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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。
绪论性质：水文预报属于非工程的防洪措施预见期：预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距。
预见期与精度关系：预见期增长，影响因素增多，偶然性加大，使得预报精度降低。
河道洪水预报：对河道中指定断面处的洪水位、洪水流量、枯水位、枯水流量和河道冰情等预报。
流域水文预报：对流域上融雪、降雨产生的水量和在流域出口处形成的流量过程的预报。
水库水文预报：大型水库预报内容：入库流量，库水位，水库施工期的水情和水库为防洪、防凌、发电等所需的水文预报。
水文预报的方法：预报方法分三类：经验和半经验方法、水文模型方法、统计预报方法。
水文预报工作程序：1 制作预报方案2 进行作业预报流域产流流域蒸发由水面蒸发、陆面蒸发（土壤蒸发）、植物蒸散发三部分构成。
模式计算法：根据土壤含水量的垂直分布，流域蒸发量的计算方法可根据情况选用一层、二层、三层模式。
径流成分：一场降雨形成的径流包含地面径流、地下径流。
径流成分划分：将次洪径流深分成为地面径流和地下径流的过程。
方法：直线斜割法；经验方法。
蓄满产流计算思路：采用试算法：假设稳渗率，根据水源划分的原理计算各时段的直接径流、地下径流，再计算总的地下径流，看它是否与已知的总的地下径流相等。
水源划分：地面径流、壤中流与地下径流下渗能力分布曲线：下渗能力分布曲线反映了流域各处下渗能力随空间分布的规律。
产流计算：f下渗能力分布曲线1.0mf流域单点下渗能力的最大值时段产流量超渗产流、蓄满产流是两种典型的产流模式。
混合产流局限在两种定义的模式下：面积混合法、垂向混合法。
流域汇流 单位线的影响因素 ：1雨强 2暴雨中心位置 3暴雨移动的路线和速度4、流域面积大小5、河槽原有蓄水量6、流域比降7、水源组成比例单位线的综合：单位线的综合是对单位线进行归纳和概化的过程。
方法：1、当各次雨洪求出的单位线差别不大时，把它们的平均线作为流域的单位线。
2、不符合上述情况时，考虑单位线的主要影响因素（雨强、暴雨中心位置、水源比重等），再分类求平均。
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 。
第一章 河道洪水预报一、填空题：1、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i _________；涨洪时, ∆i _______ ；落洪时，∆i ______。
2、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________和_________。
造成洪水波变形的原因一般有 、 、 、 。
3、常用的河段洪水预报方法有 、 。
4、天然河道槽蓄曲线的类型有 、 和 。
5、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____________ 、 ______________、 ______________ 、 _____________ 。
6、马斯京根法的假定是 、 。
7、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是_____________ 、 _____________ 。
8、对同一河段而言,大洪水的传播时间较______ _ ，小洪水的传播时间较 _______ 。
9、相应水位是指______________________________________________ _；同时水位是指_______________________________________________ 。
10、示储流量是指_______________________________________________ 。
11、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是__________________, __________________ 。
12、河段相应水位(流量)预报的预见期为____________________________ _。
13、当实际河长L 大于特征河长 时,该河段的槽蓄曲线形状为_________________________。
第一章 河段洪水预报一、填空题：1、附加比降∆i 是洪水波的主要特征之一,稳定流时, ∆i ；涨洪时, ∆i ；落洪时，∆i ______。
2、 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________和_________。
造成洪水波变形的原因一般有 、 、 、 。
3、对同一河段而言,大洪水的传播时间较______ ，小洪水的传播时间较 _______ 。
4、一般而言，合成流量法的预见期取决于上游各站中传播时间_________ 的一个。
