【正文】 量及其過程。l 水質(zhì)預(yù)報(bào)：預(yù)測(cè)河流中污染物遷移轉(zhuǎn)化的時(shí)空變化過程。l 施工水文預(yù)報(bào)：在工程施工期間要進(jìn)行的特殊預(yù)報(bào)項(xiàng)目。2. 按預(yù)見期的長短，水文預(yù)報(bào)可分為l 短期水文預(yù)報(bào)：主要由水文要素作出的預(yù)報(bào)l 中長期水文預(yù)報(bào)：包括氣象預(yù)報(bào)性質(zhì)在內(nèi)的水文預(yù)報(bào)預(yù)報(bào)的預(yù)見期是指發(fā)布預(yù)報(bào)與預(yù)報(bào)要素出現(xiàn)的時(shí)間間距。在水文預(yù)報(bào)中，預(yù)見期的長與短并沒有明確的時(shí)間界限。水文預(yù)報(bào)工作大體上分為兩大步驟。(1) 制定預(yù)報(bào)方案：分析預(yù)報(bào)要素的形成規(guī)律，建立由過去的觀測(cè)資料推算水文預(yù)報(bào)要素大小和出現(xiàn)時(shí)間的一整套計(jì)算方法，即水文預(yù)報(bào)方案。(2) 進(jìn)行作業(yè)預(yù)報(bào):將現(xiàn)時(shí)發(fā)生的水文氣象信息，經(jīng)過預(yù)報(bào)方案算出即將發(fā)生的水文預(yù)報(bào)要素大小和出現(xiàn)時(shí)間，及時(shí)將信息發(fā)布出去，這個(gè)過程稱為作業(yè)預(yù)報(bào)。若現(xiàn)時(shí)水文氣象信息是通過自動(dòng)化采集、自動(dòng)傳送到預(yù)報(bào)中心的計(jì)算機(jī)內(nèi),由計(jì)算機(jī)直接按存儲(chǔ)的水文預(yù)報(bào)模型程序計(jì)算出預(yù)報(bào)結(jié)果。這樣的作業(yè)預(yù)報(bào)稱為聯(lián)機(jī)作業(yè)實(shí)時(shí)水文預(yù)報(bào)。 短期洪水預(yù)報(bào)內(nèi)容提要1. 河段中的洪水波運(yùn)動(dòng)；2. 相應(yīng)水位(流量)法；3. 合成流量法；4. 流量演算法；5. 降雨徑流預(yù)報(bào)。水位(流量)法、合成流量法和馬斯京根流量演算方法。1. 洪水波流域上大量降水后,產(chǎn)生的凈雨沿坡地迅速匯集,注入河槽, 由于降雨量時(shí)空分布不均勻、河網(wǎng)干支流和分布形狀的不同，以及水流匯集速度的快慢，河道接納的水量沿程不同，使河道沿程水面發(fā)生高低起伏的一種波動(dòng),稱為洪水波。i0ii 河道洪水波水面比降示意圖 相應(yīng)水位(流量)法根據(jù)河段洪水波運(yùn)動(dòng)和變形規(guī)律,利用河段上斷面的實(shí)測(cè)水位(流量),預(yù)報(bào)河段下斷面未來水位(流量)的方法,稱為相應(yīng)水位(流量)法。⑴相應(yīng)水位（流量）相應(yīng)水位（流量）是指在河段同次洪水過程線上，處于同一位相點(diǎn)上、下站的水位（流量）稱為相應(yīng)水位（流量）。如圖923所示某次洪水過程線上的各個(gè)特征點(diǎn),例如上游2點(diǎn)洪峰水位經(jīng)過河段傳播時(shí)間τ,在下游站2’點(diǎn)的洪峰水位,就是同位相的水位。圖923 上、下游站相應(yīng)水位過程線圖（在有支流匯入的河段，按照上游干、支流各站的傳播時(shí)間，把各站同時(shí)刻到達(dá)下游站的流量疊加起來得合成流量，然后建立合成流量與下游站相應(yīng)流量的關(guān)系曲線，進(jìn)行預(yù)報(bào)的方法稱為合成流量法。流量演算法是在圣維南方程組簡化的基礎(chǔ)上,利用河槽的水量平衡方程替代連續(xù)性方程,用河段的蓄泄關(guān)系替代動(dòng)力方程, 然后聯(lián)立求解,將河段的入流過程演算為出流過程的方法。河段流量演算是由以下兩個(gè)基本公式組成：l 河槽時(shí)段水量平衡方程 （924） 若當(dāng)河段內(nèi)有區(qū)間入流量q，將q值并入到上斷面的入流量中進(jìn)行演算,即: l 河段蓄水量與泄流量方程 S=f(Q) （925） 　式中S為河段內(nèi)某一流量所對(duì)應(yīng)的蓄水量。　 圖927 河段時(shí)段水量平衡示意圖(GTMcCarthy) 1938年應(yīng)用于美國馬斯京根河流域而得名。