第四章_河道流量演算与洪水预报_1.pptx

第四章_河道流量演算与洪水预报_1.pptx

《第四章_河道流量演算与洪水预报_1.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章_河道流量演算与洪水预报_1.pptx（54页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第四第四章章河河道道流量演流量演算算与与洪洪水水预预报报RiverFlowRoutingandFloodForecasting河道演算是以圣维南方程组为理论基础，利用上断面流量过程演算成下断面的流量过程。

AQtL河河段洪段洪水水预报预报方方法法相相应应水水位位（流（流量量）法法合合成流成流量量法法流流量演量演算算法法流流量演量演算算法法水水文学文学方方法法水水力学力学方方法法系系统统分分析析方方法法马马斯京斯京根根法、法、特特征河征河长长法、法、滞滞后演后演算算法法一一维维非非恒恒定流定流法法神神经经网网络络法法4.44.4河道相河道相应应水位（水位（流量流量）预报预报11、相、相应应水水位位（流（流量量）法法（Corresponding（Correspondingwaterwaterlevel/flowlevel/flowdischargedischargemethod）method）相相应应水水位位（流（流量量）是）是指指河段河段上上、下、下站站同位同位相相的水的水位位（流（流量量）。

）。

相相应应水水位位（流量流量）预报预报，就是就是用用某某时时刻刻上站上站的的水位水位（流量流量）预报预报一一定定时时间间（如（如传传播播时时间间）后后下站下站的的水位水位（流量流量）相相应应水水位位（流（流量）量）法的基法的基本本原原理理适适用用条条件件11、相、相应应水水位位（流（流量量）法法（一一）洪峰洪峰水水位（位（流流量）量）预预报报1区间来水比例不大；2河槽稳定的河段；3没有回水顶托。

基基本本原原理理在在分分析析大大量量实实测测河河段段上上、下下游游断断面面水水位位（流流量量）过过程程线线的的同同位位相相水水位位（流流量量）之之间间定定量量关关系系及及其其传传播播时时间变间变化化规规律律的的基基础础上，上，建建立立经验经验预预报报方方案案。

4.1.24.1.2相相应应水水位（位（流量）流量）法法（一一）洪峰洪峰水水位（位（流流量）量）预预报报经经验验相相关关图图基基本本表表达达式式相应洪峰流量及传播时间表达式为：

相相应应洪洪峰峰水位水位及及传传播播时间时间表达表达式式为为：

1、相、相应应洪峰流量（水位）相关洪峰流量（水位）相关法法相同的上游站洪峰水位，但由于来水峰型不同或河相同的上游站洪峰水位，但由于来水峰型不同或河槽槽“底水底水”不不同，河段同，河段传传播播时间时间和下游相和下游相应应水位水位值值可能不同。

可能不同。

为为提高相提高相应应洪洪峰峰流量（水位）相关法的流量（水位）相关法的预报预报精度，可以加入下游站同精度，可以加入下游站同时时水位（水位（流流量）作参数量）作参数。

基基本本表表达达式式上、下游站次涨差的关系为：

Z=f（Zu）下下游站游站洪洪峰水峰水位位预报预报值值为为：

ZZpp，tt=Z=Z00，+Z22、次、次张张差差法法也可以下游站起也可以下游站起涨涨水位和相水位和相应应洪峰水位洪峰水位为纵为纵横坐横坐标标，加入，加入上上站的次站的次涨涨差作参数，建立相关关系，如下差作参数，建立相关关系，如下图图所示所示。

应应用用次次涨涨差差法法预预报报时时，除除要要建建立立上上站站洪洪峰峰水水位位与与传传播播时时间间关关系系曲曲线线外外，还还要要建建立立上上、下下站站起起涨涨水水位位关关系系和和上上站站起起涨涨水水位位与与其其传传播播时时间间oo的关系的关系。

ZZ00，t+t+oo=f=f（ZZ00，uu，tt）oo=f=f（ZZ00，uu，tt）基基本本表表达达式式3、以支流水位、以支流水位为为参数的洪峰水位（流量）相关参数的洪峰水位（流量）相关法法有支流河段的洪峰水位有支流河段的洪峰水位预报预报，通常取影响，通常取影响较较大的大的支支流相流相应应水水位位（流量流量）为为参数，建立上、下站洪峰水参数，建立上、下站洪峰水位位关系曲关系曲线线，其通式，其通式为为：

Zp，t=f（Zp,u,t-,Z,Z1,t-1,t-11）式中式中：

Zp，t为为tt时时刻下站洪峰水位刻下站洪峰水位；Zp,u,t-为为t-t-时时刻上站洪峰水位刻上站洪峰水位；ZZ1,t-11,t-1为为t-t-11时时刻刻支流站的相支流站的相应应水位水位，11为为支流站水位所需支流站水位所需传传播播时时间间。

