第五章 水文预报

水文情报预报规范SD 138-85关于颁发《水文情报预报规范》的通知(85)水文字第1号各电业管理局，各省、自治区、直辖市水利、电力(水电)厅(局)，各流域机构，水电建设总局，科研单位，有关高等、中等院校：水文情报预报工作，不仅是防汛抗早、也是水利水电建设和合理调度水资源的一项基本工作。

经过三十五年的不断实践，水文情报预报工作基本上能满足当前生产的实际需要。

为了统一技术标准，提高水文情报预报工作的质量，特制定《水文情报预报规范》。

现在正式颁发。

该规范编号SDl38—85，自1985年6月1日开始执行。

由于我国幅员辽阔，降雨径流、河流水文特性差异很大，在执行规范过程中，请各单位继续总结经验，如有问题，请告部水文水利调度中心。

1985年3月18日目录编制说明第一章总则第一节目的第二节规范适用范围第三节一般要求与规定第二章水情管理第一节一般要求与规定第二节水情工作的计划管理第三章水文情报第一节一般要求与规定第二节水情任务书第三节水情委托书第四节水文情报的处理第五节水文情报质量的检查和考核第四章水文预报第一节一般要求与规定第二节水文预报方案的评定或检验第五章水情服务附录 I附录II 水情任务书、委托书、服务卡格式编制说明解放前，我国水文情报预报工作非常薄弱，报汛站寥寥无几，水文预报更是空白。

新中国成立以后，为了满足防汛斗争的迫切需要，在各级党和政府的重视下，水文预报工作从无到有，由点到面得到了迅速的发展和提高，目前，水情站已发展到8400多处。

随着水利水电建设项目的不断增多和管理运用的日益加强，对水文情报预报工作的要求也愈来愈高。

现在，我国各流域、省、自治区、直辖市、地区(市)的防汛指挥部门均没有水情专业机构，包括水情站在内，已经形成数万人的水情队伍。

为了统一技术标准，严格工作程序，提高水文情报预报工作的质量，有必要系统总结经验，制订适合我国具体情况的工作规范。

早在1961年，我部就指定长江流域规划办公室负责这册规范的主编工作。

水文预报主要知识点总结水文预报的主要知识点包括以下几个方面：1. 水文资料的获取和处理水文资料是水文预报的基础，包括雨量、水位、流量、蒸发、降雪、土壤含水量等观测数据，以及地形、土壤、植被、地下水、地表水等空间数据。

水文资料的获取依靠气象、水文观测站、遥感技术和地理信息系统等手段，数据的处理和分析则需要运用数理统计、计算机模拟、数据挖掘等方法。

2. 气象因素与水文变化的关系气象因素对水文过程有着显著影响，主要包括降水、蒸发、降雪等。

降水是引起洪涝灾害的主要原因，而蒸发则是水体的主要损失途径，降雪则是冬季水资源的重要来源。

通过对气象因素与水文变化的关系进行研究，可以发现其规律性，从而提高水文预报的准确性和可靠性。

3. 水文模型的建立与应用水文模型是描述水文过程的数学模型，包括水文循环模型、径流模型、地下水模型、土壤水模型等。

通过建立水文模型，在预报时段内对水文过程进行模拟和预测，可以为水文预报提供科学依据和数值计算支持。

4. 预报技术与方法水文预报的技术和方法主要包括统计预报、物理模型预报、时间序列预报、模糊预测、灰色预测、人工神经网络等。

其中，统计预报是基于历史观测数据的分布特征和规律性来进行预测，而物理模型预报则是借助数学方程描述水文过程，通过计算机模拟来进行预测。

不同的预报技术和方法适用于不同的预报对象和目标，需要根据实际情况进行选择和应用。

5. 水文预报的评估与调整水文预报的准确性和可靠性是其重要评价指标，需要通过对观测数据和实际情况的对比，对预报结果进行评估和调整。

评估方法包括统计检验、误差分析、敏感性分析等，通过评估和调整，可以不断提高水文预报的准确性和可靠性。

水文预报是气象水文科学的重要内容之一，对于社会经济的可持续发展具有重要意义。

通过加强水文预报的研究和实践，提高水文预报的科学性、准确性和可靠性，可以为我国的水资源管理、防洪减灾、农业灌溉、城市供水等领域提供有力支撑。

同时，水文预报的发展也需要不断创新和完善，加强国际交流与合作，借鉴和吸收国际先进经验和技术，推动水文预报事业的发展和进步。

《工程水文学》教学大纲课程编号：L265009 课程类别：专业限选课学分数： 1 学时数：16适用专业：土木工程应修基础课程：《水力学》、《高等数学》一、本课程的地位和作用本课程是土木工程专业技术平台课程中的一门专业限选课程。

