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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。
沂河港上站洪水演算方案的研制和应用【摘要】本文选取1974-2009年13场大洪水对沂河临沂站～港上站(△t=2h)进行了多河段连续演算,并分析出马斯京根法分段连续流量演算的汇流系数。
在2009年7月21日、2012年7月10日沂河大洪水期间,此方案得到了应用,准确演算出了港上站洪峰流量,为防汛调度提供了依据,保证下游行洪安全。
【关键词】马斯京根演算研制应用1 流域概况1.1 流域自然地理特征沂河临沂站到港上站河段全长69km,临沂站至港上站区间面积207km2。
临沂站以下9km处左侧有分沂入沭水道自彭道口闸向东分流注入沭河,再往下游6km处右侧有江风口分洪闸经邳苍分洪道向西南分洪注入中运河。
在彭道口北沂河上游4km有李公河从左侧汇入,集水面104km2,此外无其他支流汇入。
河段两岸有堤防,堤距600-1700m,上游宽阔下游较窄,河道比降万分之一至万分之四。
1.2 水利工程情况河段上游有彭道口闸及江风口闸,大洪水时分别泄沂河洪水东入沭河及西入中运河。
彭道口闸建于1974年,设计流量4000m3/s;江风口闸建于1955年,1957年最大分洪流量3380m3/s;沂河干流上沿途有李庄、土山、洪佛寺及码头4座拦河闸坝;2007年新建刘家道口闸,共39孔,控制南下洪水;港上站测流断面下游100余m有沂河310国道公路桥一座,下游20.2km有华沂漫水闸坝,下游39km入骆马湖。
上游临沂橡胶闸坝、刘家道口闸和码头拦河闸坝对港上水文站影响较大。
1.3 测站概况港上站是1972年设立的,连续观测至今,洪水暴涨暴落。
测验河段顺直,长度约1500m,为复式河床。
主槽偏于左岸(东岸),宽450m,砂质河底,冲淤变化明显。
右岸为滩地,水位35m时河宽780m,左右堤顶高程40.4m。
水位流量关系受洪水涨落影响,呈逆时针绳套型。
近10多年来当地群众在断面上下游河床上取砂,致使主槽河床加深,水位流量关系也发生明显变化,但仍呈现逆时针绳套型,最近几年河床下切速度变慢,主槽河底高程稳定在28m。
ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ７３４１．２０２００７１７７马斯京根法的文献综述李晓晨华北水利水电大学水利学院 河南郑州 ４５００４６摘 要：马斯京根法是一种基于槽蓄方程和水量平衡方程的河道流量演算法，由于使用方便，精度也较高，在生产实践中得到了广泛的应用和不断的改进。
在计算方法上，由整河段演算发展到了分河段、分量级、分层连续演算，参数的推求由试错法发展到了最小二乘法、矩法再到遗传算法、神经网络算法等。
近年来，国内外学者从不同的角度探究了马斯京根法的应用潜力，为它在水利领域更好的发展打下了坚实的基础。
关键词：马斯京根法；文献综述 马斯京根法属于以水量平衡方程和槽蓄方程为基础的水文学洪水演进方法，由Ｇ．Ｔ．麦卡锡于１９３８年提出，该方法计算简单、快捷，对河道地形和糙率资料要求低，至今仍被广泛的应用。
但在实际运用中也呈现一些不足［１］，例如对平原区静态槽蓄较大、Ｗ～Ｑ′线性关系不足的河段难以成立；不能很好反应河流水力特征；只进行单向水流演进等。
１对参数Ｘ、Ｋ的推算马斯京根法基本的参数Ｘ、Ｋ求解方法为人工试算法，ＪｙＳ．Ｗｕ等人在１９８５年对试算法进行了改进，提出了改进图解法，但仍需较多运算。
Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌ［２］提出一种直接三参数马斯京根法，可以从入流和出流过程用矩阵计算方法直接求得演算系数。
矩阵法相比图解法直接而严密，而且无需再求出参数Ｘ、Ｋ的值，可以很好弥补图解法的弊端。
杨荣富［３］从马斯京根法基本原理出发，对参数Ｘ的求解过程进行分析，把最优参数Ｘ的求解转化为求Ｗ～Ｑ′点散布面积这个目标函数的最小值问题，极大简化了参数求解步骤，使求解标准判定更为客观。
瞿国静［４］以演算出流与实测出流的离差平方和最小为判据，直接推求流量演算系数ＣＯ、Ｃ１、Ｃ２的最优估计值，而后反算Ｘ、Ｋ值。