（二二）水位水位（流量流量）过过程程预预报报在在防防汛汛工工作作中中，洪洪峰峰及及其其出出现现时时间间是是一一个个很很重重要要的的预预报报要要素素，但但在在大大江江大大河河及及有有些些河河流流的的中中下下游游，洪洪水水历历时时很很长长，往往往往还还要要预预报报水水位位（流流量量）过过程程以以弥弥补补洪洪峰峰预预报报的的不不足足。

过过程程预预报报可可以以采采用用洪洪峰峰水水位位制制作作的的关关系系并并采采用用现现时时校校正正的的方方法法进进行行。

由由于于篇篇幅幅所所限限，不不再再展展开开细细述述，可，可以参以参考相考相关的文关的文献。

献。

（三）（三）现时现时校正校正法法前前面面介介绍绍的的相相应应水水位位法法和和时时段段涨涨差差法法，是是应应用用已已经经发发生生的的洪洪水水资资料料，制制作作平平均均情情况况的的预预报报方方案案。

作作业业预预报报时时，往往往往由由于于方方案案所所考考虑虑的的因因素素不不全全面面或或者者水水情情有有新新的的变变化化，以以致致不不符符合合原原有有的的相相应应水水位位关关系系，所所以以应应及及时时校校正正。

通通常常认认为为相相邻邻时时段段的的预预报报误误差差存存在在着着相相关关性性，因因此此可可用用前前一一时时段段的的预预报报误误差差来来校校正正后后一一时时段段或或本本次次预预报报值值。

在在河河段段来来水水情情况况比比较较简简单单时时，用用上上、下下站站单单一一的的相相应应水水位位关关系系结结合合现现时时校校正正进进行行预预报报。

如如果果情情况况复复杂杂，不不仅仅要要考考虑虑相相应应水水位位关关系系的的参参数数，还还要要分分析析造造成成误误差差的的原原因因和和它的增减它的增减变变化，再合理地校正化，再合理地校正。

（三）（三）现时现时校正校正法法下下图图所所示示为为受受回回水水顶顶托托影影响响的的河河段段，在在作作业业预预报报时时，要要同同时时考考虑虑上上站站水水位位及及回回水水代代表表站站水水位位影影响响所所造造成成的的预预报报误误差差e（即即B、C两两点点的的差差值值）的的变变化化趋趋势势，以以校校正正预预报报值值（即即D点点）。

相相应应水水位位法法特特点点图图形直形直观观，使用方便，使用方便；根据上、根据上、下断下断面面历历史史资资料建立料建立的的经经验验相关相关图图，只只能能在在建建图图范范围围内内使使用用，在，在时间时间及空及空间间上上难难于于外外延延；不能不能预报预报河段河段内内任意任意断断面的面的水位或流量；水位或流量；难难于于预报预报水位水位或或流量流量过过程程。

基基本本原原理理在在有有支支流流河河段段，当当支支流流来来水水量量大大，干干支支流流洪洪水水之之间间相相互互干干扰扰影影响响时时，可可以以采采用用合合成成流流量量来来建建立立经经验验预预报报方案方案。

22、合、合成流成流量量法法基基本本表表达达式式由相应流量概念及洪水波运动特征可知，下游站流量表达式为：

（222323）（222424）nOt（1i）Ii,tiQi）inOtf（Ii,ti1i1假假设设各干支流的来水系数各干支流的来水系数i相同，相同，Qi是是数，数，则则（223）式式可改写可改写为为：

Ii的的函函经经验验相相关关图图值的确定合成流量法中1按上、下游站实测断面流速资料分析计算；2试错法；合合成成流流量量法法特特点点图图形直形直观观，使用方便，使用方便；根据上、根据上、下断下断面面历历史史资资料建立料建立的的经经验验相关相关图图，只只能能在在建建图图范范围围内内使使用用，在，在时间时间及空及空间间上上难难于于外外延延；不能不能预报预报河段河段内内任意任意断断面的流量；面的流量；难难于于预报预报流量流量过过程；程；确确定定各各干干支支流流河河段段的的流流量量传传播播时时间间i比比较较困困难难。

常常采采用用试试算算法法或或按按照照流流量量值值大大小小分分级级确确定定该该值值，经经验验性性强强。

4.64.6回水、感回水、感潮河段潮河段的水位的水位（流（流量）量）预报预报4.6.1受变动回水顶托影响河段的水位（流量）预报在在干干、支支流流或或河河、湖湖汇汇合合处处附附近近的的河河段段，上上游游来来水水与与支支流流或或湖湖泊泊来来水水之之间间相相互互干干扰扰，常常发发生生回回水水顶顶托托，影影响响洪洪水水波波运运行行变变化化特特性性。

