《洪水预报方案》PPT课件.ppt

洪水预报n n第一讲第一讲 基础知识基础知识n n1洪水预报方法洪水预报方法n n洪水预报的方法很多，但对于面积较小的流域，如用相应水位法或河道流量演算法来做预报，则由于汇流时间短，预报的预见期不能满足要求，为提高预报的预见期，常直接根据降雨来预报洪水，这种方法称降雨径流预报。降雨径流预报是研究流域内一次降雨将产生多少径流量，以及这些径流量是如何形成出口断面（入库）的径流过程。n n2降雨标准降雨标准n n由于我国幅员辽阔，各地降雨情况不同，降雨量标准也就不同。例如，多雨的广东，日雨量80mm以上称暴雨；少雨的陕西延安地区，日雨量达到30mm以上就称为暴雨。n n对于我们华北地区，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨六种各类雨的降水量标准种类种类2424小时降水小时降水量量1 1小时降水小时降水量量小雨小雨小于小于10.010.0小于小于2.52.5中雨中雨10.0-24.910.0-24.92.6-8.02.6-8.0大雨大雨25.0-49.925.0-49.98.1-15.98.1-15.9暴雨暴雨50.0-99.950.0-99.916.016.0以上以上大暴雨大暴雨100.0-100.0-249.0249.0特大暴特大暴雨雨250.0250.0以上以上n n在没有测量雨量的情况下，我们也可以从当时的降雨状在没有测量雨量的情况下，我们也可以从当时的降雨状况来判断降水强度：况来判断降水强度：小雨：雨滴下降清晰可辨；地面全湿，但无积水或小雨：雨滴下降清晰可辨；地面全湿，但无积水或积水形成很慢。积水形成很慢。中雨：雨滴下降连续成线，雨滴四溅，可闻雨声；中雨：雨滴下降连续成线，雨滴四溅，可闻雨声；地面积水形成较快。地面积水形成较快。大雨：雨滴下降模糊成片，四溅很高，雨声激烈；大雨：雨滴下降模糊成片，四溅很高，雨声激烈；地面积水形成很快。地面积水形成很快。暴雨：雨如倾盆，雨声猛烈，开窗说话时，声音受暴雨：雨如倾盆，雨声猛烈，开窗说话时，声音受雨声干扰而听不清楚；积水形成特快，下水道往往来不雨声干扰而听不清楚；积水形成特快，下水道往往来不及排泄，常有外溢现象。及排泄，常有外溢现象。n n在天气预报用语中，不同的说法有不同的含义。比如，“零星小雨”指降水时间很短，降水量不超过0.1mm；“有时有小雨”意即天气阴沉，有时会有短时降水出现；“阵雨”指的是在夏季降水开始和终止都很突然，一阵大，一阵小，雨量较大；“雷阵雨”则是指下阵雨时伴着雷鸣电闪；“局部地区有雨”指小范围地区有降水发生，分布没有规律。n n3 3径流形成过程径流形成过程径流形成过程径流形成过程n n从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整个过程，称为径流形成过程。分为产流阶段和汇流阶个过程，称为径流形成过程。分为产流阶段和汇流阶段。段。n n3.13.1产流阶段产流阶段产流阶段产流阶段n n当降雨开始，部分雨量被植物枝叶截流，称为植物截当降雨开始，部分雨量被植物枝叶截流，称为植物截流量。超过植物截流能力的雨量乃落于地面上。部分流量。超过植物截流能力的雨量乃落于地面上。部分雨量落在低洼地带形成积水，称为填洼量。植物截流雨量落在低洼地带形成积水，称为填洼量。植物截流量与填洼量都是降雨径流形成过程中的损失量，不参量与填洼量都是降雨径流形成过程中的损失量，不参与径流量的组成。降落在地面上的雨量，则通过土壤与径流量的组成。降落在地面上的雨量，则通过土壤颗粒间的空隙不断入渗填充土壤空隙，使包气带土壤颗粒间的空隙不断入渗填充土壤空隙，使包气带土壤含水量增大，但不产生径流，而形成表层土壤储存。含水量增大，但不产生径流，而形成表层土壤储存。