水文預報多媒體課件

《水文預報》課程多媒體課件揚州大學水利科學與工程學院二0一0年九月

在《水文學原理》課程中我們曾經(jīng)介紹過：根據(jù)研究任務的不同，水文學可以分為以下幾門學科：水文學

其中水文分析與計算和水文預報都是解決“預報”性質(zhì)的任務，有其統(tǒng)一的一面，但是另一方面，由于它們所提供的預見期極不相同，水文計算要求預估未來幾十年甚至上百年的情況；而水文預報通常只能預報未來幾天或一個月的情況，當然長期水文預報的預見期一般不超過一年。因而使兩者有所區(qū)別，從而形成了水文與水資源工程專業(yè)的兩門專業(yè)課程：水文預報；水文分析與計算。其中水文預報課程主要是利用水文現(xiàn)象變化的確定性規(guī)律來解決實際問題；而水文分析與計算課程主要是利用水文現(xiàn)象變化的統(tǒng)計規(guī)律來解決實際問題。課程概況及主要內(nèi)容

水文預報是水文與水資源工程專業(yè)的一門專業(yè)課，是研究分析、運用水文規(guī)律，預報未來水文情勢的一門應用學科。內(nèi)容以河流、水庫短期洪水預報常用的相應水位、流量演算、降雨徑流和水庫水位流量預報的基本原理和方法為主。主要內(nèi)容有：一、河段洪水預報二、降雨產(chǎn)流量預報三、流域匯流預報四、實時洪水預報五、降雨徑流流域模型七、水庫水文預報八、水文預報誤差和精度評定六、枯季徑流預報與旱情分析第一章緒論

在緒論中主要介紹以下幾個方面的內(nèi)容：

1、水文預報的任務和內(nèi)容；2、水文預報的作用；3、我國的水文情報預報工作及預報技術(shù)的發(fā)展；4、水文預報的學習方法一、水文預報的任務和內(nèi)容

水文預報——是對自然界各種水體未來的水文現(xiàn)象及其變化進行預報。它的任務就是分析研究水文現(xiàn)象的演變規(guī)律和水文預報技術(shù)、預報方法，從而迅速地、準確地提供水文現(xiàn)象的定量或定性預報。所以水文預報的內(nèi)容是相當廣泛的。

按水體在地球上所處空間位置的不同水文預報可分為：

海洋水文預報陸地水文預報

而陸地水文預報又以預報對象的不同可分為：

徑流預報冰情預報泥沙預報水質(zhì)預報臺風暴潮預報與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的墑情預報

水文預報按預見期的長短可分為：

短期水文預報中長期水文預報

短期水文預報——是指預報的現(xiàn)象正在發(fā)生或出現(xiàn)過程中所作的預報。（降雨徑流預報）

我國是以雨洪徑流為主的國家，以短期的雨洪徑流預報的開展最普遍。所以本教材根據(jù)我國的實際情況和教學大綱的要求，也以此為主要內(nèi)容。

而短期的雨洪徑流預報包括：河段洪水預報、降雨徑流預報、水庫水位流量預報。短期雨洪徑流預報包括

所以將主要介紹本教材的第二章、第三、第四章、第五章、第十章；而第六章、第七章、第八章僅作一般介紹。

二、水文預報的作用

水文預報是為國民經(jīng)濟和水利建設服務的一項基本工作，在以下三個方面起著很重要的作用：

防汛抗旱合理利用水資源充分發(fā)揮工程效益

1、水文預報在防汛斗爭中起著耳目和參謀作用。

2、水文預報不僅在防洪中是不可缺少的，對已建成的水利工程的管理運用也是不可缺少的，只有依靠水文預報，才能做到在各用水部門及地區(qū)之間合理分配水資源，取得最大的社會經(jīng)濟效益。

3、水文預報還從多方面直接為國民經(jīng)濟、國防部門服務。

隨著社會主義經(jīng)濟建設的發(fā)展和水資源的開發(fā)利用、保護工作的不斷深入，水文預報將應用得更為廣泛，其作用也將更加明顯。

目前我國防洪體系的建設中水文預報所占據(jù)的位置愈來愈突出。防洪體系建設

因為我國現(xiàn)行的治水政策有了重大的調(diào)整：

從傳統(tǒng)工程水利→資源水利轉(zhuǎn)變；從傳統(tǒng)水利→現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變。三、我國的水文情報預報工作及預報技術(shù)的發(fā)展

我們通常所說的水文情報預報工作（簡稱水情工作）包括兩部分：已出現(xiàn)的水文情況的報汛工作；未來水文情況的預報工作。而第一部分工作是后一部分工作的基礎。因為預報必須根據(jù)已出現(xiàn)的水文、氣象情況來推斷，因此報汛工作是開展預報工作必不可少的依據(jù)。

現(xiàn)在從中央到各?。ㄊ?、自治區(qū)）、各大流域機構(gòu)、各水利水電工程單位都成立了防汛指揮機構(gòu)，建立了水情自動測報系統(tǒng)和防洪決策支持系統(tǒng)，在設備、技術(shù)、方法上及技術(shù)隊伍與水平上，都有了很大發(fā)展和提高。

我國的水文預報工作是從解放初期開始的，從一開始我國的水文工作者就注意學習國外的經(jīng)驗，并結(jié)合我國的具體情況加以研究和利用，經(jīng)過多年實踐，對于一些常用方法，如相應水位（流量）法、流量演算法、單位線法，都從物理成因依據(jù)上作了深入的探討，并作出適合我國水文特點的改進。多年來，在對從國外引進的水文流域模型進行研究的同時，提出了符合我國特點的流域水文模型，并通過實踐不斷加以改進和完善--------新安江模型。

系統(tǒng)理論及其數(shù)學模型以及計算機技術(shù)的發(fā)展，為水文預報方法開辟了一條廣闊的應用技術(shù)途徑。這種宏觀的系統(tǒng)分析方法與微觀的成因分析的方法相結(jié)合將會是現(xiàn)代水文預報技術(shù)一個新的發(fā)展方向。四、水文預報的學習方法