建建立立预预报报方方案案时时，要要分分析析上上游游来来水水和和回水回水顶顶托托这这两两项项因素及其作用程度因素及其作用程度。

对对于于上上游游干干流流来来水水影影响响为为主主的的河河段段，可可先先建建立立上上、下下游游站站相相应应水水位位（流流量量）关关系系，用用反反映映回回水水顶顶托托的的要要素素作作参参数数。

如如支支流流发发生生大大流流量量洪洪水水时时对对干干流流有有回回水水顶顶托托的的影影响响，除除建建立立干干流流河河段段上上、下下游游站站相相应应水水位位关关系系外外，还还应应建建立立支支流来水量与回水影响量之流来水量与回水影响量之间间的关系，用以修正的关系，用以修正预报值预报值。

4.6.2感潮河段的水位预报感潮河段指受海洋潮汐影响的入海河流的下游河段。

感潮河段的水情变化除与上游来水有关外，还受潮汐波动的作用，若遇台风和暴雨，常使感潮河段水位抬高。

第四第四章章河河道道流量演流量演算算与与洪洪水水预预报报RiverFlowRoutingandFloodForecasting回顾河道演算是以圣维南方程组为理论基础，利用上断面流量过程演算成下断面的流量过程。

AQ0tL河河段洪段洪水水预报预报方方法法相相应应水水位位（流（流量量）法法合合成流成流量量法法流流量演量演算算法法流流量演量演算算法法水水文学文学方方法法水水力学力学方方法法系系统统分分析析方方法法马马斯京斯京根根法、法、特特征河征河长长法、法、滞滞后演后演算算法法一一维维非非恒恒定流定流法法神神经经网网络络法法4.44.4河道相河道相应应水位（水位（流量流量）预报预报11、相、相应应水水位位（流（流量量）法法（Corresponding（Correspondingwaterwaterlevel/flowlevel/flowdischargedischargemethod）method）相相应应水水位位（流（流量量）是）是指指河段河段上上、下、下站站同位同位相相的水的水位位（流（流量量）。

）。

相相应应水水位位（流量流量）预报预报，就是就是用用某某时时刻刻上站上站的的水位水位（流量流量）预报预报一一定定时时间间（如（如传传播播时时间间）后后下站下站的的水位水位（流量流量）河段相应水位（流量预报）相应水位（流量）法洪峰水位（流量）预报（点预报）水位（流量）过程预报1、相应洪峰水位（流量）相关法2、次涨差法3、以支流水位为参数的洪峰水位（流量）相关法现时校正合成流量法适适用用条条件件11、相、相应应水水位位（流（流量量）法法（一一）洪峰洪峰水水位（位（流流量）量）预预报报（点（点）1区间来水比例不大；2河槽稳定的河段；3没有回水顶托。

经经验验相相关关图图相应洪峰流量及传播时间表达式为：

相相应应洪洪峰峰水位水位及及传传播播时间时间表达表达式式为为：

1、相、相应应洪峰流量（水位）相关洪峰流量（水位）相关法法基基本本表表达达式式相相同同的的上上游游站站洪洪峰峰水水位位，但但由由于于来来水水峰峰型型不不同同或或河河槽槽“底底水水”不不同同，河河段段传传播播时时间间和和下下游游相相应应水水位位值值可可能能不不同同。

为为提提高高相相应应洪洪峰流量（水位）相关法的峰流量（水位）相关法的预报预报精度，可以加入下游站同精度，可以加入下游站同时时水水位位（流量）作参数（流量）作参数。

基基本本表表达达式式上、下游站次涨差的关系为：

Z=f（Zu）下下游站游站洪洪峰水峰水位位预报预报值值为为：

ZZpp，tt=Z=Z00，+Z22、次、次张张差差法法基基本本表表达达式式3、以支流水位、以支流水位为为参数的洪峰水位（流量）相关参数的洪峰水位（流量）相关法法有支流河段的洪峰水位有支流河段的洪峰水位预报预报，通常取影响，通常取影响较较大的大的支支流相流相应应水水位位（流量流量）为为参数，建立上、下站洪峰水参数，建立上、下站洪峰水位位关系曲关系曲线线，其通式，其通式为为：

Zp，t=f（Zp,u,t-,Z,Z1,t-1,t-11）式中式中：

Zp，t为为tt时时刻下站洪峰水位刻下站洪峰水位；Zp,u,t-为为t-t-时时刻上站洪峰水位刻上站洪峰水位；ZZ1,t-11,t-1为为t-t-11时时刻刻支流站的相支流站的相应应水位水位，11为为支流站水位所需支流站水位所需传传播播时时间间。