它是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥工程效益的学科。

主要介绍在水循环从降水到径流过程中，关于地面径流的形成、观测，以及对土木工程建筑物的影响。

二、本课程的教学目标本课程的教学目的，是使土木工程专业学生，了解自然界中水的运行变化与河川径流的关系，具有分析计算河渠设计流量和确定过水建筑物孔径等的设计知识。

三、课程内容和基本要求第一章绪论1、教学基本要求掌握水文学的概念，了解工程水文学的研究方法及水文学的发展。

2、教学内容第一节水文学第二节工程水文学的研究方法第三节水文学的发展第二章水文循环与径流形成1、教学基本要求了解水文循环与水量平衡的概念及河流与流域、河流基本特征、径流的形成；泥沙运动与河床演变、造床流量与河相的关系。

2、教学内容第一节水文循环与水量平衡第二节河流与流域第三节降水第四节土壤水、下渗与地下水第五节蒸散发第六节径流第三章水文信息采集与处理1、教学基本要求了解测站与站网的概念，熟悉水位、流量及泥沙观测及水质检测，掌握水文数据处理。

2、教学内容第一节测站与站网第二节水位观测第三节流量测验第四节泥沙测验与计算第五节水质监测第六节水文调查与水文遥感第七节水文数据处理第四章流域产汇流计算1、教学基本要求掌握土的成因类型、土的工程地质性质、土的工程分类及特殊土的工程地质性质2、教学内容第一节降雨径流要素计算第二节流域产流分析第三节产流计算第四节流域汇流计算第五章水文预报1、教学基本要求了解水文预报在各个不通阶段的预报方法2、教学内容第一节概述第二节短期洪水预报第三节洪水实时预报方法第四节水文预报精度评定第五节中长期水文预报简介第六节施工水文预报第六章水文模型1、教学基本要求了解水文模型的概念，熟悉水文系统理论模型及水文概念性模型2、教学内容第一节概述第二节水文系统理论模型第三节水文概念性模型第七章水文统计1、教学基本要求了解水文统计的概念，熟悉随机变量及概率分布，掌握水文统计的方法。

第五章 河道洪水演算及实时洪水预报河道洪水演算，是以河槽洪水波运动理论为基础，由河段上游断面的水位、流量过程预报下游断面的水位、流量过程。

本文着重介绍马斯京根洪水演算方法以及简化的水力学方法。

5.1 马斯京根演算法马斯京根演算法是美国麦卡锡(G . T. McCarthy)于1938年在美国马斯京根河上使用的流量演算方法。

经过几十年的应用和发展，已形成了许多不同的应用形式。

下面介绍主要的演算形式。

该法将河段水流圣维南方程组中的连续方程简化为水量平衡方程，把动力方程简化为马斯京根法的河槽蓄泄方程，对简化的方程组联解，得到演算方程。

5.1.1 基本原理该法的基本原理，就是根据入流和起始条件，通过逐时段求解河段的水量平衡方程和槽泄方程，计算出流过程。

在无区间入流情况下，河段某一时段的水量平衡方程为122121)(21)(21W W t O O t I I -=∆+-∆+ (5-1) 式中：1I 、2I 分别为时段初、末的河段入流量；1O 、2O 分别为时段初、末的河段出流量；1W 、2W 分别为时段初、末的河段蓄量。

河段蓄水量与泄流量关系的蓄泄方程，一般可概括为)(O f W = (5-2)式中：O 为河段任一流量O 对应的槽蓄量。

根据建立蓄泄方程的方法不同，流量演算法可分为马斯京根法、特征河长发等。

马斯京根法就是按照马斯京根蓄泄方程建立的流量演算方法。

5.1.2 马斯京根流量演算方程马斯京根蓄泄方程可写为Q K O x xI K W '=-+=])1([ (5-3)式中：K 为蓄量参数，也是稳定流情况下的河段传播时间；x 称为流量比重因子；Q '为示储流量。

联立求解式(5-2)和(5-3)，得到马斯京根流量演算公式为1211202O C I C I C O ++= (5-4)其中：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧∆+-∆--=∆+-+∆=∆+--∆=t Kx K t Kx K C t Kx K Kx t C t Kx K Kx t C 5.05.05.05.05.05.0210 (5-5) 1210=++C C C (5-6)式中：0C 、1C 和2C 为马斯京根洪水演算方法的演算系数，，都是K 、x 和t ∆的函数。

