下载文档原格式
第一章绪论1、水文预报：根据的信息对未来一定时期内的水文状态做出定性或定量的预测。
2、水文预报内容：洪水预报、旱情预报、估计径流预报、融雪径流预报、冰清预报。
第二章降雨产流量预报1、非闭合流域水量平衡式R=P-E-W P-W S- Δ W±R交±R引±R其他闭合流域的水量平衡式R t=P t-E t+W t-W t+12、超渗产流和蓄满产流区别：超渗产流在一次洪水过程线中没有或者根本没有地下径流，而蓄满产流的地下径流比例大。
3、地面径流和地下径流形成流量过程线区别：地面径流的运动路径短，聚集速度快，受流域的调蓄作用小，流量过程线呈陡涨陡落，对称性好；地地下径流的水流聚集过程运动于土壤空隙中，流速小，受流域的调蓄作用大，流量过程线呈缓涨缓落变化，时间上滞后于地面径流。
4、不对称系数计算要求： 1〕进行过程线转化2〕孤立洪水，不适用于复式洪水5、产流方式论证中综合分析内容及含义6、影响土壤蒸发主要因素？土壤蒸发三阶段特征？1〕因素：气象因素、土壤供水条件、土壤结构2〕特征：第一阶段：θ>= θc1〔田间持水量〕蒸发主要发生在土壤表层，表层土壤因蒸发而减少的水量通过毛管作用由下层得到充分补充,主要取决于气象因素,蒸发量等于流域蒸发能力第二阶段：〔毛管断裂含水量〕θc2<θ<θc1 ，E继续，θ减小，上层土壤毛管水开始断裂，随着θ减小，毛管水断裂程度越来越严重，下层对上层供水速率变慢，蒸发受气象因素和土壤含水率影响第三阶段：θ<=θc2 毛管输送水分完全破坏，只能以膜状水或气态水形式移动，速度慢，数量小，E小而稳定，取决于气象因素和地下水的埋深7、 KC包含哪几方面影响？：1〕反响水面与陆面蒸发的差异K1 2〕水面与陆面所在的地理位置差异K23〕器皿与水面的蒸发差异K38、水面蒸发量估计常用方法：水库水量平衡法，空气动力学法，彭曼公式，经验公式法10、一层、二层、三层蒸发模式优缺点三层蒸发模式计算的额蒸发量最大，二层次之，一层最小。
水文预报课程设计洪水预报一、课程目标知识目标：1. 学生能理解水文预报的基本概念，掌握洪水形成的原因及其发展过程。
2. 学生能够掌握洪水预报的主要方法及其适用条件，如降雨径流模型、统计模型等。
3. 学生能够了解我国洪水预报的现状及发展趋势，了解相关法规政策。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析特定流域的洪水形成过程，进行简单的洪水预报。
2. 学生能够运用水文预报软件，进行数据收集、处理和分析，提高解决实际问题的能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行洪水预报案例的研究，提高沟通协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到水文预报在防洪减灾中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
2. 学生在学习过程中，培养严谨的科学态度，树立正确的价值观。
3. 学生通过了解我国在水文预报方面的成就，增强民族自豪感，激发为国家和人民服务的情怀。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合，培养学生的实际应用能力。
课程设计以学生为中心，充分考虑学生的认知水平、兴趣和需求，采用案例教学、小组合作等方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。
通过本课程的学习，使学生能够掌握洪水预报的基本知识和技能，提高防洪减灾意识，为我国水文预报事业贡献力量。
二、教学内容1. 水文预报基本概念：洪水定义、洪水分类、洪水周期与洪水频率。
2. 洪水形成原因及发展过程：降水过程、流域特性、径流形成与汇集。
3. 洪水预报方法：- 降雨径流模型：水箱模型、单位线法、流域水文模型。
- 统计模型：时间序列分析、回归分析、人工神经网络。
4. 洪水预报软件应用：数据收集、处理、分析和预报结果输出。
5. 我国洪水预报现状与发展趋势：技术进展、政策法规、防洪减灾体系。
6. 实践案例：分析特定流域洪水预报实例，掌握预报流程和操作方法。
教学内容依据课程目标，参照教材相关章节进行组织。
教学大纲安排如下：第一周：水文预报基本概念及洪水形成原因。