該法主要是建立馬斯京根槽蓄曲線方程,并與水量平衡方程聯(lián)立求解,進(jìn)行河段洪水演算。圖928 河段槽蓄量示意圖在馬斯京根槽蓄曲線方程中,河段槽蓄量由柱蓄和楔蓄兩部分組成，如圖928。令x為流量比重因素,、,它們與河段內(nèi)總蓄量S的關(guān)系為： （926）若將河道中的斷面流量與相應(yīng)的槽蓄量近似地按穩(wěn)定流處理時(shí)（SQ =KQ）,由式（926）可得到馬斯京根槽蓄曲線方程： （927）式中,K為穩(wěn)定流情況下的河段傳播時(shí)間，Q’稱為示儲(chǔ)流量：。聯(lián)解水量平衡方程式（924）和馬斯京根槽蓄曲線方程式（927）,可得馬斯京根流量演算方程: （928）式中： （929）4. 試算法確定x、K值對(duì)某一次洪水,假定不同的x值計(jì)算Q’,作出S～f(Q’)關(guān)系曲線,其中能使二者關(guān)系成為單一直線的x值即為此次洪水所求的x值,而該直線的斜率即為所求的K值。取多次洪水作相同的計(jì)算和分析,就可以確定該河段的x、K值。(1) K值的綜合l K具有時(shí)間的因次,它基本上反映河道穩(wěn)定流時(shí)河段的傳播時(shí)間。l 在不穩(wěn)定流情況下,按流量分級(jí),根據(jù)不同的流量取不同的K值。(2) x值的綜合l 流量比重因素x反映楔蓄對(duì)流量的作用外,還反映河段的調(diào)蓄能力。l 對(duì)于一定的河段,x在洪水漲落過程中基本穩(wěn)定,但也有隨流量增加而減小的趨勢(shì)。l 流量比重因素x，一般從上游向下游逐漸減小,～,特殊情況下也有小于零的。(3) 計(jì)算時(shí)段Δt的選擇l Δt不能取得太長,以保證流量過程線在Δt內(nèi)近于直線。l 為在計(jì)算中不漏掉洪峰,選取的Δt最好等于河段傳播時(shí)間τ。(4) 預(yù)見期問題l 馬斯京根法用于預(yù)報(bào)時(shí)是沒有預(yù)見期的。l 如果取Δt=2kx，則Co=0,有一個(gè)時(shí)段的預(yù)見期。降雨徑流預(yù)報(bào)是利用流域降雨量經(jīng)過產(chǎn)流計(jì)算和匯流計(jì)算,預(yù)報(bào)出流域出口斷面的徑流過程。主要包括兩方面的內(nèi)容:l 由降雨量推求凈雨量。l 由凈雨過程推求流域出口斷面的徑流過程。有關(guān)這兩個(gè)問題的計(jì)算原理和計(jì)算方法,見第七章的內(nèi)容。在降雨徑流預(yù)報(bào)中，有以下主要工作內(nèi)容：根據(jù)流域自然地理特征和實(shí)測(cè)資料條件,建立流域產(chǎn)、匯流計(jì)算方案,如降雨徑流相關(guān)圖、單位線等。并對(duì)方案的預(yù)報(bào)精度進(jìn)行評(píng)定和檢驗(yàn)。在作業(yè)預(yù)報(bào)中,如圖9210所示 to時(shí)刻以前的降雨量是實(shí)測(cè)的； to之后的降雨量是預(yù)報(bào)的。預(yù)報(bào)雨量與預(yù)報(bào)方案的誤差,兩者都影響預(yù)報(bào)的精度。因此,在作業(yè)預(yù)報(bào)時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)段降雨量或?qū)崪y(cè)流量對(duì)預(yù)報(bào)的徑流進(jìn)行逐時(shí)段修正。圖9210降雨徑流預(yù)報(bào)法預(yù)報(bào)洪水過程示意圖（動(dòng)畫）（動(dòng)畫圖9210，上圖中的雨量每變動(dòng)一格時(shí)，下圖中流量過程相應(yīng)變動(dòng)完一個(gè)過程線，用不同的顏色線表示；） 水文實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)方法內(nèi)容提要1. 水文預(yù)報(bào)誤差的來源；2. 實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)校正方法；3. 遞推最小二乘估計(jì)算法。第十一章 水庫興利調(diào)節(jié)第一節(jié) 水庫及其特性一、水庫特性曲線水庫是指在河道、山谷等處修建水壩等擋水建筑物形成蓄集水的人工湖泊。水庫的作用是攔蓄洪水，調(diào)節(jié)河川天然徑流和集中落差。一般把用來反映水庫地形特征的曲線稱為水庫特性曲線。