水文預報是研究和運用水文規(guī)律，預報未來水文情況的一門應用性學科。分析研究水文現(xiàn)象的演變規(guī)律，就能找到相應的預報方法。水文現(xiàn)象的演變具有確定性的規(guī)律，也具有統(tǒng)計性規(guī)律。根據(jù)水文現(xiàn)象的確定性的規(guī)律就可以采用成因分析的方法；根據(jù)水文現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律就可以在成因分析的基礎上采用統(tǒng)計相關(guān)的方法。目前這兩種方法在水文預報中的應用也各有側(cè)重，并不截然分開。例如對于短期洪水預報則主要采用成因分析的方法，并輔以數(shù)理統(tǒng)計法。對于中長期預報則以統(tǒng)計相關(guān)法為主。所以學習水文預報，就是學習對水文規(guī)律的分析計算原理和方法，以便結(jié)合具體流域、河段或水庫的條件，編制水文預報方案和運用方案作預報。為此通過學習不僅需要掌握水文預報所闡述的基本原理和方法，還要學會對本專業(yè)各門課程知識的綜合運用，培養(yǎng)分析問題的能力。另外整個水文預報科學是人們在實踐中對水文規(guī)律本質(zhì)認識的步步深入發(fā)展起來的（因為水文規(guī)律是許多因素綜合影響的產(chǎn)物）。所以在學習水文預報的過程中要勤于思考、敢于創(chuàng)新。第二章河河段洪水預報報河段洪水預報報——在洪水發(fā)生的的過程中，根根據(jù)河段上斷斷面剛剛出現(xiàn)的洪水情情況（用水位位或流量表示示），來預報報下游斷面將將要出現(xiàn)的洪水情況（（水位或流量量）。常用的河段洪洪水預報方法法有：相應水位（流流量）法流流量量演算法第一節(jié)洪洪水波概述一、洪水波的的形成和運動動降雨后，流域域內(nèi)產(chǎn)生的徑徑流向河網(wǎng)匯匯集，流域各各處的降水和和產(chǎn)流通常是不均勻勻的，注入河河網(wǎng)的水量也也不相同。在徑流大量集集中的河段，河槽內(nèi)水水量迅速增加加形成洪水波波，增加的水水量向下游傳傳播，稱為洪水波的運運動。ABCD（1）波體：在原穩(wěn)定流水水面上增加（（附加）的水體，如ABCDA。（2）波峰：波體輪廓線上上的最高點（（水深最大的點B）。（3）波高：波體輪廓線上上的波峰相對對于穩(wěn)定流水水面的高度。。如BD（4）波前：以波峰為界，，波峰之前的的稱為波前。。如BCDB（5）波后：以波峰為界界，波峰之后后的稱為波后后。如BADB（6）波長：波體與穩(wěn)定流流水面交界的的水流方向的的長度稱為洪洪水波波長。。如AC（7）附加比降：：洪水波水面相相對于穩(wěn)定流流水面的比降降。附加比降降可近似地用用洪水波的水面比降和穩(wěn)穩(wěn)定流水面比比降的差值來來表示。即附加比降可正正可負，漲洪洪時，即對于于波前，附加加比降為正；；落洪時，即即對于波后，，附加比降為為負。（8）位相：洪水波輪廓線線上的每一點點都占據(jù)一定定的相對位置置，這就是洪洪水波位相的的概念。（9）相應流量（（傳播流量））：由水力學可知知，洪水波的的每一個位相相都相應于一一定的流量，，這種相應于于一定位相的的流量稱為相相應流量，又又稱傳播流量量。（10）波速：洪水波波體上上某一位相點點沿河道的運運動速度稱為為該位相點的的波速，或者者說相應流量量沿河道的運運動速度即為為波速。洪水波流經(jīng)測測站斷面時，，首先通過斷斷面的是波前前部分，此時時斷面水位持續(xù)續(xù)上升，至至波峰到達達斷面出現(xiàn)現(xiàn)洪峰水位位為止，接接著是波后后部分通過，，水位逐漸漸下降，在測站斷面面處可測到到一個從漲漲到落的洪洪水過程。洪水波的波波前部分相相當于過程程線的漲洪洪段，波后后部分相當當于落洪段，，波峰通過過時出現(xiàn)洪洪峰。因此測站的的實測水位位（流量））過程線的形狀狀可以大體體反映在河河段中傳進進的洪水波波形狀。如果在河段段上下游斷斷面都來測測定Z～t并繪制在同同一張圖上上，即可看出洪水水波在無支支流河段上上傳播時，，形狀會發(fā)發(fā)生變化，，即發(fā)生洪水波的變形形。而洪水波的的變形表現(xiàn)現(xiàn)為兩種形形態(tài)：即洪水波的的展開與扭曲。展開：表現(xiàn)為洪水水波在傳播播的過程中中，波長不不斷增加，，波高不斷減小。扭曲：表現(xiàn)為洪水水波在傳播播的過程中中，波前部部分不斷縮縮短，而波后部分將將不斷增長長，即波峰峰不斷超前前。二、洪水波波變形的原原因經(jīng)過分析，，發(fā)現(xiàn)造成成洪水波變變形的原因因有以下三三個方面。。1、洪水波本本身的水力力特性（或或水流自身身的水力特特性）這是內(nèi)因。。由于在流域域各處匯入入河槽形成成洪水波的的徑流是隨隨時間不斷變化化的，洪水水波屬于非非恒定水流流。2、洪水波傳傳進的邊界界條件——河段特性邊界條件是是指河底比比降、河床床糙率、過過水斷面的的形態(tài)及其其沿程變化、沿岸岸地形、土土壤性質(zhì)及及水文地質(zhì)質(zhì)條件。這是造成洪洪水波變形形的外因，它使出現(xiàn)在在不同河段段的洪水波波變形呈現(xiàn)現(xiàn)各自的特特點。3、河段旁側(cè)側(cè)的入流除了以上三三方面的原原因以外，，當河段內(nèi)內(nèi)有引水或或分洪，河河段下游有回水或或潮波頂托托等，都會會造成洪水水波的變形形。綜上所述，，造成河段段中洪水波波變形的原原因既有內(nèi)內(nèi)因，也有有外因。內(nèi)因是洪水水波本身的的水力特性性；外因是是河段特性性、底水、、區(qū)間入流流、引水或分洪洪、河段下下游有回水水或潮波頂頂托等。三、洪水波波運動的基基本方程與與洪水波的的分類在無旁側(cè)入入流的河段段，洪水波波的演進與與變形可以以用圣維南南方程組描描述。關(guān)于于洪水波的分分類主要是是依據(jù)動力力方程中各各項作用力力的對比關(guān)關(guān)系?？蓪⒑樗ǚ址譃樗念悾哼\動波、擴擴散波、慣慣性波以及及動力波。。1、運動波：：忽略慣性項項以及附加加比降項。。其水位流流量關(guān)系為為單值關(guān)系系，其相應流量在在傳播過程程中不發(fā)生生衰減，即即不發(fā)生坦坦化變形，，但會發(fā)生生扭曲變形形。這種洪水波波通常發(fā)生生在河流上上游和河底底比降較大大的山區(qū)性性河流。2、擴散波：：忽略慣性項項。其水位位流量關(guān)系系為繩套曲曲線，其相相應流量在在傳播過程中發(fā)生生衰減，即即有坦化變變形，又有有扭曲變形形。它是一一般河流中中常見的洪洪水波形式。3、慣性波（（又稱重力力波）：忽略和和，，只只考慮慣性性項和附加加比降項。。在水庫中的洪洪水波可看看成是慣性性波。4、動力波：：動力方程中中的任何一一項都不能能忽略。對對于河流的的中下游以以及平原河道，由由于較較小，，附加比降降和慣性影影響相對較較大，不能能忽略任何何一項，需需要用動力波求求解洪水波波運動。第二節(jié)相相應水位位（流量））法相應水位（（流量）法法是大流域域的中下游游河段廣泛泛采用的一一種河段洪洪水預報的的方法。一、相應水水位（流量量）法的依依據(jù)洪水波在傳傳播的過程程中會發(fā)生生展開和扭曲變形，正是是由于產(chǎn)生生變形，使河段上下游站站的洪水過過程具有相相應而又不不相同的現(xiàn)現(xiàn)象。