第二章径流形成过程1、一场降雨的净雨量和径流在数量上相等，但有何区别？答：二者在数量上是相等的，但过程却完全不同。
净雨是径流的来源，而径流则是净雨汇流的结果；净雨在降雨结束时就停止了，而径流却要延长很长时间。
2、为什么对于较大的流域，在降雨和坡面漫流终止后，洪水过程还会延续很长时间？答：这是由于一方面大流域的河网汇流时间较长，另一方面在涨洪汇集过程中河网和河岸蓄积了很多水量，退水时需从河网、河岸消退流出（称调蓄作用），这样也需要比较长的时间。
例题：某流域面积1000km2，流域多年平均降雨量1400mm，多年平均流量20m3/s，问该流域多年平均蒸发量为多少？若修建一水库，水库面积为100km2，当地实测蒸发器读数的多年平均值为2000mm，蒸发器折算系数为0.8，问建库后流域多年平均流量是多少？习题：教材P37： 2-1，2-2，2-3第三章水文信息采集与处理1、降水量观测仪器，用雨量器观测时的观测时段。
答：雨量计、自记雨量计（虹吸式、翻斗式）、光学雨量计、雷达雨量计等。
观测时段：1、2、4、8、12、24段，2、我国采用的水准基面。
（黄海基面）3、流量测验的步骤。
答：(1)布置测速和测深垂线，将过水断面分为若干部分每两根测深垂线对应部分面积；(2)横断面测量，计算各部分面积Ai；(3)流速测量，流速仪测量测深垂线上各点流速，计算垂线平均流速和部分面积平均流速Vi;(4)计算各部分面积流量Qi=Ai*Vi；(5)各部分流量之和即全断面流量Q=4、水位流量关系不稳定的原因何在？(原因为：断面冲淤、洪水涨落、变动回水或其他因素的个别或综合影响。
)习题：教材P70：3-1，3-2第四章流域产流与汇流计算1、何谓蓄满产流，何谓超渗产流，它们的主要区别是什么，其地面径流形成条件是否相同？答：即雨量补足包气带缺水后全部形成径流，这种产流方式叫做蓄满产流。
不产生地下径流，并且只有当降雨强度大于下渗强度时才产生地面径流，这种产流方式称为超渗产流。
第一章 河道洪水预报一、填空题：1、描述洪水波运动的特征量有 附加比降 、 位相 、 相应流量 、 波速 。
2、依据圣维南方程组的动力方程中各项作用力的对比关系，可忽略某些次要项，根据简化的情况，可将洪水波分成 运动波 、 扩散波 、 惯性波 和 动力波 。
3、如图为三种简单入流函数的图形，其名称依次为：将它们依次输入系统所形成的响应函数依次为：（a ） S （t ）曲线 (b) U （t ∆，t ） (c) U （0，t ）4、用单位入流函数和单位矩形入流函数来表达一般的入流过程时，其精度取决于 矩形条块的底宽 。
5、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i =0；涨洪时, ∆i __>0__ ；落洪时，∆i _<0__。
6、洪水波在传播过程中不断发生形变，洪水波变形有两种形态, 即_展开__和__扭曲___。
造成洪水波变形的原因一般有 洪水波本身的水利特性 、 洪水波传进的边界条件 、河段旁侧的入流 、 。
7、常用的河段洪水预报方法有 相应水位（流量法） 、 流量演算法 。
8、天然河道槽蓄曲线的类型有 单值关系 、 顺时针绳套 和 逆时针绳套 。
9、某河段1989年8月12日发生一次洪水，12日15时上游站洪峰水位为 137.21m,此时的下游站水位为69.78m ，13日8时该次洪水在下游站的洪峰水位。
为71.43m,故该次洪水的上、下游相应水位,传播时间,下游站同时水位分别为___137.21m 、 _______71.43m_______、 ______17h 、 ___69.78m_ 。
10、马斯京根法的假定是示储流量与槽蓄量成线性关系 、 示储流量与入流、出流量成线性关系 。
11、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是_蓄量常数K 、 __河槽调节能力参数X 。
12、对同一河段而言,大洪水的传播时间较____短 _ ，小洪水的传播时间较 _____长 。
姓名： XXX 学号：XXXX计算原理与方法 方法概述在现代水文预报中，虽然大量使用流域水文模型，例如新安江模型、萨克门托模型、水箱模型和陕北模型等进行流域降雨径流预报。
但是，不少生产单位，尤其是一些大型水库的管理单位，他们在长期的工作实践中已建立了一套适合于当地实际情况的经验性降雨径流预报方案。