n n由于河洼地、谷地以及凹坡等处地下水埋深很浅，由于河洼地、谷地以及凹坡等处地下水埋深很浅，包气带蓄水容量不大的局部地区容易饱和，使土壤包气带蓄水容量不大的局部地区容易饱和，使土壤入渗率减小，当雨强大于入渗率时，就有地面径流入渗率减小，当雨强大于入渗率时，就有地面径流产生。另外降落在河面的部分雨水也形成少量径流。产生。另外降落在河面的部分雨水也形成少量径流。n n当植物截流量、洼地蓄水和表层土壤储存后，后续当植物截流量、洼地蓄水和表层土壤储存后，后续降雨强度又超过下渗强度，其超过下渗强度的雨量，降雨强度又超过下渗强度，其超过下渗强度的雨量，降到地面以后，开始沿地表坡面流动，称为坡面漫降到地面以后，开始沿地表坡面流动，称为坡面漫流，是产流的开始。如果雨量继续增大，漫流的范流，是产流的开始。如果雨量继续增大，漫流的范围也就增大，形成全面漫流。雨水不断入渗土壤后，围也就增大，形成全面漫流。雨水不断入渗土壤后，使表层土壤含水量首先达到饱和，后续入渗的水量使表层土壤含水量首先达到饱和，后续入渗的水量往往沿饱和层坡度在土壤空隙间流动，注入河槽形往往沿饱和层坡度在土壤空隙间流动，注入河槽形成径流，成为表层径流或壤中流。成径流，成为表层径流或壤中流。n n雨水继续下渗到地下水面以下和不透水层以上的雨水继续下渗到地下水面以下和不透水层以上的土壤中，并慢慢地渗入河槽的径流，称为浅层地土壤中，并慢慢地渗入河槽的径流，称为浅层地下径流。至于不透水层以下的深层地下径流也可下径流。至于不透水层以下的深层地下径流也可以通过泉水或其他形式不给河流，此部分来量比以通过泉水或其他形式不给河流，此部分来量比较稳定，通常称为基流。较稳定，通常称为基流。n n地面径流以及渗入土壤而形成表层径流和地下径地面径流以及渗入土壤而形成表层径流和地下径流的水量，是降雨中产生径流的部分，成为径流流的水量，是降雨中产生径流的部分，成为径流量。量。n n3.23.2汇流阶段汇流阶段汇流阶段汇流阶段n n降雨产生的径流，汇集到附近河网后，又从上游降雨产生的径流，汇集到附近河网后，又从上游流向下游，最后全部流经流域出口断面，叫做河流向下游，最后全部流经流域出口断面，叫做河网汇流，这种河网汇流过程，即为汇流阶段。网汇流，这种河网汇流过程，即为汇流阶段。n n4 4产流方式产流方式产流方式产流方式n n4.14.1蓄满产流蓄满产流蓄满产流蓄满产流n n“蓄满产流蓄满产流”是指土壤缺水量未满足以前不产生径是指土壤缺水量未满足以前不产生径流，而在土壤缺水量满足以后则全不产生径流。湿流，而在土壤缺水量满足以后则全不产生径流。湿润地区因年雨量充沛，地下水位较高，包气带不厚，润地区因年雨量充沛，地下水位较高，包气带不厚，上层虽因蒸发有时含水量很低，但下层常达到田间上层虽因蒸发有时含水量很低，但下层常达到田间持水量，包气带缺水量不大。而且，在湿润地区或持水量，包气带缺水量不大。而且，在湿润地区或非湿润地区的多雨季节，植物茂盛，土壤覆盖层的非湿润地区的多雨季节，植物茂盛，土壤覆盖层的下渗能力较大，在流域内的大部分土地上，当土壤下渗能力较大，在流域内的大部分土地上，当土壤缺水量尚未满足时，所有降雨都被土壤所吸收，只缺水量尚未满足时，所有降雨都被土壤所吸收，只有待土壤完全达到饱和状态，才开始产生径流，这有待土壤完全达到饱和状态，才开始产生径流，这种产流方式，称为蓄满产流。种产流方式，称为蓄满产流。n n4.24.2超渗产流超渗产流超渗产流超渗产流n n下渗强度下渗强度f f（或下渗率）：单位时间内单位面积上（或下渗率）：单位时间内单位面积上渗入土壤中的水量，通常以渗入土壤中的水量，通常以mm/hmm/h表示。表示。n n判断降雨是否产流的标准是雨强判断降雨是否产流的标准是雨强i i是否超过下渗率是否超过下渗率f f。n n如如i if f就不产流就不产流 如如i if f则产流则产流 n n这种产流方式为超渗产流。这种产流方式为超渗产流。