利用這種現(xiàn)現(xiàn)象可以由由已知的河段上游游站的洪水水過程來預預報下游站站的洪水過過程。另外外在實際預預報時，并并不需要預報整整個洪水波波在某一時時刻沿程的的水力要素素，只要根根據(jù)上游站站某時刻已已出現(xiàn)的水位（（流量），，來推求下下游站未來來某時刻的的水位（流流量）。由由此引出相應水位（流量量）的概念念。相應水位（（流量）——沿河傳進的的洪水波的的某一個位位相點，先先后經(jīng)過河河段上下游游站時所測測得的水位位或流量。。相應流量量在傳播的的過程中要要發(fā)生變化化，并引起起相應水位的變變化。因此此在外界條條件不變的的情況下，，研究相相應水位關(guān)關(guān)系的實質(zhì)質(zhì)是研究其其相應流量量在河段傳傳播過程中中流量值和和傳播速度度值的變化化規(guī)律，而而造成洪水水波變形的內(nèi)因和和外因是造造成相應流流量及其傳傳播速度變變化的原因因。也就是是要分析造造成洪水波變形的的具體原因因。如果洪水波波在傳進的的過程中沒沒有展開，，即各位相相水流斷面面的流量沒沒有衰減，，屬于運動波波傳進，并并且河段沒沒有旁側(cè)入入流，則上上下游相應應流量的關(guān)關(guān)系為：如果洪水波波屬于擴散散波傳進，，但無區(qū)間間入流，則則洪水波各各位相的流流量沿程發(fā)發(fā)生衰減。在在退水期，，因漲水期期滯蓄在河河槽中的水水量泄出，，又可能使使流量在傳傳進的過程中逐漸漸加大，所所以上下游游相應流量量的關(guān)系為為:實際上，河河段旁側(cè)總總是有區(qū)間間入流的。。若計及區(qū)區(qū)間入流，，那么上式式就變?yōu)椋海簩τ诤佣蔚牡纳嫌握静徊恢挂粋€的的多支流河河段，若不不計各河來來水的相互互干擾頂托托作用，可將將上游各站站流量組合合為合成流流量，作為為只有一處處入流來處處理，仍按按（3）式可寫為：：相應水位（（流量）法法就是以上上面各式為為物理依據(jù)據(jù)，用上下下游站的實實測流量或或水位資料建建立相關(guān)關(guān)關(guān)系的方法法。這種相相關(guān)關(guān)系可可表示為：：這種方法只只著眼于洪洪水波某一一位相水流流斷面的流流量變化，，并用相關(guān)關(guān)關(guān)系來表表示，因此這這種方法是是經(jīng)驗性的的，不能符符合嚴格的的水量平衡衡關(guān)系。二、相應水水位（流量量）法在實際工作作中，用相相應水位（（流量）法法預報需要要解決兩個個問題：1、下游站水水位（流量量）的預報報；2、上下游站站之間傳播播時間的預預報。要解決第一一個問題除除如何處理理主要影響響因素外外，還必須須考慮水位位流量關(guān)系對相相應水位的的影響，要解決第二二個問題必必須解決傳播時間的的確定。是相應水位位（流量））在河段中中的傳播時時間。它是是預報方案案的預見期期，取決于點波速和和河段長，，即。。其中反反映洪水水波變形的的速率，它它與斷面平平均流速V有一定的關(guān)關(guān)系。；；在實際工作作中，常從從實測的上上、下游站站洪水過程程線中摘取取同位相的的特征點（峰、谷、、漲落率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點），，計算其在在上、下游游站先后出出現(xiàn)的時間間差，作為為相應流量的實際際傳播時間間。對于運動波波，可建立立相應流量量與的的關(guān)系系。對于擴擴散波，可可以在此關(guān)關(guān)系中加入反映洪水水波變形的的主要因素素為參數(shù)，，建立三變變數(shù)的相關(guān)關(guān)圖。它的的基本形式式為：當需要預報報水位時，，同樣可以以建立上、、下游站經(jīng)經(jīng)驗關(guān)系，，它的基本本形式為：：三、無支流流河段的相相應水位（（流量）預預報無支流河段段——是指上下游游兩站之間間無較大支支流匯入，，并且區(qū)間間來水量與與上游來水量量的比值比比較小的河河段。（一）相應應洪峰水位位（流量））預報進行相應洪洪峰水位（（流量）預預報時所依依據(jù)的經(jīng)驗驗相關(guān)關(guān)系系的基本形形式為：由此可以看出，，解決相應洪峰峰水位（流量））預報的關(guān)鍵是是如何處理洪水水波變形的內(nèi)因和和外因?qū)ο鄳唬ǎ髁浚┑挠绊戫憽?、上、下游站相相應洪峰水位（（流量）關(guān)系適用條件——洪水波變形不顯顯著（即不不大），區(qū)區(qū)間入流影響不不大（即較?。?，河道斷斷面穩(wěn)定的河段段。此種情況的洪水水波近似地屬于于運動波。此時相應水位（流量）關(guān)關(guān)系為單一直線線（或曲線）。。制作預報方案時時就是采用上、、下游站的實測的水位（（流量）過程線線建立兩變數(shù)的的相關(guān)圖，其經(jīng)驗相關(guān)關(guān)系系的形式為：2、以下游站同時時水位為參數(shù)的的上、下游相應應水位（流量））關(guān)系（即下游站同時水位參數(shù)法）在前面曾經(jīng)介紹紹過，解決相應應洪峰水位（流流量）預報的關(guān)關(guān)鍵是如何處理理洪水波變形的內(nèi)因和和外因。。目前常用的方方法是用下游同同時水位來來反映它們的影響，建立以以下游站同時水水位為參數(shù)的三三變數(shù)的相關(guān)圖圖。其具體形式式為：式中為為下游站同同時水位，它是是指與河段上游游站t時刻水位同同時時出現(xiàn)的下游站水位。。那么能否反映映、的的影影響呢？下面就就介紹以下游站站同時水位為參數(shù)的作用。。（1）反映洪水波變變形的內(nèi)因上下（2）反映洪水波變變形的外因特點：用下游同同時水位同時反反映洪水波變形的內(nèi)因和和外因的影響。。3、以上游站水位位（流量）漲差差為參數(shù)的上、、下游站相應水水位（流量）關(guān)關(guān)系（即漲差法）上游站漲差——是指上游站在某某一段時間內(nèi)的的水位（流量））變化值。漲水水為正，落水為負負。上游站在一一定時間內(nèi)的水水位（流量）漲漲差，可以表示示為：或從上圖中可以看看出，下游站的的與與、、有有關(guān)，其關(guān)關(guān)系式的形式為為：特點：反反映了洪水波波變形內(nèi)因的影影響。同時也也和前面面所講的一樣反反映了連續(xù)外界條條件變化區(qū)間入入流等的作用，，即洪水波變形形的外因。這樣樣就將洪水波變形的內(nèi)因和和外因分開來了了，物理概念比比較清楚。上面所說的上游游站漲差是指在在傳播時間內(nèi)的的漲差，但是如如果上、下游站站間距過長，其洪峰傳傳播時間大于上上游站的漲洪歷歷時，則上游站站出現(xiàn)洪峰時，，下游站還未起漲，這在陡陡漲陡落的山區(qū)區(qū)性河流中是常常見的，這時可可以采用總漲差法。值得指出的是，，從洪峰特征點摘摘取的傳播時間間，常常精度不不高。這一方面面是由于洪峰附近水水位的變化甚小小，決定洪峰出出現(xiàn)時間的誤差差較大，而更重重要的是受到區(qū)間入流的干干擾使摘取不準準，致使傳播時時間曲線難以確確定。（二）洪水水位位（流量）過程程預報關(guān)于洪水水位（（流量）過程預預報所采用的方方法以及常用的的參數(shù)基本上和和洪峰水位（流量）預預報方法相同。。