产流机制
流域植分布土壤质类型等空间变异性单水文程（降雨入渗饱非饱土壤水分运动等）研究相较成熟理加综合解释流域产流机制理尚未取令满意结果
根流域然理气候特征复杂流域产流物理程进行必概化描述建立数学模型前提
流域产流程水分流域垫面（包括面包气带）作降水分配程垫面条件应流域产流机制进步影响整流域径流发展程相
超渗产流 蓄满产流
蓄满产流：包气带土壤含水量达田间持水量（蓄水容量Wm）产流情况土壤蓄满降雨入渗土壤中部分形成径流（Rg）降雨超入渗强度（fc）部分形成表径流（Rs）
总径流量：RRg+Rs
水量衡衡方程：
RPE(WmW0)
s
未达饱
蓄满产流 超渗产流
超渗产流指降雨强度导致降雨强度超渗率未渗入土壤水量 便形成表径流产流程
反映产流机制差异特征 1水文：流量程径流系数 2气候：年降雨量流域土壤缺水量 3理垫面：土壤特性植条件
土壤蓄水容量 天然情况常数包气带厚雨量充沛区选取久旱雨次降雨量较资料进行计算
蒸发影响素概化 流域蒸散发素：土壤蒸发ES(影响 植物散发Epl 水面蒸发EW
流域蒸发影响素（1）气象素：太阳辐射气温风速湿度水汽压等
（2）植覆盖：覆盖率植种类植生长季节等
（3）貌特征：水面陆面市区阳坡背阴坡
（4）土质：沙粘土土质空隙度等
（5）土湿
蒸发力：日气象条件流域蒸发量限根蒸发折算系数计算
水面(器皿)蒸发流域蒸发力区：
（1）水面(器皿)蒸发水体整体系敞开式
（2）流域蒸发完整周围环境热交换条件水面蒸发
EP＝KC*E0
流域蒸散发：流域蒸发面（水面裸土岩石植等）蒸发散发总称流域蒸散发（般流域水面占重土壤蒸发流域蒸散发决定性部分
土壤蒸发程：第阶段：θ≥ θc1
蒸发发生土壤表层表层土壤蒸发减少水量通毛作层充分补充取决气象素蒸发量等流域蒸发力
第二阶段： θc2<θ<θc1
E继续θ减层土壤毛水开始断裂着θ减毛水断裂程度越越严重层层供水速率变慢蒸发受土壤含水率气象素影响
第三阶段：θ≤θc2
毛输送水分完全破坏膜状水气态水形式移动速度慢数量E稳定取决气象素水埋深
面径流特点：运动速度快流程短受调蓄作形成流量程陡涨陡落涨洪洪峰附流量程体部分
径流特点：运动速度慢流程长受调蓄作汇流时间长洪水退水尾部体部分常延续续洪水程中
第六节 蓄满产流
流域产流量组成 超渗面径流 饱面径流 壤中水径流 水径流
基产流模式 蓄满产流 超渗产流
蓄满产流 降雨满足流域土壤缺水量前降水均形成产流量流域土壤缺水量满足续降水均形成产流量 流域土壤缺水量流域土壤田间持水量雨前土壤实际含水量差值
湿润区流域气候水文特点1气候湿润年均降水量>1000mm2洪水程线陡长缓落面径流径流均占定例3年均径流系数04
蓄水容量：流域某处土壤田间持水量分子持水量差值
蓄水容量曲线
局部产流原分析：（a) 流域貌特征差异导致流域点土壤缺水量
河流水库湖泊沼泽水面缺水量零沟谷低洼相山岗缺水量背阴坡阳坡缺水量等 （b) 流域点土壤缺水量导致局部产流
先蓄满方先产流蓄满方产流产流面积断变化种产流状态称局部产流逐步渡全面产流
分水源汇流作（1）考虑水流汇流程受流域调蓄作差异（2）简化汇流模型结构
水源划分方法 二水源三水源更水源
（1）稳渗法划分直接径流径流
（2）水箱模型划分面径流壤中流径流
水源划分指蓄满产流计算出时段产流量进步划分种径流成分
） 划分直接径流径流——二水源划分
回顾蓄满产流计算方法 PE时r PE*α
根蓄满产流概念蓄满（蓄满面积例α ）续降雨PE产流产流面积α降雨形成产流量 rPE*α 水源划分述R 进步划分 rsrg