n n陡河流域属半山区，平原占陡河流域属半山区，平原占40%40%，山区占，山区占40%40%，丘陵占丘陵占20%20%，流域产流，既有超渗产流特性，又，流域产流，既有超渗产流特性，又有蓄满产流特性。要根据当时降雨情况和流域下垫有蓄满产流特性。要根据当时降雨情况和流域下垫面情况判断。面情况判断。n n蓄满产流的流量过程线与超渗产流的流量过程线不蓄满产流的流量过程线与超渗产流的流量过程线不同，蓄满产流的流量过程线往往不对称，涨洪历时同，蓄满产流的流量过程线往往不对称，涨洪历时远小于落洪历时，退水段下部的流量值较大。一般远小于落洪历时，退水段下部的流量值较大。一般径流总量大而峰值小。径流总量大而峰值小。n n5 5降雨径流要素计算降雨径流要素计算降雨径流要素计算降雨径流要素计算n n5.15.1降雨量降雨量降雨量降雨量n n降雨包括经降雨量、降雨强度、降雨历时、降雨过程、降降雨包括经降雨量、降雨强度、降雨历时、降雨过程、降雨分布以及暴雨中心位置等。雨分布以及暴雨中心位置等。n n降雨量的表示方式：降雨量的表示方式：n n降雨量常以流域平均降雨量表示。降雨量常以流域平均降雨量表示。n n降雨强度过程线（或时段雨量柱状图）降雨强度过程线（或时段雨量柱状图）以时段平均降雨以时段平均降雨量为纵坐标，时段的时序为横坐标绘成柱状分布图形。它量为纵坐标，时段的时序为横坐标绘成柱状分布图形。它反映时段雨强随时间的变化过程和降雨历时等要素。反映时段雨强随时间的变化过程和降雨历时等要素。n n降雨量累计曲线降雨量累计曲线 以降雨开始后的雨量累加值为纵坐标，以降雨开始后的雨量累加值为纵坐标，相应时间为横坐标所点绘的曲线，累计曲线的坡度就是降相应时间为横坐标所点绘的曲线，累计曲线的坡度就是降雨强度。雨强度。n n等雨量线等雨量线 它是根据流域内各雨量站一次或时段降雨量所它是根据流域内各雨量站一次或时段降雨量所绘制的等值线图。绘制方法与绘制等高线相似。绘制的等值线图。绘制方法与绘制等高线相似。n n5.25.2前期影响雨量前期影响雨量前期影响雨量前期影响雨量n n下垫面土壤含水量的变化，是影响降雨形成径流过程的一个下垫面土壤含水量的变化，是影响降雨形成径流过程的一个重要因素。但土壤含水量的实测资料是有限的，只能用间接重要因素。但土壤含水量的实测资料是有限的，只能用间接计算的方法来表示。即前期影响雨量法。计算的方法来表示。即前期影响雨量法。n n前期影响雨量的计算公式：前期影响雨量的计算公式：n n如果如果t t日没有降雨时日没有降雨时 Pa,t+1=KPa,t Pa,t+1=KPa,tn n式中式中 Pa,tt Pa,tt时的前期影响雨量（时的前期影响雨量（mmmm）n nPa,t+1tPa,t+1t时一日后的前期影响雨量（时一日后的前期影响雨量（mmmm）n nkk土壤含水量的折减系数土壤含水量的折减系数n n如果如果t t日有降雨，但未产流，则：日有降雨，但未产流，则：Pa,t+1=K Pa,t+1=K（Pa,t+PtPa,t+Pt）n n当当t t日降雨产生径流时，日降雨产生径流时，Pa,t+1=KPa,t+1=K（Pa,t+Pt-RtPa,t+Pt-Rt）n n 如果各日雨量没有减去其径流量，计算出来的如果各日雨量没有减去其径流量，计算出来的PaPa常偏大，常偏大，尤其在连续洪峰时，所以可用尤其在连续洪峰时，所以可用PaPa的上限不超过影响土壤的最的上限不超过影响土壤的最大缺水量大缺水量ImIm作控制。作控制。n n第二讲第二讲第二讲第二讲 洪水预报的应用洪水预报的应用洪水预报的应用洪水预报的应用n n需要预报：需要预报：洪水总量洪水总量 入库洪水过程线入库洪水过程线 洪峰流量及洪峰流量及峰现时间峰现时间 未来时刻洪水位。未来时刻洪水位。n n洪水总量洪水总量W=0.1RFW=0.1RFn n式中：式中：0.10.1单位换算系数单位换算系数n n R R径流量（径流量（mmmm）根据降雨径流相关图查得。根据降雨径流相关图查得。