但是從洪水過過程線上摘取相相應水位（流量量）值（除峰、谷、轉(zhuǎn)折點點外）比較困難難，在實際工作作中常采用以下下的方法。1、洪波展開法假定：洪水波的的展開量與洪水水的漲（落）水水變幅成正比。。將上、下游站洪洪水的總漲（落）差差作對應等分，，上、下游站的的對應等分點水水位即看作為相相應水位，其時間差即為傳傳播時間。據(jù)此此摘取的相應水水位與傳播時間間即可建立預報報曲線。在實際工作中，，常以河段平均均傳播時間來來摘取上上、下游站的相相應水位，所建立的預報方案案的一般形式為為：也可以用時段水水位漲差為參數(shù)數(shù)建立預報方案案，其關(guān)系式為為：也可以將上式中中的時段水位漲漲差換為時段流流量漲差建立預預報方案。2、取常數(shù)的方方法四、有支流河段段的相應水位（（流量）預報對于兩站之間有有較大支流匯入入的河段，如果果支流上有測站站可以控制區(qū)間間面積的大部分來水，，那么可以制作作有支流河段的的相應水位（流流量）預報方案案。為了簡便，常假定干、支流流洪水波互不干干擾，下游站洪洪水過程是由相相互獨立的上游游站各河洪水波傳進和和疊加而成。所以預報的原理理和方法與無支支流河段相同。。（一）上游合成成流量與下游站站相應水位（流流量）關(guān)系（即合成流量法法）合成流量法——是將上游站的流流量，按它們到到下游站的傳播播時間錯開相加加，表示合成后的流流量同時到達下下游站，從而建建立合成流量與與下游站相應水水位（流量）的相關(guān)關(guān)圖進行預報，，其關(guān)系式為：：或合成流量法的關(guān)關(guān)鍵是值值的確定，在在實際工作中常常用的確定方法法有兩種：1、按上、下游站站實測的斷面流流速資料分析計計算波速，，則2、試錯法：根據(jù)據(jù)實測資料假定定各個值值，計算，，并點繪繪～的的關(guān)系系曲線，若點據(jù)據(jù)比較密集，所所假定的各個值值即為所求，否否則重新假定值值，直直到滿意為止。。也可在合成流量量相關(guān)圖中加入入下游同時水位位作參數(shù)以反映映區(qū)間來水量和和值的影響。即式中的為為預見期，合合成流量法的預預見期取決于值值中的最最小值。由于干干流來水量往往往大于支流，實實際工作中多以以干流的值值作為預見見期。如果支流流的值小小于該值值，求合成流流量時支流的相相應流量還需預預報。（二）以支流水水位為參數(shù)的上上、下游站相應應水位（流量））關(guān)系在有支流河段上上，常取支流（（一般取其中影影響較大的一、、二條支流）的的相應水位（流量）為為參數(shù)，其關(guān)系系式一般為：第四節(jié)現(xiàn)時時校正法現(xiàn)時校正法——是指利用已出現(xiàn)現(xiàn)的預報誤差和和水情變化趨勢勢來校正未來預預報值的方法。用任何方法預報報任何水文要素素都可以進行現(xiàn)現(xiàn)時校正，這是是作業(yè)預報的一種補充手段，，可以提高預報報值的精度，在在實際工作中是是常用。一、現(xiàn)時校正的的方法AB現(xiàn)時校正最簡單單的方法是直接將已出現(xiàn)現(xiàn)的預報誤差移移用來確定校正正值的，但是在實際工作作中一般不這樣樣做。不論是簡簡單的移用已出出現(xiàn)的誤差，還還是人為地修正正處理，這種校正都是根根據(jù)水文現(xiàn)象變變化趨勢具有一一定的連續(xù)性，，因而誤差可以以按趨勢外延來來進行的。二、現(xiàn)時校正的的途徑對預報值進行現(xiàn)現(xiàn)時校正的途徑徑有三個方面：：1、改變原方案，，采用另一個更更合理的方案重重新預報。2、校正原方案中中的參數(shù)，用校校正后的方案重重新預報。3、對由原方案所所作出的預報值值進行誤差校正正?，F(xiàn)時校正的手段段有，，而計算機校正正是通過建立預預報模型來進行的。所謂預報報模型就是對預預報方案選配數(shù)數(shù)學方程，用以以描述各要素之之間的定量關(guān)系。在進行人工校正正時，除了改變變方案外，不論論第二或第三種種途徑，都是根根據(jù)當時的水文現(xiàn)象變變化趨勢作經(jīng)驗驗校正的。而聯(lián)聯(lián)機預報就要由由計算機按事先先設計的計算程序來進行的的。相應水位（流流量）法是求求解不穩(wěn)定流流水力要素的的一種簡化方方法。相應水位（流量）法的的預報方案采采用了相關(guān)圖圖的形式，克克服了洪水波波在傳進的過過程中相應水位（流量））的變化量難難以確定的困困難。該方法的優(yōu)點點：使用方便，有有明確的預見期，當用于于外界條件變變化較小的河河段時（例如區(qū)間入入流小、斷面面沒有沖淤變變化、沒有變動動回水影響）），常取得良好的的效果。該方法的缺點點：只著眼于洪水水波上某些特特征點在傳進進中的變化，，用大量實測測資料的統(tǒng)計計相關(guān)形式來來表示其變化化規(guī)律，不能嚴格地符符合水量平衡衡原理，尤其是采用的的洪水傳播時時間與實際的的傳播時間有有較大的出入入時，所摘錄錄的相應水位位（流量）就就失去了原來來相應的意義義。為了克服這些些缺點，對于受附加比比降影響的擴擴散波，就可可以用求解不不穩(wěn)定流水力力要素的另一一種簡易方法法——流量演算法。。第五節(jié)流流量演算法流量演算法——利用河段中的的蓄泄關(guān)系與與水量平衡原原理，將上游游站的流量過過程演算為下游游站流量過程程的方法。這種方法實際際上是用水量量平衡方程式式代替連續(xù)方程式，用槽槽蓄曲線近似似地代替動力力方程式，將將兩個方程式式進行聯(lián)解，，就是河道不穩(wěn)定流的一一種簡解法。。一、流量演算算法的基本原原理1、不穩(wěn)定流方方程組的簡化化天然河道的洪洪水波運動屬屬于緩變不穩(wěn)穩(wěn)定流，要得得到洪水波在在某一瞬時的的水力要素，可聯(lián)解解不穩(wěn)定流方方程組（即圣圣維南方程組組）。求解此此方程組的方方法有水力學途徑，進行數(shù)值解，，但是需要具具備比較詳細細的河道特征征資料，計算算工作量也很很大。在實際工作中中，往往只需需要由河段上上斷面的入流流過程直接求求得下斷面的的出流過程，而不需要得到到河間水力要要素的變化過過程，所以在在實際工作中中廣泛采用了了一些簡化的方法法，稱為水文學方法。。水文學方法應應用到至今已已發(fā)展成為系系統(tǒng)分析的方方法。所謂系系統(tǒng)分析法就就是將所研究的對象象看成是一個個系統(tǒng)。輸入系統(tǒng)作用輸出所謂系統(tǒng)作用用就是將輸入入轉(zhuǎn)化為輸出出?？梢詫⒑佣慰纯闯墒且粋€系系統(tǒng)，其輸入入為河段的入入流，而輸出出即為河段的的出流，這個個系統(tǒng)的作用用就是將入流流過程轉(zhuǎn)化為為出流過程。。2、河段的水量量平衡方程在一定的河段段長內(nèi)，將對對河段長L進行積分，可可得到河段在在dt時間內(nèi)的水量平平衡方程式為為：令入流量、出出流量在時時間內(nèi)內(nèi)呈線性變化化，將上式寫寫成河段在有有限時段內(nèi)內(nèi)的水量平衡方方程式。通過逐時段的的求解此方程程組就可以將將上斷面的入流過過程演算為下下斷面的出流流過程。3、河段槽蓄方方程（其所對對應的曲線就就稱為槽蓄曲曲線）河段中的槽蓄蓄量W應取決于河段段中的水位沿沿程分布，即即取決于水面面曲線的形狀，而水位與與流量之間存存在著一定的的關(guān)系，所以以如果槽蓄曲線線為單值線性性關(guān)系，可以以使流量演算算大大簡化。。