5、相应水位是指______________________________________________ _ ； 同时水位是指______________________________________________ 。
6、示储流量是指_______________________________________________ 。
7、马斯京根法的假定是 、 。
7、马斯京根流量演算法中的两个参数分别是__________________, ____________________。
8、河段相应水位(流量)预报的预见期为_____________________________。
9、当实际河长L 大于特征河长 时,该河段的槽蓄曲线形状为_______________________ 。
10、水文预报按预见期分类,可分为_____________和______________。
11、短期的雨洪径流预报包括 、 、 。
12、河段洪水预报常用的方法是 、 。
13、水文情报预报工作常包括 、 。
14、在实际工作中，用相应水位（流量）法预报需要解决 、 等两个问题。
16、设河段t 时刻上断面的洪水流量Q 上,t ,它在下断面的相应流量Q 下,t+τ。
展开量为ΔQ L,区间入流为q,则相应流量法的基本方程为 Q 下,t+τ=___________。
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。
水文预报是根据水文现象的客观规律，利用实测的水文气象资料，对水文要素未来变化进行预报的一门水文学科，它是水文学的一个重要组成部分。
水文预报根据前期或现时已出现的水文、气象等信息，运用水文学、气象学、水力学的原理和方法，对河流、湖泊等水体未来一定时段内的水文情势作出定量或定性的预报。
二、水文预报的分类(一) 按其预报项目分1.径流预报预报的要素:水位、流量。
水位预报:水位高程及其出现时间；流量预报:流量大小、涨落洪时间及其过程。
(1)洪水预报A：河段洪水预报以河槽洪水波运动理论为基础，预报河段下游某站的水位和流量。
洪水波在河段间的传播时间即为该方法的预见期B: 流域水文预报按降雨径流形成过程的原理，利用流域内的降雨资料，对流域上降水在流域出口处形成的流量过程的预报流域产流预报对流域内降水过程所产生净雨过程的预报。
流域汇流预报对流域内降水的净雨过程所形成的出口断面流量过程的预报.从降雨到达地面转变为出口断面的流量所经历的流域汇流时间，就是该方法所能提供的预见期。
预报方案根据河段洪水波运动理论或降雨径流形成过程的原理制作。
(二)按预见期的长短预见期是指预报发布时刻与预报要素出现时刻之间的时距。
1. 短期水文预报预见期通常为数小时至数天或主要由水文要素作出的预报。
2.中长期水文预报预见期通常为3天以上至1年以内或包括气象预报性质在内的水文预报（三门峡－花园口，24h）3.超长期水文预报预见期在1年以上的水文预报4.实时联机水文预报（实时水文预报）利用遥测系统收集流域内的实时水文气象数据输入计算机，直接与水文预报程序和预报误差校正程序连接，及时作出水文预报。
三、水文预报的基本程序（一）制定预报方案(1)由过去的观测资料推算预报要素大小和出现时间的一整套计算方法，(2)根据过去的实测资料进行分析计算，建立的预报对象与预报因子间的经验关系图或预报方程。
（二）进行作业预报根据预报方案开展预报服务工作。
将现时发生的水文气象信息，通过报汛设备迅速传送到预报中心，随即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，供有关的部门应用。
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 。
工程水文学之水文预报●分类●按项目●施工水文预报●围堰水情预报●截流期水情预报（枯水预报）●退水曲线法●前后期径流相关法●河网蓄水量法●径流预报●洪水预报●枯水预报●冰清预报●沙情预报●水质预报●按预见期长短预见期●短期水文预报以水文要素作出的预报为主●河段洪水预报●河段中的洪水波运动●附加比降●涨洪时●落洪时●稳定时●洪水波●洪水波的展开●洪水波的扭曲●相应水位（流量）法●基本原理●相应水位●相应流量●无支流河段的相应水位预报●简单的相应水位法●以下游站同时水位为参数的相应水位法●以上游站涨差为参数的水位相关法●合成流量法●流量演算法●基本原理●圣维南方程组●连续方程●河段水量平衡方程●动力方程●槽蓄方程●马斯京根法及其槽蓄曲线方程●马斯京根流量演算方程●马斯京根法中几个问题的分析●马斯京根法用于预报时没有预见期●降雨径流预报●编制降雨径流方案●作业预报●考虑实时修正的实时洪水预报●洪水实时预报的意义●实时预报●新息最新时刻的预报值和实测值之差●洪水实时预报方法的分类●洪水实时预报的最小二乘方法●中长期水文预报预见期长达一旬至一年，包含气象预报●预报方法与途径●天气学方法●天文地理物理因素方法●统计学方法●单要素方法●多要素综合法●多元线性回归分析法●长期水文预报●超长期水文预报●按预报范围或水体●河道洪水预报●水库水文预报●流域水文预报●方法●经验和半经验公式●水文模型法●统计预报法●性质●非工程性的防洪措施●意义●工作的基本程序●制定预报方案●进行作业预报●精度评定●预报差别●评定标准●预报方案的评定●作业预报的评定。