它包括水庫水位～面積關(guān)系曲線和水庫水位～容積關(guān)系曲線，簡稱為水庫面積曲線和水庫容積曲線，是最主要的水庫特性資料。（一）水庫面積曲線 水庫面積曲線是指水庫蓄水位與相應(yīng)水面面積的關(guān)系曲線。水庫的水面面積隨水位的變化而變化。庫區(qū)形狀與河道坡度不同，水庫水位與水面面積的關(guān)系也不盡相同。面積曲線反映了水庫地形的特性。繪制水庫面積曲線時(shí)，一般可根據(jù) l/10 000～ l/50 00比例尺的庫區(qū)地形圖，用求積儀(或按比例尺數(shù)方格)計(jì)算不同等高線與壩軸線所圍成的水庫的面積(高程的間隔可用 l，2或5 m)，然后以水位為縱座標(biāo)，以水庫面積為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪出水位～面積關(guān)系曲線，如圖2－1所示。 圖2－1　水庫面積特性曲線繪法示意 （二）水庫容積曲線水庫容積曲線也稱為水庫庫容曲線。它是水庫面積曲線的積分曲線，即庫水位與累積容積的關(guān)系曲線。其繪制方法是：首先將水庫面積曲線中的水位分層，其次，自河底向上逐層計(jì)算各相鄰高程之間的容積。庫 水位Z（m）　 1 2 　　　　 △ △ 0 　　水面面積 (106 m2) 水庫容積 (106 m3) 圖 2－2 水庫容積特性和面積特性 1－水庫面積特性。 2－水庫容積特性假設(shè)水庫形狀為梯形臺(tái)，則各分層間容積計(jì)算公式為： ?。?－1）式中：——相鄰高程間庫容（m3）。 、——相鄰兩高程的水庫水面面積（m2）。 ——高程間距（m）。水庫總庫容的大小是水庫最主要指標(biāo)。通常按此值的大小，把水庫劃分為下列五級(jí)： 大Ⅰ型——大于 l0億 m3；大Ⅱ型—— l～10億 m3；中 型——～l億 m3；?、裥汀?m3；?、蛐汀?m3。水庫容積的計(jì)量單位除了用m3表示外，在生產(chǎn)中為了能與來水的流量單位直接對(duì)應(yīng)，便于調(diào)節(jié)計(jì)算，水庫容積的計(jì)量單位常采用 (m3/s)Δ表示。Δ是單位時(shí)段，可取月、旬、日、時(shí)。如1表示 l的流量在一個(gè)月（）的累積總水量，即 l ＝243600＝106 m3二、水庫的特征水位及其相應(yīng)庫容表示水庫工程規(guī)模及運(yùn)用要求的各種庫水位，稱為水庫特征水位。它們是根據(jù)河流的水文條件、壩址的地形地質(zhì)條件和各用水部門的需水要求，通過調(diào)節(jié)計(jì)算，并從政治、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素進(jìn)行全面綜合分析論證來確定的。這些特征水位和庫容各有其特定的任務(wù)和作用，體現(xiàn)著水庫運(yùn)用和正常工作的各種特定要求。它們也是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，確定主要水工建筑物尺寸(如壩高和溢洪道大小)，估算工程投資、效益的基本依據(jù)。這些特征水位和相應(yīng)的庫容，通常有下列幾種，分別標(biāo)在圖2－3中。（一）死水位和死庫容水庫在正常運(yùn)用情況下，允許消落的最低水位，稱為死水位。死水位以下的水庫容積稱為死庫容。水庫正常運(yùn)行時(shí)蓄水位一般不能低于死水位。除非特殊干旱年份，為保證緊要用水，或其他特殊情況，如戰(zhàn)備、地震等要求，經(jīng)慎重研究，才允許臨時(shí)泄放或動(dòng)用死庫容中的部分存水。確定死水位應(yīng)考慮的主要因素是：（1）保證水庫有足夠的能發(fā)揮正常效用的使用年限(俗稱水庫壽命)，特別應(yīng)考慮部分庫容供泥沙淤積。（2）保證水電站所需要的最低水頭和自流灌溉必要的引水高程。（3）庫區(qū)航運(yùn)和漁業(yè)的要求。（二）正常蓄水位和興利庫容 在正常運(yùn)用條件下，水庫為了滿足設(shè)計(jì)的興利要求，在開始供水時(shí)應(yīng)蓄到的水位，稱為正常蓄水位，又稱正常高水位。正常蓄水位到死水位之間的庫容，是水庫可用于興利徑流調(diào)節(jié)的庫容，稱為興利庫容，又稱調(diào)節(jié)庫容或有效庫容。正常蓄水位與死水位之間的深度，稱為消落深度或工作深度。溢洪道無閘門時(shí)，正常蓄水位就是溢洪道堰頂?shù)母叱?