所以為了簡簡化流量演算，下面的關(guān)鍵是是如何將槽蓄蓄曲線處理成成單值線性關(guān)關(guān)系。4、槽蓄曲線的的分析在洪水期，已已知上游站的的洪水過程，，為了由水量量平衡方程式式解得下游站站的洪水過程，就必必須建立形形式的槽蓄蓄關(guān)系，如果果此關(guān)系是單單值線性的，，求解很方便。但但是W除了與O有關(guān)以外，還還與河段的水水面比降有關(guān)關(guān)，所以只建建立W與O的關(guān)系，一般般不是單值關(guān)關(guān)系。因此必必須對河段的的槽蓄曲線進進行分析。當河道水流處處于穩(wěn)定流狀狀態(tài)時，均均為單值值函數(shù)關(guān)系。。當河道水流在在不穩(wěn)定流狀狀態(tài)時，由于于附加比降的的存在和作用用不存在單值關(guān)關(guān)系而是成逆逆時針繩套。。將上述兩條關(guān)關(guān)系曲線進行行組合就可以以分析槽蓄曲曲線的形式了了。根據(jù)他們們的組合，此時的槽槽蓄曲線則有有三種類型：：逆時針方向的的繩套、順時時針方向的繩繩套、單值關(guān)系。在實際工作中中很難遇到單單值關(guān)系的槽槽蓄曲線，但但是可以設法法使有繩套的的槽蓄曲線單值值化：改變河長，調(diào)調(diào)整繩套的的變幅，使使其與繩套的的變幅幅相近，這時的的關(guān)系近近似為單值關(guān)關(guān)系，這就是是所謂的特征河長法。。不改變河長，，而是尋求某某一個示儲流流量Q/，該流量又是是入流量I和出流量O的函數(shù)，使其其與W之間成單值關(guān)關(guān)系，這就是是所謂的馬斯京根法。。對于單值化的的槽蓄關(guān)系，，為了計算、、應用簡便，，又常處理成成為線性關(guān)系系。因此特征河長的的槽蓄方程可可處理為；；而馬斯京京根法的槽蓄蓄方程可處理理成為,而。。當成成線性性關(guān)系時，可可使流量演算算程序大大簡簡化，而且可可以采用聯(lián)解水量平衡方方程和槽蓄方方程的方法，，求得流量演演算公式。二、特征河長長法（簡稱l法）1、特征河長的的概念及公式式特征河長——如果能找到這這樣一個河長長，在其下斷斷面處，由于于水位的變化化引起的流量變化化正好與由于于水面比降的的變化以起的的流量變化相相互抵消，以以致河段的槽蓄量與其下下斷面流量呈呈單值關(guān)系，，則稱其為特特征河長?；蚴蛊洳坌盍苛颗c下斷面流量之間呈單單值關(guān)系的河河長。通過引進特征河長長的概念，就可以以給出槽蓄曲線三三種形式的存在條條件：當L=l時，為單值關(guān)系；；當L<l時為順時針繩套；；當L>l時為逆時針繩套。。2、特征河長的計算算書上P99頁的表4—2中給出了特征河長長的計算實例。3、流量演算方法（1）當實際河長L=l時特征河長流量演算算法是將河段長度限制制為特征河段長，，以便利用特征河河長具有單值關(guān)系槽蓄曲曲線的特性。若將將加加以簡化，以以線性方程表示為為：演算時若計算時段段不變變，則上式變?yōu)椋海翰捎么耸綍r可逐時時段地進行計算，，從而可以將上游游站的入流過程演演算為下游站的出流過程。（2）分段連續(xù)演算法法分段連續(xù)演算法又又稱加—米匯流曲線法，因為它最終是利利用河段的匯流曲線來進行流量演算。。河槽匯流曲線——當河段上游站的入入流是簡單入流時時，經(jīng)過n個特征河長的連續(xù)演算，在下游游站所形成的出流流過程。如果能求出河段的的匯流曲線，那么么根據(jù)線性匯流系統(tǒng)的線線性假定，由均勻性原理以及疊加性原理就可以求出任意入入流過程所形成的出流過過程。蘇聯(lián)加里寧與米留留柯夫推演了河槽槽單位線的數(shù)學表表達式:設有河段長L，L>l，將L劃分成段段，，如,各段的傳播時間均均為。。當?shù)谝粋€特征河長長的入流為有限時時段內(nèi)的的矩形入流，入入流強度為，，那么經(jīng)過n個特征河長的連續(xù)續(xù)演算，可求得最最終的出流過程為為：當入流為單位矩形形入流時（即）），，那么上式就變?yōu)闉椋簽榱擞嬎愕姆奖悖?，取，，以m為時段數(shù)，即，，則則上式可寫為：當?shù)谝粋€特征河長長的入流為單位瞬瞬時脈沖入流時，，可推導出瞬時單單位線表達式為：三、馬斯京根法（（簡稱M法）1、槽蓄方程及演算算公式該法有兩個假定：：假定一：與W成線性關(guān)系，即，，式中示示儲流流量，它是假定流流量沿程為線性變變化的（即水面線線為直線）上、下下斷面流量的加權(quán)權(quán)平均值。假定二：與I、O成線性關(guān)系，即。。事實上，對于任意意河段長來說，只只有穩(wěn)定流時槽蓄蓄量W才能與穩(wěn)定流流量量成線性關(guān)系。所以本本方法的示儲流量量應應該等于穩(wěn)定流流流量。經(jīng)推導2、K、x和的確定由于馬斯京根法是是對不穩(wěn)定流方程程組的線性有限差差分解，因此不但但要求x、K為定值，而且要求求流量在時段內(nèi)內(nèi)沿河長是是線性變化的。的選擇應滿足兩個個線性條件要符合以上兩個線線性條件就必須取取。。一般的的的取值應滿足:（1）根據(jù)實測流量資資料采用試算法推推求K、x具體步驟為：假定不同的x值，由上、下游站站的流量資料求出出相應的值值，建立關(guān)關(guān)系線，取其中最最密集于一直線時時的x值，量取關(guān)系線的的斜率，，從而得K值。（））（2）根據(jù)特征河長來來推求加里寧在提出特征征河長的概念及計計算方法以后，又又推導出特征河長長l與馬斯京根法參數(shù)x的關(guān)系。由相似三角形對應應邊成比例得：至于K值，可近似地采用用根據(jù)河段水力特特征估算波速后確確定洪水傳播時間間即3、Q、x、K的物理意義/（1）物理意義的的分析應是相同槽蓄量下下的穩(wěn)定流流量。。（2）x的物理意義的分析析x的物理意義就是反反映河槽調(diào)節(jié)能力力的參數(shù)，其值以以0.5為上限，其值越小小則河槽的調(diào)節(jié)作用愈愈大。（3）K的物理意義所以K的物理意義：穩(wěn)定定流流量在河段上上的傳播時間。綜上所述，要提高高馬斯京根法的計計算精度，必須考考慮x、K值的變化。4、分段連續(xù)流量演演算法用馬斯京根法進行行流量演算時，當當入流過程漲洪歷歷時較短，而洪水水傳播時間K長的河段，無論取取何值，，都無法滿足馬斯斯京根法的兩個線線性假定，此時只只能將實際河段按分分成n段，對各段分別采采用馬斯京根法進進行連續(xù)流量演算算，從而將上游站的入入流過程演算為下下游站的出流過程程。①如果已知整個河河段的L，x，K。則首先根據(jù)實際際情況選定計算時時段，②如果有特征河長長l而無整個河段的K、x。根據(jù)實際情況選選定計算時段，，（2）匯流系數(shù)的推求求匯流系數(shù)——匯流曲線各個時段段末的縱坐標所組組成的一個有序系系列。1234n-1011.0t下游斷面面出流過過程0時段末：：m是時段數(shù)數(shù)，n是河段數(shù)數(shù)1時段末：：2時段末：：m時段末：：用數(shù)學歸歸納法可可將匯流流系數(shù)歸歸納成如如下公式式：（3）匯流系系數(shù)的應應用有了匯匯流系數(shù)數(shù)查用表表，又確確定了值值，就就可以根根據(jù)演算算參數(shù)，，查出相應的的匯流系系數(shù)，而而后根據(jù)據(jù)入流過過程求得得出流過過程。