水源划分助流域稳渗率fc
产流面积α降雨量PE超出稳渗量FC部分形成直接径流rs稳渗率形成径流rg
超渗产流
干旱区流域气候水文特点：1气候干燥年均降水量<400mm 2洪水程线涨落接称没径流3年均径流系数<02
产流机理：土壤缺水量般降水难补足没径流雨强渗力产生面径流
起始渗力f0：降雨开始时土壤渗力 f0初始土壤含水量W0相关：W0越f0 愈 W00时f0fm 起始渗力 W0Wm时 f0fc稳渗率 见渗力曲线W0参数簇曲线
流域汇流 坡表面水流运动坡水流运动河网水流运动三环节组成
坡汇流：雨水降落坡形成面径流壤中流径流坡调蓄汇入河槽
坡汇流特点：汇流程中受阻力流速流程短
河网汇流 汇入河槽水流河槽调蓄汇集流域出口断面形成出流程
河网汇流特点：汇流程中受阻力流速流程长
坡汇流阶段：1）面径流 汇流速度快 流程短 汇流历时短
2）径流 汇流速度慢 流程长 汇流历时长 3）壤中流 介俩者间
单位线定义 定流域单位时段时空均匀分布次降雨产生单位面(直接)净雨量流域出口断面形成面(直接)流量程线称单位线记UH(unit hydrograph)表示q ～t 单位净雨量：100mm 单位时段：1h 2h 3h ……
倍假定： 单位时段面净雨量n单位形成程线流量单位线流量n倍历时单位线历时相
叠加假定： 面净雨历时m时段时段面净雨形成径流程线间互干扰出口断面流量等时段净雨量形成流量
单位线存问题？1)未考虑净雨垫面均匀性2)流域作整体认符合线性倍叠加原属线性时变系统实际情况样
基资料求：需资料：实测降雨径流资料＋时空分布均匀历时较短降雨形成单峰洪水资料
分析法原理递推求解已知面径流程Qd1Qd2Qd3…时段面净雨(表示10mm倍数)rd1rd2rd3…
试错法（科林法)推求单位线 分析法推求单位线常计算程中误差累积太快解算工作难进行底种情况较效办法采试错优选法1 先假设条UH 2 假设UH计算出时段面净雨量（包括时段面净雨量）出流程 3 实测流量程减述累积出流程时段面净雨形成出流程转化UH 4 面计算UH原假设UH符取两者均UH重复述步骤两UH符合止
问题： 单位线应时实际降雨历时已知单位线时段长相符合意移外流域单位线进行区综合时流域单位线应取相时段长综合解决述问题方法进行单位线时段转换常方法S曲线法
S曲线： 流域分布均匀历时限延长时段雨量保持单位面净雨形成面径流流量程线称S曲线
单位线原理难证明S(t)曲线单位线标时程累积曲线
单位线S曲线错开时段相减 S（t) qi
单位线影响素 单位线两假定流域采降雨相应流量资料推算出单位线应该样实际情况非原？单位线两假定线性流域汇流非线性特点致
流域汇流非线性表现：雨强暴雨中心位置流域水源重等素单位线影响
时段单位线非线性问题 时段单位线基假定认流域时段单位线变根时段单位线倍叠加推流实际情况完全相符实际次洪水分析时段单位线相说明时段单位线变化时段单位线存非线性问题水流水深降等水力条件汇流速度呈非线性变化致
净雨强度影响处理方法
图821(a)时段净雨深(强度)单位线雨强流量汇流快单位线峰高峰现时间提前应分析净雨强度单位线预报设计时根雨强选相应单位线
般雨强洪水汇流速度快类洪水分析出时段单位线洪峰较高峰现时间较早反时段单位线洪峰较低峰现时间滞
净雨强度时段单位线影响限度净雨强度超定界限汇流速度趋稳定时段单位线洪峰净雨强度增加增加
般时段单位线进行分类综合供合理选降雨强度分级种情况定出条时段单位线时根降雨特性选择相应时段单位线设计暴雨暴雨推求设计洪水洪水时应量采实测洪水分析出时段单位线推流