此方法可适应不同时段的流量演算，并达到了较高的精度。
２００８年，孔凡哲认为马斯京根模型的参数反映了河道特征，即模型参数与河道特征有关，因而通过建立参数与河道特征的关系，进而可由河道特征估算参数值。
马斯京根法总结马斯京根法洪水演算总结河道洪水演算的方法很多，主要分为两类，一是以圣维南方程组为基础的水力学方法；另一类是以水量平衡方程和槽蓄方程为基础的水文学方法。
水力学方法物理意义明确，但是需要详细的河道形态、糙率、比降资料。
水文学方法重点考虑水文要素之间的联系，能很好模拟洪水在河道内的主要特征，简单实用，可操作性强。
水文学的河道洪水演进方法主要有：马斯京根法、线性回归法、汇流系数法、特征河长法、滞后演算法等，其中以马斯京根法应用最为广泛。
马斯京根法计算简单、快捷，对河道地形和糙率资料要求低，在一般的河道洪水演算中效果较好。
马斯京根法可分为线性和非线性两类，求解的参数估计方法包括试算法、最小二乘法、矩法、最小面积法和遗传算法等。
1．线性回归法基于水文学方法和线性汇流叠加原理，建立了河段下断面某日演算流量与上断面多日流量的相关关系:1,1,1,11()nS S S S S S S S t i t i tt t i Q Q L W R α++++-==--+∑ (1) 11n i i α==∑ (2)式中：t S Q 为s 断面t 时段断面平均流量3/m s ；i=0,1,…,n 为系数个数；iα为线性组合系数；,1t S S L +为河段损失流量3/m s ；,1tS S W +为河段区间饮水流量3/m s ；,1t S S R +为河段区间加水流量3/m s 。
上述枯水流量演算方程的实质是建立河段下断面流量与上断面若干历史时刻流量以及河段引水、损失等因子间的多元线性关系，系数i α反映了对枯水流量演进规律的定量描述，式(2)为河段水量平衡约束方程。
线性回归法的基本原理是在保证河段水量平衡的条件下，建立演算河段下断面出流与上断面各日入流过程的相关关系。
通过优化，能充分反映河段演进规律的演算系数。
2．汇流系数法汇流系数法的实质是基于马斯京根线性运动波方程，根据上断面的入流过程(上边界条件)和T=0时刻的流量沿程分布(初始条件)，通过连续应用运动波演算方程推求下断面的出流过程。
水库调度( 中级)一、判断题1、大气中的凝结现象表示为雾和云.( )答案:√2、随着气旋或低压过境而产生的降雨称低压雨。
答案:×3、4、气压是由于地球周围大气的重量产生的。
答案:√5、云是空中水汽凝结或凝华后形成的大量微水滴或(和)冰晶组成的可见聚合体。
答案:√6、我国锋面雨主要是由季侯风造成的。
答案:√7、气流运行遇到山脉,在迎风坡被迫沿山坡上升,因动力冷却而形成降雨,称为地形雨。
答案:√8、就长期而言,地球上的总降水量大于总蒸发量。
答案:×9、大气压强随高度的分布有一个重要的特点即在同一地点上空,高度越高,气压越低.( )答案:√10、在对流层的大气压中, 在任何情况下气温都是随高度的增加而降低的.( )答案:×11、海洋与大陆的物理性质是不同的,在夏季大陆增温快,气压高;海洋增温慢,气压低以致风从海洋吹向大陆.( )答案:×12、海洋性气侯与大陆性气侯的差异突出表现在气温的日变化和年变化上.( )答案:√13、纬度高的地区,空气暖和潮湿;纬度低的地区,空气干燥寒冷。
( )答案:×14、相对湿度是空气中所具有的绝对湿度与同一湿度下饱和水汽压之比.( )答案:√15、天气预报中“24小时大到暴雨”的雨量范围是在25—49.9毫米之间。
（）答案:×16、天气预报中“24小时中到大雨”的雨量范围是在17—49.9毫米之间。
（）答案:×17、天气预报中“24小时小到中雨”的雨量范围是在5—16.9毫米之间。
（）答案:√18、24小时降雨量在10～25MM之间为小雨。
答案:×19、两个性质(冷,暖)不同的气团相对运动相接触,其接触处的过渡带叫做“锋”。
( )答案:√20、降水量是指降落在地面上的水的总量.( )答案:×21、洪水频率为2%，则洪水重现期为50年.( )答案:√22、对应于设计数值的频率称为设计频率.( )答案:√23、流量过程线中，流量是各时刻的瞬时流量.( )答案:√24、洪水地下径流分割常用水平线分割,斜线分割两种方法。