方方法同前前，所不同的的是應該用各個個時段末末的瞬時時入流量量乘以匯匯流系數(shù)數(shù)。在前一章章介紹了了如何采采用相應水位位（流量量）法以及流量演算算法進行河段段洪水預報。這兩種方方法都是是根據(jù)河河段上游游站已出出現(xiàn)的水水情來預預報下游游站未來來水情的的方法。但是在中中、小河河流，預預報站的的上游通通常沒有有控制河河道上游游來水的的水文站站，所以不能應應用前面面的方法法來進行行預報，，即使有有水文站站，但由由于徑流流匯集比比較快，，用河段洪水水預報方方法不能能滿足對對預見期期的要求求，此時時如果根根據(jù)預報報站以上上流域的的降雨量來進進行預報報，就可可以獲得得較長的的預見期期。另外外在大流流域用相相應水位位（流量量）法或流量量演算法法作預報報，也常常常遇到到要根據(jù)據(jù)降雨計計算區(qū)間間入流的的問題。。所以，，降雨徑流預預報是一一種最基基本、重重要的預預報方法法，它的的理論依依據(jù)就是是降雨徑徑流形成成的物理過程程，預見見期就是是暴雨在在流域上上的匯流流時間。。降雨徑流流預報分分為兩個個部分：：降雨經(jīng)經(jīng)過產(chǎn)流流計算（（扣損計計算）得得到凈雨雨量及其過程——降雨產(chǎn)流流量預報報；凈雨過程程經(jīng)過匯匯流計算算推求流流域出口口斷面的的徑流過過程線——徑流過程程線預報報（流域域匯流預預報）。。第三章降降雨雨產(chǎn)流量量預報這一章實實際上就就是如何由降降雨量推推求產(chǎn)流流量（徑徑流量、、凈雨量量），就就是產(chǎn)流流計算的問問題，即即為扣損損計算的的問題。。第一節(jié)產(chǎn)產(chǎn)流流量計算算概述流域產(chǎn)流流量計算算實質(zhì)上上是一個個水量平平衡問題題，所以以其主要要依據(jù)是是流域的的水量平衡方程程。關(guān)于扣損損的方法法目前比比較多，，不同的的扣損方方法就形形成了不不同的產(chǎn)產(chǎn)流計算算的方法，就構(gòu)構(gòu)成了不不同的降降雨徑流流量預報報方法。。預報途徑徑產(chǎn)流方式式第二節(jié)產(chǎn)產(chǎn)流流方式的的論證流域產(chǎn)流流方式的的論證途途徑一般般有以下下幾個方方面：一、流量量過程線線分析流域出口口斷面的的流量過過程線是是氣候因因素和下下墊面因因素綜合合作用的的產(chǎn)物，，所以其形狀和和特征可可以反映映一個流流域的產(chǎn)產(chǎn)流特點點。為了定量量地描述述洪水過過程線的的對稱性性，常將將實測的的洪水過過程線轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為總總量為1.0的比例過過程線，，然后用用下式計計算形狀狀不對稱稱系數(shù)：：注意上述述方法只只適用于于孤立洪洪水，對對復式洪洪水不適適用。二、氣候候、地理理和下墊墊面特征征分析氣候與產(chǎn)產(chǎn)流機制制密切相相關(guān)，在氣候濕濕潤地區(qū)區(qū)，以蓄蓄滿流為為主；在在長年氣氣候干燥燥地區(qū)，，以超滲滲產(chǎn)流為為主。而氣候的的干燥與與濕潤又又與流域域所處的的地理位位置有關(guān)關(guān)。下墊面特特征包括括土壤的的機械物物理特征征、土層層結(jié)構(gòu)、、土壤含含水量、、植被、、地形、、地下水水，它們們對產(chǎn)流流方式的的影響在在水文學學原理中中已介紹紹過。三、綜合合分析第三節(jié)降降雨雨徑流經(jīng)經(jīng)驗相關(guān)關(guān)圖法降雨徑流流經(jīng)驗相相關(guān)圖法法——根據(jù)實測測的雨洪洪資料建建立次降降雨量與與次徑流流量之間間的相關(guān)關(guān)圖，然然后利用用此降雨雨徑流相相關(guān)圖進進行產(chǎn)流流量預報報。次降雨徑徑流相關(guān)關(guān)圖——以每次降降雨的流流域面平平均降雨雨量為縱縱坐標，，以它所所產(chǎn)生的徑流流量為橫橫坐標，，以影響響降雨產(chǎn)產(chǎn)流的主主要因素素為參數(shù)數(shù)建立的的一種復復相關(guān)圖圖。一、相關(guān)關(guān)要素的的計算（一）流流域次平平均降雨雨量的計計算——關(guān)鍵是次次降雨的的劃分方方法次降雨的的劃分方方法——從降雨過過程與實實測洪水水過程線線的配合合圖上來來劃分：：如果降雨雨的間隙隙引起了了洪水過過程線的的明顯的的漲落變變化，那那么應劃劃分為兩兩次降雨雨。（二）次洪洪徑流量的的計算（對應于書書上P23頁的第四節(jié)節(jié)內(nèi)容）一次降雨所所形成的徑徑流量可以以由流域出出口斷面處處的實測洪洪水過程線線來計算。。但是實測的的流量過程程線上，除除了包括本本次降雨所所形成的徑徑流量以外外（坡面流流、壤中流、淺層層地下徑流流），往往往還包括前前期洪水未未退完的部部分水量以以及非本次次降雨所形成的深深層地下徑徑流（基流流）。所以以在計算由由本次降雨雨所形成的的徑流深時時，必須將后兩項項從流量過過程線中分分割掉。1、基流分割割基流——由深層地下下水補給河河槽的徑流流量，一般般比較穩(wěn)定定，所以一一個流域的的基流可以按按常數(shù)來處處理，用水水平線分割割。目前有有些地區(qū)也也有不分割割基流的情情況。2、前期徑流流的分割ABCDEF基流前期徑流要分割前期期徑流量，，必須事先先分析流域域的退水規(guī)規(guī)律。退水規(guī)律常常采用下面面兩種方法法來表示。。（1）相鄰時段段流量相關(guān)關(guān)圖法Qt繪制其對應應的相關(guān)圖圖，，可以將多多次退水過過程的線線點點繪到同一張圖上上，并且縱縱橫比例相相同。如果流域各各次退水曲曲線變化不不大，就可可以通過點點群中心或或下包線定定出一條標標準的退水曲曲線。如果果不能綜合合成一條標標準退水曲曲線，應分分析其原因因，然后加加入反映主要影響響因素的參參數(shù)（降雨雨歷時或雨雨強、河槽槽蓄水量的的大小、分分布）定出出幾條標準退水曲曲線。83060以降雨歷時時T(h)為參數(shù)的相相鄰時段相相關(guān)圖（2）綜合（標標準）退水水曲線法——是以Q～t的形式給出出組合退水曲曲線3、次洪徑流流量的計算算次洪徑流深深應是圖中中由ABCDEFA所包圍的面面積，其中中CD段是按標準準退水曲線由BC外延確定。。計算次洪洪徑流深的的流量過程程可以是日平均流量量過程，也可以是瞬時流量過過程，看預報方案案的要求而而定。一般般集水面積積大的流域域可以用日日平均流量過程。。常用的次次洪徑流深深計算方法法有平割法和蓄泄關(guān)系法法。（1）平割法（2）蓄泄關(guān)系系法蓄泄關(guān)系法法——建立退水段段流量與相相應的徑流流深之間的的關(guān)系曲線線，，是指當退水水流量為時時，流域中中等待消退退的量。用下式計算算次洪徑流流深Qt（3）次洪水劃劃分中的問問題從上面可以以看出，不不論是平割割法還是蓄蓄泄關(guān)系法法，都是用用相同的流流域標準退退水曲線來劃劃分洪水過過程，即認為所有有洪水的退退水規(guī)律相相同。但是如果本本次洪水的的起漲點（前前次洪水退退水）流量量的退水規(guī)規(guī)律與本次次洪水退水水的退水規(guī)規(guī)律不相同同時，會導致較大大的誤差。。