n n F F流域面积流域面积(km(km2 2)n n陡河水库上游有两座小（陡河水库上游有两座小（）型、五座小（）型、五座小（）型水库，）型水库，控制流域总面积为控制流域总面积为71.91 km71.91 km2 2，累计库容，累计库容1558.61558.6万万mm3 3。当。当流域平均降雨量小于流域平均降雨量小于400mm400mm做洪水预报时，流域面积按做洪水预报时，流域面积按450 km450 km2 2计算，当流域平均降雨量大于计算，当流域平均降雨量大于400mm400mm，或流域平，或流域平均降雨量小于均降雨量小于400mm400mm，上游小水库发生垮坝时，流域面，上游小水库发生垮坝时，流域面积按积按530 km530 km2 2计算。计算。n n预报洪水过程线预报洪水过程线n n单位线：在一个特定的流域上，单位时段内均匀单位线：在一个特定的流域上，单位时段内均匀分布的单位净雨量所形成的流域出口站的径流过分布的单位净雨量所形成的流域出口站的径流过程线，叫单位线。程线，叫单位线。n n单位净雨深一般取单位净雨深一般取10mm10mm。单位时段可取。单位时段可取1h1h、2h2h、3h3h、6h6h、12h12h、24h24h。陡河水库取。陡河水库取3h3h。n n根据暴雨量、暴雨中心位置从陡河水库洪水预根据暴雨量、暴雨中心位置从陡河水库洪水预报方案中四条单位向线中，选取一条比较相近报方案中四条单位向线中，选取一条比较相近的，根据选定的单位线，预报入库洪水过程线。的，根据选定的单位线，预报入库洪水过程线。n n从入库流量过程线上可查得洪峰流量及峰现时间从入库流量过程线上可查得洪峰流量及峰现时间n n根据入库洪水过程线推求未来时刻洪水位根据入库洪水过程线推求未来时刻洪水位 陡河水库入库洪水过程线计算表陡河水库入库洪水过程线计算表陡河水库入库洪水过程线计算表陡河水库入库洪水过程线计算表时段时段时段净雨时段净雨(mm)(mm)单位线单位线流流 量量Q Q1 1Q Q2 2Q3Q3Q Q 平均流量平均流量水量水量库容库容库水位库水位月月日日时时23/1023/105/105/10洪水过程洪水过程线线（m m3 3/s/s）(万万m m3 3)(万万m m3 3)(m)(m)8 8131320200 00 00 04057 4057 32.00 32.00 23232323232232533.6533.60 0533.6533.6266.8266.8288.1 288.1 4345 4345 32.21 32.21 14142 25 5146146335.8335.81161160 0451.8451.8492.7492.7532.1 532.1 4877 4877 32.59 32.59 5 55454124.2124.27373197.2197.2324.5324.5350.5 350.5 5228 5228 32.83 32.83 8 8323273.673.62727100.6100.6148.9148.9160.8 160.8 5389 5389 32.94 32.94 121227.627.6161643.643.672.172.177.9 77.9 5466 5466 33.00 33.00 8 818.418.46 624.424.4343436.7 36.7 5503 5503 33.03 33.03 4 49.29.24 413.213.218.818.820.3 20.3 5523 5523 33.04 33.04 2.42.45.525.522 27.527.5210.3610.3611.2 11.2 5535 5535 33.05 33.05 0 00 01.21.21.21.24.364.364.7 4.7 5539 5539 33.05 33.05 0 00 00.60.60.6 0.6 5540 5540 33.05 33.05 流量过程线