暴雨中心位置影响处理方法
图暴雨中心位置单位线雨心游净雨出口汇流中雨心游相汇流时间较长受河槽调节作更单位线峰相较低峰现时间较晚应分析雨心位置单位线预报设计时根雨心位置选相应单位线
综合时段单位线实效果佳why 1)单位线线性假定实际汇流情况符
2)黑箱模型参数流域物理程缺乏直接联系
3)流域垫面特征值建立综合关系式存误差
等流时线 水流流域出口断面汇集时位置处净雨流达出口断面需时间流达时间相等点连成等流时线
等流时面 相邻两条等流时线间流域面积
汇流时间 指净雨终止时流域净雨远点水质点达流域出口断面需时间显然表径流终止时间
等流时线法 根等流时线概念求流域出口断面流量方法：根面积－时间曲线出流断面第i 时段出流量第块面积ω１时段净雨第二块面积ω２时段净雨……等合成
等流时线法 流域降雨空间分布流域形态流域出口断面流量组成联系起利降雨空间分布均处理等流时线假定等流时线水质点时达出流断面 实际高速质点先低速质点严格面积出流次序没等流时线未考虑河槽调蓄问题 等流时线方法宜流域河槽调蓄作
线性水库演算法 基原理 分析表明水贮水结构视线性水库水库蓄量W出流量Qg关系线性函数
基原理：水量衡方程＋线性水库蓄泄关系
河道洪水预报 汛期预报防汛河段指定断面处水位流量
河道洪水预报 河道中洪水波运动规律
相应水位法实质数理统计法流量演算法实质成分析法
试错法 基水尺断面（中断面）游位置设置测流断面测流量基水尺断面水位成单关系时两断面间距特征河长半
水位流量关系 附加降影响中断面水位断面流量关系三种情况：①逆时针绳套关系 条件：中断面水位变时断面涨洪时流量落洪时流量
②单关系 条件：中断面水位变时断面涨洪时流量等落洪时流量
③时针绳套关系 条件：中断面水位变时断面涨洪时流量落洪时流量
洪水波运动 流域发生降水面径流迅速汇集河槽中河段水位流量迅速增加游传播称洪水波运动
洪水波运动常作稳定渐变流洪水波河道游游演进时存着附加降引起断变形表现两种形态：洪水波推移坦化
洪水波素：波前波波高 洪水波通测站断面时首先通断面波前部分时测站水位断升波峰通断面时洪峰水位出现波部分通断面断面水位断降述两程相继发生形成测站场洪水程
洪水波附加降 天然河道洪水波附加降约万分稳定流水面降般千分 附加降洪水波运动程中断发生变形重原
洪水波变形 附加降区间入流河道断面变化等种素影响洪水波运动中时发生两种变形：展开扭曲
洪水波展开 波前附加降波导致波前运动速度波洪水波运动程中波长断加波高断减
洪水波扭曲 波峰传播速度波前点波前长度断减波长度断增加
相应水位 洪水波某点先游断面时两断面处出现水位 水位称位相水位
相应流量 形成相应水位流量
相应水位法 研究相应水位（相应流量）间关系（统计规律）进行河段洪水预报方法
洪峰水位预报 利相应水位法洪峰水位（洪峰流量）作出预报
涨差法： 游站涨差（次涨差）参数相应洪峰水位预报法
预报方法：游站次涨差预报游站次涨差预报游站洪峰
现时校正法 相应水位法制作预报方案根历史洪水资料做出存诸问题：考虑素全面造成模型误差 水情新变化导致原模型适应提高预报精度根已出现预报误差相应水位法预报结果实施次校正称现时校正法
现时校正法基思想 认相邻两次预报误差相关明确种相关关系根前次预报误差计算次预报误差作出新预报
合成流量法 支流河段干支流间影响较相应水位法预报效果时考虑采合成流量法
第五章