為了避免免這類誤差差可以采用用以下一些些措施：①盡量選擇擇一些前后后起漲點都都低、流量量相差不大大的洪水來來編制降雨雨產(chǎn)流量預預報方案；②對起漲點點高的復式式洪水不作作分割即作作為復式洪洪水來處理理；③考慮各種種洪水退水水規(guī)律的差差異采用組組合退水曲曲線（加上上適當?shù)膮?shù)）來劃劃分洪水過程程例如前面面介紹過的的組合曲線線。（三）流域域平均前期期土壤含水水量的計算算流域平均前前期土壤含含水量——降雨開始時時流域原有有的土壤含含水量。降雨開始時的土壤濕濕潤情況對對本次降雨雨所產(chǎn)生的的徑流量影影響很大，，所以通常常把流域在在降雨開始時的土土壤含水量量作為影響響降雨徑流流關(guān)系的主主要影響因因素。但是是在實際當當中由于土壤含水水量的實測測資料是有有限的，而而且是點的的，所以多多采用間接接計算的方方法。方法1、流域平均均前期影響響雨量Pa的計算——根據(jù)前期的的雨量資料料推求推求Pa的途徑有兩兩種在實際當中中多數(shù)是采采用第二種種方法?？闪谐鱿旅婷娴陌慈沼嬘嬎鉖a的公式：可以采用比比較簡單的的方法——逐日連續(xù)計計算的方法法。=若無雨：所以（K<1）在利用上述述公式計算算時可能會會出現(xiàn)，，此此時就取為為。。（1）日折減系系數(shù)K的確定日折減系數(shù)數(shù)K實際上是土土壤含水量量的消退系系數(shù)，與土土壤蒸發(fā)能能力有有關(guān)，，大，K就小，土壤壤含水量減減少快，反反之則相反反。對于無雨日日，其土壤壤蒸發(fā)量為為：（2）流域最大大蓄水量的的確確定流域最大蓄蓄水量是指指在流域土土壤十分干干燥的情況況下，降了了一場大雨雨后在產(chǎn)流流過程中所能能吸收的最最大水量，，因此也可可稱為流域最大缺缺水量或流域最大損損失量，是流域最大大蓄水量的的一個指標標，并不是是實際值。。流域的值值實用上上可以由實實測的雨洪洪資料分析析確定。即選擇若干干次前期十十分干旱，但本本次降雨很很大，能達達到全流域域蓄滿產(chǎn)流流的雨洪資資料，計算算各次洪水水的損失量，，取其其最大值即即為流域的的最大損失失量。對于無資料料的流域：：與流流域的植被被、地形、、土壤種類類及結(jié)構(gòu)等等自然地理理因素有關(guān)，它的的數(shù)值變化化具有地區(qū)區(qū)分布規(guī)律律，在自然然地理特征征相似的流流域，值值可可以移用。在實際當中中由于符合合上述條件件的雨洪資資料不易得得到，在實實際工作中中還可以用用下列試算的的方法確定定值值：首先選擇前前期雨量較較小的雨洪洪資料，用用計計算算出值值，并作作為第一次試試算值；的近似值會越來越越近，直至基本穩(wěn)穩(wěn)定即為所求的流流域最大損失量值值。。2、流域平均蓄水量量的計算（（利用水量平衡方方程計算）關(guān)于流域平均蓄水水量的的計算將在產(chǎn)流模模型中作詳細的介介紹。（四）流域蒸發(fā)能能力流域蒸發(fā)能力主要要受氣象因素的影影響，而水體的水水面蒸發(fā)綜合反映映了決定蒸發(fā)能力的氣象條件件，所以流域的蒸發(fā)能力常常由水面蒸發(fā)折算算而得，也可以與氣象因素建立相關(guān)關(guān)系系來推求。根據(jù)實驗研究，當當土壤含水量大于于或等于田間持水水量時，土壤蒸發(fā)發(fā)量與蒸發(fā)器觀測到的水面蒸蒸發(fā)E比較一致，可以認認為Em與E成正比即：式中的實實際上包含了了三個方面的折算算：（1）由蒸發(fā)器觀測的的小面積的水面蒸蒸發(fā)折算成天然水水體的蒸發(fā)值；（2）由水面蒸發(fā)值折折算為測站所在地地的陸面蒸發(fā)能力力（由于水面與陸陸面的熱容量不同所造成的的差異）；（3）由測站所在地的的陸面蒸發(fā)能力折折算為全流域平均均的蒸發(fā)能力（這這主要是因為它們的高程不不同，氣象條件就就有差別，如果流流域的平均高程比比測站高，流域的實際蒸發(fā)一般比比測站的蒸發(fā)要小小）。在實際當中，對上上述三方面的折算算難以一一分別計計算，因而最終以以一個綜合參數(shù)來來反映這三種折算算。如果遇到流域平均均高程懸殊時，則則要作高程改正。。根據(jù)部分資料分分析，可得到近似的關(guān)系：還可以根據(jù)流域?qū)崒崪y的雨洪資料利利用水量平衡原理理初定較準確的值值，然后再優(yōu)選。初定的方法是選擇擇雨前、雨后均蓄蓄滿的連續(xù)洪水資資料來分析。令充分濕潤期為T，在T時段內(nèi)的水量平衡衡方程式為：二、降雨徑流經(jīng)驗驗相關(guān)圖的建立與與應用降雨徑流經(jīng)驗相關(guān)關(guān)圖的形式有：P～Pa～R三變數(shù)的復相關(guān)圖圖以及P+Pa～R相關(guān)圖，為了計算算方便，有時會給給其配以計算模型型：下面通過一個具體體的例子來說明降降雨徑流相關(guān)圖的的具體應用。時間8時~14時14時~20時20時~2時2時~8時(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)49.540.538.020.049.590.0128.0148.0(已知雨前)109.5150.0188.0208.018.044.277.895.518.026.233.617.7第四節(jié)下滲曲曲線法（初損后損損法）一、基本概念下滲曲線是指在充充分供水的條件下下，土壤的下滲能能力隨時間的變化化曲線。下滲曲線可以通過試試驗的方法而得到到。但這樣得到的的下滲曲線只能反反映某一地點或很小范圍內(nèi)的下滲滲規(guī)律，而流域各各處的下滲規(guī)律是是不同的。在進行行產(chǎn)流計算時，需要的是流域的下滲曲線，，它可以由流域?qū)崪y測的雨洪資料推求求出來，但此時的的下滲曲線中實際上已已包含了產(chǎn)流過程程中的各種損失，，已不是原來定義義的下滲能力曲線，而是一條流域域的坡地損失曲線線，但坡地損失中中一般仍以下滲損損失為主，習慣上仍稱為下滲曲線線。二、初損后損法初損后損法——將下滲損失過程概概化為初損和后損兩個階段。。這主要是因為在降降雨初期流域的下滲能力一般比比較大，雨強不容容易超過下滲能力，這時的降雨全全部成為損失，稱稱為初損值，，（產(chǎn)流前的損失）），產(chǎn)流后的損失失稱為后損，通常概化為平均損損失過程。（一）流域初損值值的推求可選擇降雨均勻、、產(chǎn)流量較大的實實測雨洪資料進行行分析。一次降雨的初損值值可由該次降雨累積積曲線與對應的洪洪水過程線確定，，確定方法可以下下圖說明。PQ這樣做因為未考慮慮徑流產(chǎn)生后要經(jīng)經(jīng)過匯流時間才能使出口站起漲漲，求得的初損值值容易偏大。為此，最好分別繪制制各雨量站的雨量量累積曲線，將出出口站的起漲時刻分分別減去各雨量站站至出口站的匯流流時間，得各雨量站站產(chǎn)流開始時刻，，分別確定各雨量量站控制面積的初損損值后再求各初損損值的平均值，或或經(jīng)過分析比較，在在各初損值中挑選選出能代表個次降降雨的流域初損值。。對指定流域，初損損值的大小主要取取決于流域的前期期濕潤狀況，可以以用各次降雨的前期影響雨量量與初損損值建立立相關(guān)圖。