由分析计算得到的降雨量、流域蓄水量或前期影响雨量，按相关分析的方法，建立它们与径流深之间的相关图，这些相关图反映了流域的产流规律。
应用此相关图可以由降雨计算出相应的产流量。
这种图一类是没有固定的数学模型，称之为经验的降雨径流相关图。
图1 降雨径流相关图降雨径流经验关系曲线有各种形式，一般有产流量(f R=次雨量P ，前期影响雨量a P ，季节，温度)、)(0QP f R a ，洪水起涨流量前期影响雨量=和考虑雨强的超渗式关系曲线形式。
这里采1.2制作方法1.2.1前期影响雨量a P 的计算 A P 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 若前一个时段无降雨时，即01=-t P ，则....................1,,-=t a t a KP P (2)式中：K 为土壤含水量衰减系数；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。
K 值可按下式计算：1p E K WM=-(3)1.2.2降雨径流相关图的绘制根据计算出的流域平均降雨量P 和P 所产生的径流量R ，以及相应的前期影响雨量a P ，便可建立降雨径流相关图。
由式),(a P P f R =建立起来的三变数降雨径流相关图的步骤如下：根据已知模型参数b 、WM ，首先计算a 、WMM ，然后分别算出在不同的W 0（相应于Pa 按等差序列设定，如0、10、20、30、……、120mm ）和P 下的R 。
与流域蓄水量W 相对应的纵坐标a 为11*[1(1)]+=--b W a WMM WM (4)1=+WMMWM b (5)当a P E WMM +-<时1()()1ba P E R P E WM W WM WMM ++-⎛⎫=---+- ⎪⎝⎭ (6)当a P E WMM +-≥时()()R P E WM W =---(7)1.3实时预报方法根据降雨过程及降雨开始时的a P ，首先累计各时段的降雨过程，在图上查出累计的净雨过程，然后将累计的净雨过程，两两相减，得到各时段的降雨所对应的时段净雨。
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。
水文预报重点总结一、选择题 二、填空 三、简答 四、计算 五、综合分析第2章 降雨产流量预报1.降雨径流预报：研究流域内一次降雨将产生多少径流量、径流量的时程分配及径流成分的划分。
2.3.两种产流方式特点和区别: 蓄满产流:1）概念：在湿润及半湿润地区，植被较好，表土的下渗能力很强，一般的雨强难以超过。
由于湿润，地下水位较高，包气带缺水量不大，易于被一次降雨所满足。
这种产流方式的特点是降雨与总产流量的关系只决定于前期土湿，与雨强无关，叫做蓄满产流。
单点产流公式： 2）基本原理：任一地点上，土壤含水量达蓄满（即达田间持水量）前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土壤蓄满后，其后续降雨量全部产生径流。
超渗产流:1）概念：在我国干旱地区，特别在植被较差处，雨量稀少，地下水埋藏深，且包气带下部常为干。
由于包气带缺水量大，一般降雨不可能使包气带达到田间持水量。
但植被差，土质贫瘠，下渗能力低。
产流的方式主要是雨强超过渗强而形成地面径流，成为超渗产流：当当 有些地区产流方式比较复杂，表现出过渡性，蓄满及超渗兼有。
2）基本原理：当PE<=F ，RS=0，当PE>=F ，RS=PE —F ，一般，干旱地区降雨强度大，历时短，E 可忽略，PE 可由P 代替。
0()R P E WM W =---:,0;s g i f R i f R >=-=:0s g i f R R <==4.蒸发关系概化：流域蒸散发有：土壤蒸发E S (影响最大)、植物散发E PL 、水面蒸发E W 流域蒸发影响因素：（1）气象要素：太阳辐射、气温、风速、湿度、水汽压等;（2）植被覆盖：覆盖率、植被种类、植被生长季节等;（3）地貌特征：水面、陆面、都市区、朝阳坡、背阴坡;（4）土质：沙地、粘土、土质空隙度等; （5）土湿5.