水文预报的基本概念
水文预报是指通过对水资源的动态变化进行观测和分析，以便根据预测结果提前做好应对措施的一种预测方法。

它是对水文过程进行系统研究和模拟，以便预测水文变量未来的变化趋势、幅度和时间。

水文预报的基本概念包括以下几个方面。

首先，水文预报是建立在水文观测数据基础上的。

通过对水文过程的连续观测，可以获取水位、流量、降水量等相关数据，为水文预报提供数据基础。

这些数据对于识别水文过程的规律以及预测未来的变化趋势至关重要。

其次，水文预报是建立在水文模型基础上的。

水文模型是对水文过程进行数学建模和仿真的工具，通过模拟水文系统的各种过程和变量之间的相互作用，可以预测未来的水文变化。

常用的水文模型包括物理模型、统计模型和数据驱动模型等。

此外，水文预报还涉及到预报方法的选择和应用。

根据具体的预测目标和数据条件，可以选择不同的预报方法进行预测。

常用的预报方法包括统计方法、时间序列分析方法和人工神经网络方法等。

预报结果需要经过验证和评估，确保其准确性和可靠性。

水文预报的应用范围广泛，包括水文灾害预报、水资源调度预报、
水环境保护预报等。

通过水文预报，可以及时预警和预测水文事件的发生，为决策者提供科学依据，有针对性地采取措施，减轻水文灾害的影响，优化水资源配置，保护水环境。

总的来说，水文预报是一种基于水文观测数据和水文模型的预测方法，通过分析和预测水文过程的变化，提前做好应对措施，以保障水资源的安全利用和水环境的保护。

它在水文领域中具有重要的研究和应用价值。

习 题2-1 某水文站控制流域面积F=8200km2，测得多年平均流量s m Q /1403=，多年平均降雨量mm P 1050=，问该站多年平均径流量、多年平均径流深、多年平均径流系数、多年平均径流模数各为多少？2-2 某流域6月上中旬降雨量稀少，6月21日发生一场暴雨洪水，实测得流域面平均雨量P 1 = 190.1mm ，相应的径流深R 1 = 86.3mm ；6月25日又有一次暴雨过程，流域面平均降雨量P 2 = 160.2mm ，径流深R 2 = 135.8mm 。

试计算这两次暴雨洪水的径流系数，并分析两者不同的主要原因。

2-3 某流域集水面积1600km 2，多年平均降水量1150mm ，多年平均流量26.5m 3/s 。

问该流域多年平均陆面蒸发量是多少？若在流域出口断面修建一座水库，水库平均水面面积35 km 2，当地蒸发器实测多年平均水面蒸发量1210mm ，蒸发器折算系数0.87。

问建库后该流域多年平均径流量有何变化，变化量多少？习 题4-1 某流域1981年5月一次暴雨的逐时段雨量及净雨深见表4-12，已分析得流域稳定下渗率f c ＝0.4mm/h ，试划分地面、地下净雨。

表4-12 开峰峪水文站以上流域降雨及径流资料4-2 某流域1992年6月发生一次暴雨，实测降雨和流量资料见表4-13。

该次洪水的地面径流终止点在27日1时。

试分析该次暴雨的初损量及平均后损率，并计算地面净雨过程。

表4-13 某水文站一次实测降雨及洪水过程资料4-3某流域面积881km2，一次实测洪水过程见表4-14。

根据产流方案，求得本次洪水的地面净雨历时为两个时段，净雨量分别为14.5mm和9.3mm。

（1）试用分析法推求本次洪水的单位线；（2）将所求的单位线转换为6h单位线；（3）根据所求的单位线及表4-15的净雨过程推算流域出口断面的地面径流过程线。

表4-14 单位线分析4-4 利用表4-14资料推求瞬时单位线的参数n、K，并转化为6h单位线，并根据表4-15的资料推求流域出口断面的地面径流流量过程线。

水文情报预报规范SD 138-85关于颁发《水文情报预报规范》的通知(85)水文字第1号各电业管理局，各省、自治区、直辖市水利、电力(水电)厅(局)，各流域机构，水电建设总局，科研单位，有关高等、中等院校：水文情报预报工作，不仅是防汛抗早、也是水利水电建设和合理调度水资源的一项基本工作。

经过三十五年的不断实践，水文情报预报工作基本上能满足当前生产的实际需要。

为了统一技术标准，提高水文情报预报工作的质量，特制定《水文情报预报规范》。

现在正式颁发。

该规范编号SDl38—85，自1985年6月1日开始执行。

由于我国幅员辽阔，降雨径流、河流水文特性差异很大，在执行规范过程中，请各单位继续总结经验，如有问题，请告部水文水利调度中心。

1985年3月18日目录编制说明第一章总则第一节目的第二节规范适用范围第三节一般要求与规定第二章水情管理第一节一般要求与规定第二节水情工作的计划管理第三章水文情报第一节一般要求与规定第二节水情任务书第三节水情委托书第四节水文情报的处理第五节水文情报质量的检查和考核第四章水文预报第一节一般要求与规定第二节水文预报方案的评定或检验第五章水情服务附录 I附录II 水情任务书、委托书、服务卡格式编制说明解放前，我国水文情报预报工作非常薄弱，报汛站寥寥无几，水文预报更是空白。

新中国成立以后，为了满足防汛斗争的迫切需要，在各级党和政府的重视下，水文预报工作从无到有，由点到面得到了迅速的发展和提高，目前，水情站已发展到8400多处。

随着水利水电建设项目的不断增多和管理运用的日益加强，对水文情报预报工作的要求也愈来愈高。

现在，我国各流域、省、自治区、直辖市、地区(市)的防汛指挥部门均没有水情专业机构，包括水情站在内，已经形成数万人的水情队伍。

为了统一技术标准，严格工作程序，提高水文情报预报工作的质量，有必要系统总结经验，制订适合我国具体情况的工作规范。

早在1961年，我部就指定长江流域规划办公室负责这册规范的主编工作。

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。