在植物物截留量較大的流流域，不同季節(jié)的植物種類和生生長情況對初損值值有明顯影響，應應在相相關(guān)圖圖中加入季節(jié)或月份作參數(shù)。有的的流域下滲能力較較小，雨強大則初初損小，產(chǎn)流多，，可用初損期的雨強為參數(shù)建立相相關(guān)圖。（二）流域平均下下滲率的推求流域平均下滲率可可根據(jù)流域?qū)崪y的的雨洪資料分析而而得。一次降雨用用確定初損量的方案求得以以后，后后損量為：可選擇多次雨洪資資料分別求出其值值以及Pa，從而繪制以Pa為參數(shù)的的相關(guān)圖，以此查查出各次降雨不同同的值值。（三）應用初損后后損法推求時段徑徑流深下面通過一個具體體的例子來說明如如何用初損后損法法進行產(chǎn)流預報。。月日時時7、1、3~66~99~1212~1515~1818~2121~24合計流域平均雨量初損量下滲量徑流量1.217.836.08.85.47.71.978.81.217.86.03.84.54.54.51.925.019.226.24.30.93.20.034.6（Pa=23.0mm，查相關(guān)圖得得，，計算得得初損歷時為6.5h，又21~24時之間雨強很小小，估計不能滿滿足平均后損，，故可確定產(chǎn)流流歷時為21.0-6.5-3.0=11.5h，查～～Pa～tc相關(guān)圖得=1.5mm/h。）用初損后損法推推求時段徑流深深第五節(jié)蓄滿滿產(chǎn)流模型蓄滿產(chǎn)流模型是是我國濕潤地區(qū)區(qū)普遍采用的一一種產(chǎn)流量預報報模型，根據(jù)蓄蓄滿產(chǎn)流特點，蓄滿產(chǎn)流模型的的產(chǎn)流量計算需需要解決兩個問問題：一是產(chǎn)流流量的計算；二是地表徑流（（或稱直接徑流流）與地下徑流流的劃分（即稱稱為水源劃分））。一、基本概念所謂蓄滿是指包包氣帶的土壤含含水量達到田間間持水量。所謂蓄滿產(chǎn)流是是指降雨首先滿足包氣帶帶的缺水量，，然后再降的雨雨將全部產(chǎn)流，，其中以fc下滲的形成地下徑流，，其余的形成地地表徑流（地面面徑流）。在全流域已蓄滿滿的情況下，產(chǎn)流量可以用簡簡單的水量平衡衡方程式表示：：僅僅用上面的公公式還不能模擬擬全流域的產(chǎn)流流過程，必須研研究流域上包氣氣帶缺水量的分布及其其與產(chǎn)流量的關(guān)關(guān)系。二、流域蓄水容容量曲線所謂流域蓄水容容量曲線是指將將流域各單元流流域不同的蓄水水容量，按從小小到大的順序排列得到到的一條蓄水水容量與相應面面積關(guān)系的統(tǒng)計計曲線。1.01.0如果給流域蓄水水容量曲線配以以一定的數(shù)學方方程，即可用于于產(chǎn)流量計算（（產(chǎn)流量預報），流流域蓄水容量曲曲線可以用如下下的指數(shù)方程近近似地描述。相對產(chǎn)流面積：：根據(jù)上式可求得得流域平均蓄水水容量：三、降雨產(chǎn)流量量計算（預報））1、初始土濕分布布及計算2、建立降雨徑流流關(guān)系（便于進進行手工作業(yè)預預報）由圖可知：在初初始土壤含水量量為的的情況下，，降雨量PE的產(chǎn)流量可由下下式求解。在全流域蓄滿前前，即結(jié)合的的計算式上上式可簡化為：：在全流域蓄滿后后，即其中：3、產(chǎn)流量計算（（預報）當有了關(guān)關(guān)系曲曲線后，即可進進行產(chǎn)流量計算算。先根據(jù)前期期實測降雨量和蒸散發(fā)發(fā)計算模式求得得，，然后由PE用降雨徑流關(guān)系系或計算公式求求得產(chǎn)流量R。四、流域初始土土濕W的計算流域初始土濕W可以根據(jù)包氣帶帶水量平衡原理理，采用逐日計計算的方法。無雨時：有雨時：在蓄滿產(chǎn)流模型型中，對Et的推求是在流域域蒸發(fā)能力的基基礎上，根據(jù)土土壤的蒸發(fā)規(guī)律設計的一一層、二層、三三層蒸發(fā)計算模模型進行的。1、一層蒸發(fā)模型型所謂一層蒸發(fā)計計算模型是將包包氣帶影響土層層看成一個整體體，不考慮蓄水水在土層內(nèi)的垂向分布布，設流域蒸散散發(fā)與流域蓄水水量成正比：月、日PtE水tEmtEtPt—EtWtRt4287.88.67.1-7.166.0（已事先求得）296.47.05.2-5.266.0—7.1=58.93021.43.53.92.618.858.9—5.2=53.76.2513.02.83.12.60.466.30.220.65.66.25.2-4.666.5031.31.41.1-1.161.9其中：2、二層蒸發(fā)模型型本法假定：降雨時，雨水首首先填充上層，，待上層蓄滿，，剩余的雨水滲滲入下層補充下層的蓄水水量；而蒸發(fā)時時，上層蓄水先先蒸發(fā)，以蒸發(fā)發(fā)能力蒸發(fā)，當當上層蓄水消耗盡時，在由由下層蓄水供給給蒸發(fā)，其蒸發(fā)發(fā)量與下層蓄水水量成正比。所所以二層計算模型型流域域蒸發(fā)發(fā)量的的計算算公式式可歸歸納為為：2、三層層蒸發(fā)發(fā)模型型上、下下層蒸蒸發(fā)量量的計計算同同二層層計算算模型型，但但規(guī)定定不不少于于某一一比值值C，若計算算的小小于時時，就就以蒸蒸發(fā)發(fā)，若若下層層蓄水水量不不足供供給，，由深層層蓄水水補充充。由由此可可得到到三層層計算算模型型的計計算公公式，，分為為四種種情況況：三層蒸蒸發(fā)計計算模模型與與土壤壤蒸發(fā)發(fā)規(guī)律律比較較一致致，所所以應應用比比較廣廣泛。。五、蓄蓄滿產(chǎn)產(chǎn)流模模型產(chǎn)產(chǎn)流計計算實實例：：P35、36頁的表表2—11P22、23頁的表表2—8、2—9，可比比較三三種蒸蒸發(fā)計計算模模型的的結(jié)果果。六、水水源劃劃分不同的的徑流流成分分在流流量過過程線線上的的反映映是不不一樣樣的，，所以以在實實際工工作中中常需需要按各各種徑徑流成成分分分別計計算或或加以以模擬擬，因因而需需要對對前面面計算算得到到的產(chǎn)產(chǎn)流量量進行行水源劃劃分。。（一））劃分分直接接徑流流和地地下徑徑流根據(jù)蓄蓄滿產(chǎn)產(chǎn)流的的特點點，通通過穩(wěn)穩(wěn)滲率率FC(fc)可劃分分產(chǎn)流流量中中的直直接徑徑流和和地下下徑流。。如果已已知一一次洪洪水的的凈雨雨歷時時（產(chǎn)產(chǎn)流歷歷時））T，則該該次洪洪水的的穩(wěn)定定下滲滲率FC可用下下式計計算：：但一次次洪水水的T的確定定比較較困難難。這主要要是因因為在在全流流域蓄蓄滿前前，只只有部部分流域面面積達達到蓄蓄滿而而產(chǎn)流流，在在這部部分產(chǎn)產(chǎn)流面面積上上，如如果時時段降降雨量量小于于穩(wěn)定定下滲滲率，雨雨量下下滲率率必小小于穩(wěn)穩(wěn)滲率率。所所以在在實際際當中中就難難以用用上式式來推推求FC，至于于FC的推求求方法法可以以用下下面一一張圖圖以及及前面面介紹紹過的的蓄水水容量量曲線線來說說明。。直接徑徑流地下徑徑流土壤水水分補補充量量PEPE1PE2PE3PE4PE5PE6PE7t1234567第一時段：FC所以沒有直接徑流流，該時段的降雨雨量除補充土壤水水分以外，產(chǎn)生了地下徑流，即：：直接徑流：地下徑流：顯然該時段的土壤壤水分增量為第二時段：在產(chǎn)流面