一层、三层蒸发模型：一层蒸发模式：E S =E S (E P ，W)三层蒸发模式：上土层（EU, WU,WUM ）蒸发量：EU=E P下土层（EL, WL,WLM ）蒸发量：EL=E P .WL/WLM 深土层（ED, WD,WDM ）蒸发量：ED=C.E P 土壤蒸发量：E=EU+EL+ED (同时刻相加） 1)当WU+P>=E P ,EU=E p ,EL=0,ED=0;2)当WU+P<E P , WL>=C.WLM,EU=WU+P,EL=(E P -EU)*WL/WLM,ED=0; 3)当WU+P<E P , C.(E P -EU)<=WL<C.WLM, EU=WU+P,EL=C*(E P -EU),ED=0; 4)当WU+P<E P , WL<C.(E P -EU),EU=WU+P,EL=WL,ED=C*(E P -EU)-EL. 6.K 值的确定：K C （蒸散发折算系数：E P ＝K C *E 0）：反映水面与陆面蒸发的差异K 1；反映水面与陆面所在地理位置差异K 2；E 0如是器皿蒸发量，反映器皿与水面差异K 3。
水文预报重点总结一、选择题 二、填空 三、简答 四、计算 五、综合分析第2章 降雨产流量预报1。
降雨径流预报：研究流域内一次降雨将产生多少径流量、径流量的时程分配及径流成分的划分. 23。
两种产流方式特点和区别: 蓄满产流:1）概念：在湿润及半湿润地区，植被较好,表土的下渗能力很强，一般的雨强难以超过。
由于湿润,地下水位较高,包气带缺水量不大,易于被一次降雨所满足.这种产流方式的特点是降雨与总产流量的关系只决定于前期土湿,与雨强无关，叫做蓄满产流。
单点产流公式： 2）基本原理：任一地点上，土壤含水量达蓄满(即达田间持水量）前，降雨量全部补充土壤含水量，不产流；当土壤蓄满后，其后续降雨量全部产生径流。
超渗产流:1）概念：在我国干旱地区，特别在植被较差处，雨量稀少,地下水埋藏深，且包气带下部常为干。
由于包气带缺水量大，一般降雨不可能使包气带达到田间持水量.但植被差，土质贫瘠，下渗能力低。
产流的方式主要是雨强超过渗强而形成地面径流,成为超渗产流：当当 有些地区产流方式比较复杂，表现出过渡性,蓄满及超渗兼有。
2）基本原理：当PE 〈=F ，RS=0,当PE>=F ，RS=PE —F ，一般，干旱地区降雨强度大,历时短，E 可忽略,PE 可由P 代替.0()R P E WM W =---:,0;s g i f R i f R >=-=:0s g i f R R <==4。
蒸发关系概化:流域蒸散发有：土壤蒸发E S （影响最大）、植物散发E PL 、水面蒸发E W 流域蒸发影响因素：（1）气象要素：太阳辐射、气温、风速、湿度、水汽压等；(2）植被覆盖：覆盖率、植被种类、植被生长季节等；(3)地貌特征：水面、陆面、都市区、朝阳坡、背阴坡；(4)土质:沙地、粘土、土质空隙度等； （5)土湿5.一层、三层蒸发模型：一层蒸发模式：E S =E S (E P ,W ）三层蒸发模式：上土层（EU, WU,WUM ）蒸发量：EU=E P下土层(EL, WL ，WLM)蒸发量：EL=E P .WL/WLM 深土层（ED ， WD,WDM ）蒸发量：ED=C.E P 土壤蒸发量：E=EU+EL+ED （同时刻相加） 1)当WU+P 〉=E P ，EU=E p ，EL=0，ED=0;2）当WU+P<E P ， WL 〉=C.WLM ，EU=WU+P,EL=（E P -EU ）*WL/WLM ，ED=0; 3)当WU+P 〈E P ， C 。
第二章 降雨径流相关预报
在现代水文预报中，虽然大量使用流域水文模型，例如新安江模型、萨克门托模型、水箱模型和陕北模型等进行流域降雨径流预报。
但是，不少生产单位，尤其是一些大型水库的管理单位，他们在长期的工作实践中已建立了一套适合于当地实际情况的经验性降雨径流预报方案。
2.1 降雨径流相关图的形式
降雨径流经验关系曲线有各种形式，一般有产流量(f R =次雨量P ，前期影响雨量a P ，季节，温度)、)(0Q P f R a ，洪水起涨流量前期影响雨量=和考虑雨强的超渗式关系曲线形式。
这里介绍国内普遍使用的产流量与降雨量和前期影响雨量三者的关系，即R P P a ~~相关图。
图2-1 降雨径流相关图
使用R P P a ~~关系曲线进行净雨量计算一般有两种处理途径：一种是根据洪水初期的a P 值，把时段雨量序列变成累积雨量序列，用累积雨量查出累积净雨，由累积净雨再转化成时段净雨量序列；另一种方法是根据时段降雨序列资料直接推求时段净雨序列。
第一种方法的缺点是在整个洪水过程中，使用一条
R P ~曲线，
没有考虑洪水期中a P 的变化。