确定性概念模型流域水文物理程通概化建立数学模型流域降雨径流模型中输入降雨输出出口断面流量作水文模型模拟技术降雨径流复杂然现象加科学概化抓住矛盾保留事物间基联系数学函数表示
降雨径流流域模型中流域系统分成干子系统产流汇流子系统等产流子系统根坡面水量衡情况进行土壤水表水壤中流水计算汇流系统中水源成分进行坡面汇流河网汇流计算
Ø 水文模型流域作机联系系统系统学角度研究系统输入 输出状态变量时序程联系三者函数关系
Ø 水文模型解决实测资料范围外外延问题
Ø 水文模型助认识流域水文规律提高模拟精度
新安江模型
①三分特点分单元计算产流分水源坡面汇流分阶段流域汇流
②模型参数少数具明确物理意义容易确定
③模型参数流域然条件关系较清楚寻找参数区域规律
④模型中未设超渗产流机制适湿润半湿润区
22 萨克拉门托（Sacramento）模型
①蓄满产流超渗产流兼流域分单元总径流分水源②模型参数物理意义参数难优选产流计算复杂汇流计算相简单甚根需行配置
③模型中设超渗产流机制根然理条件采参数组合描述产流机制湿润半湿润区蓄满产流干旱半干旱区超渗产流适应范围广
④模型参数独立性差优解惟参数动优选问题难解决
24 陕北模型
采霍尔顿(Horton)渗理流域渗力分配曲线计算产流坡汇流采线性水库滞演算法河道汇流计算采马斯京根分段连续演算法
①考虑降雨分布均匀性垫面分布均匀性流域划分干块单元面积
②块单元面积划分透水面积透水面积③透水面积降雨量扣蒸散发霍尔顿菲利普渗公式计算径流量
④透水面积降雨扣蒸散发产生径流量
⑤模型参数具定物理意义
⑥模型适干旱半干旱区
SHE (Systeme Hydrologique Europeen）模型第真正意义者说具代表性分布式水文物理模型TOPMODEL 具代表性半分布式物理水文模型国外 SHE 模型版分布式水文模型MIKESHESHETRAN较常见TOPKAPI DHSVM
模型理
水方采DEM网格降水水文响应空间分布进行模拟垂直方采网格应水土柱进行模拟计算流域划分成干网格网格作计算单元 DEM 动生成网格中水流流流域出口断面汇流路径着流水网通非线性水流方程描述降雨径流形成程中水文水力学程
技术支撑
1理信息系统技术
种融合现代计算机图形学数库理技术体现实世界类空间数描述空间数属性进行采集存储理运算分析显示描述技术系统
根DEM动生成网格表达面数字高程分布数字模型根网格动生成水系划分流域
2空间测控技术
着航天航空遥感遥测技术快速发展获取范围详细空间信息资料创造利条件卫星采集遥感数广泛应水文学科研究应领域
3计算机计算技术
计算机操作系统数库网络信息技术发展
计算数学理断发展
数值方法求解模型中涉描述植物截留蒸散发坡面水流河道水流土壤水
第六章
v 实时洪水预报种联机水情测报系统中实时雨水情关水文气象信息作洪水预报模型输入断根新信息校正改善原模型参数力争预报结果逐步逼真值洪水预报
v 脱机洪水预报较实时洪水预报信息质量般较差例：实时洪水预报遥测报汛资料般脱机洪水预报采整编水文资料完整实时洪水预报采流量资料水位流量关系求般脱机洪水预报中实测流量资料精确
v 蒸发计算中脱机洪水预报采实测资料实时洪水预报实测资料似方法估算外脱机洪水预报中预见期降雨已知实时洪水预报中预见期降雨量未知预报总误差实时洪水预报述原预报误差更忽视
v 预报误差表现系统误差表现机误差发布实时洪水预报前预报值进行误差实时校正十分必
v 通常实时校正方法卡尔曼滤波法递推二法误差回法适应算法等
第七章
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