（二二）水位水位（流量流量）过过程程预预报报在在防防汛汛工工作作中中，洪洪峰峰及及其其出出现现时时间间是是一一个个很很重重要要的的预预报报要要素素，但但在在大大江江大大河河及及有有些些河河流流的的中中下下游游，洪洪水水历历时时很很长长，往往往往还还要要预预报报水水位位（流流量量）过过程程以以弥弥补补洪洪峰峰预预报报的的不不足足。

过过程程预预报报可可以以采采用用洪洪峰峰水水位位制制作作的的关关系系并并采采用用现现时时校校正正的的方方法法进进行行。

由由于于篇篇幅幅所所限限，不不再再展展开开细细述述，可，可以参以参考相考相关的文关的文献。

献。

（三）（三）现时现时校正校正法法下下图图所所示示为为受受回回水水顶顶托托影影响响的的河河段段，在在作作业业预预报报时时，要要同同时时考考虑虑上上站站水水位位及及回回水水代代表表站站水水位位影影响响所所造造成成的的预预报报误误差差e（即即B、C两两点点的的差差值值）的的变变化化趋趋势势，以以校校正正预预报报值值（即即D点点）。

相相应应水水位位法法特特点点图图形直形直观观，使用方便，使用方便；根据上、根据上、下断下断面面历历史史资资料建立料建立的的经经验验相关相关图图，只只能能在在建建图图范范围围内内使使用用，在，在时间时间及空及空间间上上难难于于外外延延；不能不能预报预报河段河段内内任意任意断断面的面的水位或流量；水位或流量；难难于于预报预报水位水位或或流量流量过过程程。

基基本本原原理理在在有有支支流流河河段段，当当支支流流来来水水量量大大，干干支支流流洪洪水水之之间间相相互互干干扰扰影影响响时时，可可以以采采用用合合成成流流量量来来建建立立经经验验预预报报方案方案。

22、合、合成流成流量量法法基基本本表表达达式式由相应流量概念及洪水波运动特征可知，下游站流量表达式为：

（222323）（222424）nOt（1i）Ii,tiQi）inOtf（Ii,ti1i1假假设设各干支流的来水系数各干支流的来水系数i相同，相同，Qi是是数，数，则则（223）式式可改写可改写为为：

Ii的的函函经经验验相相关关图图值的确定合成流量法中1按上、下游站实测断面流速资料分析计算；2试错法；合合成成流流量量法法特特点点图图形直形直观观，使用方便，使用方便；根据上、根据上、下断下断面面历历史史资资料建立料建立的的经经验验相关相关图图，只只能能在在建建图图范范围围内内使使用用，在，在时间时间及空及空间间上上难难于于外外延延；不能不能预报预报河段河段内内任意任意断断面的流量；面的流量；难难于于预报预报流量流量过过程；程；确确定定各各干干支支流流河河段段的的流流量量传传播播时时间间i比比较较困困难难。

常常采采用用试试算算法法或或按按照照流流量量值值大大小小分分级级确确定定该该值值，经经验验性性强强。

4.64.6回水、感回水、感潮河段潮河段的水位的水位（流（流量）量）预报预报4.6.1受变动回水顶托影响河段的水位（流量）预报在在干干、支支流流或或河河、湖湖汇汇合合处处附附近近的的河河段段，上上游游来来水水与与支支流流或或湖湖泊泊来来水水之之间间相相互互干干扰扰，常常发发生生回回水水顶顶托托，影影响响洪洪水水波波运运行行变变化化特特性性。

建建立立预预报报方方案案时时，要要分分析析上上游游来来水水和和回水回水顶顶托托这这两两项项因素及其作用程度因素及其作用程度。

对对于于上上游游干干流流来来水水影影响响为为主主的的河河段段，可可先先建建立立上上、下下游游站站相相应应水水位位（流流量量）关关系系，用用反反映映回回水水顶顶托托的的要要素素作作参参数数。

如如支支流流发发生生大大流流量量洪洪水水时时对对干干流流有有回回水水顶顶托托的的影影响响，除除建建立立干干流流河河段段上上、下下游游站站相相应应水水位位关关系系外外，还还应应建建立立支支流来水量与回水影响量之流来水量与回水影响量之间间的关系，用以修正的关系，用以修正预报值预报值。

4.6.2感潮河段的水位预报感潮河段指受海洋潮汐影响的入海河流的下游河段。

感潮河段的水情变化除与上游来水有关外，还受潮汐波动的作用，若遇台风和暴雨，常使感潮河段水位抬高。