而后者的不足是，当时段取的过小时，一般时段雨量不大，推求净雨时的查线计算易集中在曲线的下段。
两种方法的结
果存在差别，至于何者更接近实际也很难断言。
2.2 前期影响雨量a P 的计算
A P 由前期雨量计算，也称前期影响雨量，是反映土壤湿度的参数。
其计算公式为
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 (2-1)
若前一个时段无降雨时，即01=-t P ，则
1,,-=t a t a KP P (2-2)
式中：K 为土壤含水量衰减系数，对于日模型而言，一般地取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(2-1)和(2-2)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 (2-3)
将式(2-3)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 -----+++++= (2-4)
式(2-4)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。
用m I 表示流域最大损失量，在数值上等于流域蓄水容量。
以mm 表示，通常mm 100~60≈m I 。
当计算的m a I P >时，则以m I 作a P 值计算，即认为，此后的降雨量P 不再补充初损量，全部形成径流R 。
当计算时段长h 24≠∆t 时，土壤含水量衰减系数K 应该用下式换算
N KD K /1= (2-5)
式中：t N ∆=/24，KD 为土壤含水量日衰减系数，K 为计算时段是t ∆小时的土壤含水量衰减系数。
2.3 降雨径流相关图的绘制
根据计算出的流域平均降雨量P 和P 所产生的径流量R ，以及相应的前期影响雨量a P ，便可建立降雨径流相关图。
显然，a P 是影响降雨径流关系最主要的因素，因为流域的产流决定于非饱和带的物理特性，而前期影响雨量的物理含意是土壤含水量，它反映了非饱和带土壤的物理性质，但它不是唯一的因素，在有些情况下，其它因素不可忽略。
除了前期影响雨量以外，季节、降雨历时、流域平均雨强等也不同程度地影响着降雨径流关系。
由式),(a P P f R =建立起来的三变数降雨径流相关图，如图2-2所示。
由于结构简单，使用方便，且能满足精度上的要求，所以被广泛地应用于雨洪径流预报。
图2-2 诅河猴子岩流域降雨径流相关图
由式),(a P P f R =建立起来的三变数降雨径流相关图具有下列共同特点：
(1) 当P 一定时，a P 越大，R 也就越大，所以a P 等值线呈左小右大。
(2) a P ＝0线的延线交P 的截距为m I ，0≠a P 线的延线交P 的截距为D (流域土壤缺水量).
(3) 在P 和R 取同一比例时，m a I P =线与横坐标的夹角略大于45度线。
(4) 由于超渗产流和局部蓄满产流，也就是说，末满足流域平均土壤缺水量就产流，因此曲线下端曲率较大，上端由于土壤渐趋饱和而逐渐趋于直线且与m a I P =平行。
(5) 在同一流域平均径流深R 下，a P 越小产流面积就越小，所需的雨量就越大，因此曲线下端的曲率随着a P 的减小而增大。
(6) 在同一a P 情况下，P 越大，径流系数α越大。
在点绘三变数降雨径流相关图时，应考虑上述特点来定线。
2.4 相关图推流计算
用R P P a ~~相关图作流域降雨径流计算的步骤是：首先摘录每条R P ~曲线的各点坐标，把R P P a ~~曲线坐标和土壤含水量衰减系数K 、土壤最大损失量m I 、计算时段长t ∆以及计算开始时的前期影响雨量a P ，作为模型参数输给机瞬程序中的相应变量，然后根据时段降雨序列计算出每个时段的净雨量。
2.5 计算实例
已知黄河流域伊河上陆浑至龙门镇区间流域面积为18262km ，现得到其R P P a ~~曲线的坐标点。
已知降雨过程为
12.3 27.5 44.7 40.0 34.0 13.2 9.4 6.4 19.8 6.2
2.6 4.2 2.8 4.6 9.2 4.8 8.5 6.5 6.8
求得径流过程为
0.6 2.9 10.7 23.4 31.9 13.2 9.4 6.4 19.8 6.2
2.6 4.2 2.8 4.6 9.2 4.8 8.5 6.5 6.8。