；?dāng)溢洪道有操作閘門時(shí)，多數(shù)情況下正常蓄水位也就是閘門關(guān)閉時(shí)的門頂高程。 　　正常蓄水位是水庫最重要的特征水位之一，它是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。因?yàn)樗苯雨P(guān)系到一些主要水工建筑物的尺寸、投資、淹沒、綜合利用效益及其他工作指標(biāo)；大壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算，也主要以它為依據(jù)。因此，大中型水庫正常蓄水位的選擇是一個(gè)重要問題，往往牽涉到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政治、社會(huì)、環(huán)境等方面的影響，需要全面考慮 ，綜合分析確定。 圖2－3 水庫特征水位及其相應(yīng)庫容示意圖（三）防洪限制水位和結(jié)合庫容水庫在汛期為興利蓄水允許達(dá)到的上限水位稱為防洪限制水位，又稱為汛期限制水位，或簡稱為汛限水位。它是在設(shè)計(jì)條件下，水庫防洪的起調(diào)水位。該水位以上的庫容可作為滯蓄洪水的容積。當(dāng)出現(xiàn)洪水時(shí)，才允許水庫水位超過該水位。一旦洪水消退，應(yīng)盡快使水庫水位回落到防洪限制水位。興建水庫后，為了汛期安全泄洪和減少泄洪設(shè)備，常要求有一部分庫容作為攔蓄洪水和削減洪峰之用。防洪限制水位或是低于正常蓄水位，或是與正常蓄水位齊平。若防洪限制水位低于正常蓄水位，則將這兩個(gè)水位之間的水庫容積稱為結(jié)合庫容，也稱共用庫容或重疊庫容。汛期它是防洪庫容的一部分，汛后又可用來興利蓄水，成為興利庫容的組成部分。若汛期洪水有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，經(jīng)論證，對(duì)主汛期和非主汛期可分別采用不同的防洪限制水位。（四）防洪高水位和防洪庫容水庫遇到下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，壩前達(dá)到的最高水位稱為防洪高水位。該水位至防洪限制水位間的水庫容積稱為防洪庫容。（五）設(shè)計(jì)洪水位和攔洪庫容當(dāng)遇到大壩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水庫壩前達(dá)到的最高水位，稱為設(shè)計(jì)洪水位。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為攔洪庫容或設(shè)計(jì)調(diào)洪庫容。設(shè)計(jì)洪水位是水庫的重要參數(shù)之一，它決定了設(shè)計(jì)洪水情況下的上游洪水淹沒范圍，它同時(shí)又與泄洪建筑物尺寸、類型有關(guān)；而泄洪設(shè)備類型(包括溢流堰、泄洪孔、泄洪隧洞)則應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件和壩型、樞紐布置等特點(diǎn)擬定。（六）校核洪水位和調(diào)洪庫容當(dāng)遇到大壩校核標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水庫壩前達(dá)到的最高水位，稱為校核洪水位。它至防洪限制水位間的水庫容積稱為調(diào)洪庫容或校核調(diào)洪庫容。 校核洪水位以下的全部水庫容積就是水庫的總庫容。設(shè)計(jì)洪水位或校核洪水位加上一定數(shù)量的風(fēng)浪高值和安全超高值，就得到壩頂高程。三、水庫的水量損失水庫建成蓄水后，因改變河流天然狀況及庫內(nèi)外水力條件而引起額外的水量損失，主要包括蒸發(fā)損失和滲透損失，在寒冷地區(qū)還有可能有結(jié)冰損失。（一）水庫的蒸發(fā)損失 水庫蓄水后，使庫區(qū)形成廣闊水面，原有的陸面蒸發(fā)變?yōu)樗嬲舭l(fā)。由于流入水庫的徑流資料是根據(jù)建庫前壩址附近觀測(cè)資料整編得出，其中已計(jì)入陸面蒸發(fā)部分。因此，計(jì)算時(shí)段Δt（年、月）水庫的蒸發(fā)損失是指由陸面面積變?yōu)樗婷娣e所增加的額外蒸發(fā)量 （以m3計(jì)），即 　　 （2－4） 式中：——計(jì)算時(shí)段Δ內(nèi)庫區(qū)水面蒸發(fā)強(qiáng)度，以水層深