水文預(yù)報(bào)（第5版）

包為民，78年華東水利學(xué)院畢業(yè)留校，82-84年留學(xué)愛爾蘭獲第二碩士學(xué)位、87年赴德國(guó)漢諾威大學(xué)從事客座研究，89年獲博士學(xué)位。河海大學(xué)教授、博導(dǎo)、水文預(yù)報(bào)教研室主任、中國(guó)林學(xué)會(huì)森林水文分會(huì)常務(wù)理事、水利部跨世紀(jì)優(yōu)秀中青年學(xué)科帶頭人、江蘇省“333工程”首批培養(yǎng)對(duì)象、享受政府特殊津貼。主要從事洪水預(yù)報(bào)、旱情預(yù)報(bào)、流域泥沙等的研究。主持了國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家教委優(yōu)秀年輕教師基金和國(guó)家“九五”攻關(guān)等項(xiàng)目；與國(guó)家防汛抗旱總指揮部辦公室合作，主持開發(fā)了“全國(guó)水庫(kù)防洪決策支持系統(tǒng)”，其系統(tǒng)在福建的閩江、浙江的錢塘江流域、新安江水庫(kù)等遍布全國(guó)20余省的八十余個(gè)洪水預(yù)報(bào)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用。主持項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一、二、三等獎(jiǎng)七項(xiàng)；在三大檢索和國(guó)家核心期刊上發(fā)表了科技論文100余篇，出版專著1部，主編出版國(guó)家重點(diǎn)教材和大學(xué)專業(yè)教材二部。2100433B

本書是高等學(xué)校水利類專業(yè)的通用教材，同時(shí)也是高等學(xué)校水利學(xué)科專業(yè)規(guī)范核心課程教材。主要介紹了水文預(yù)報(bào)基本原理、方法與實(shí)際應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方法，主要包括流域蒸發(fā)、流域產(chǎn)流、流域匯流、河道流量演算、水文模型、實(shí)時(shí)洪水作業(yè)預(yù)報(bào)與誤差修正方法、枯季徑流與旱情分析預(yù)報(bào)、水庫(kù)水文預(yù)報(bào)、冰雪融水徑流與冰情預(yù)報(bào)、流域土壤侵蝕與模擬、水文預(yù)報(bào)結(jié)果評(píng)定等。

水庫(kù)水文預(yù)報(bào)的項(xiàng)目應(yīng)包括入庫(kù)洪峰、洪量、洪水過程、水庫(kù)最高水位、最大泄量以及各運(yùn)行期的入庫(kù)徑流量。

水庫(kù)水文預(yù)報(bào)方案除產(chǎn)流與匯流方案外，還應(yīng)有調(diào)洪演算、各運(yùn)行期入庫(kù)徑流等方案。重要的中、小型水庫(kù)應(yīng)有入庫(kù)洪水總量預(yù)報(bào)方案和簡(jiǎn)易調(diào)洪查算圖表。

水庫(kù)水文預(yù)報(bào)應(yīng)與調(diào)度緊密結(jié)合。水情部門應(yīng)熟悉水庫(kù)的防洪設(shè)施和調(diào)度原則，水庫(kù)管理部門應(yīng)將調(diào)度方案、執(zhí)行時(shí)間等及時(shí)通告水情部門，努力優(yōu)化預(yù)報(bào)調(diào)度。

水庫(kù)水文預(yù)報(bào)精度評(píng)定規(guī)定：流速預(yù)報(bào)取實(shí)測(cè)值的20%作為許可誤差；其余要素的許可誤差按《水文情報(bào)預(yù)報(bào)規(guī)范》3.5各有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。 2100433B

由于導(dǎo)流建筑物的修建，使得施工河段過水?dāng)嗝媸慧崭?，產(chǎn)生回水，凡在施工時(shí)受到施工回水影響的河段，稱為施工區(qū)，施工區(qū)以上可能原來(lái)就有觀測(cè)站，即以后的入庫(kù)站，或臨時(shí)設(shè)立的入庫(kù)站。入庫(kù)站的流量預(yù)報(bào)稱入庫(kù)流量預(yù)報(bào)。施工水文預(yù)報(bào)的內(nèi)容包括入庫(kù)流量預(yù)報(bào)和施工區(qū)水文預(yù)報(bào)兩部分。由于入庫(kù)站以上河道仍是天然情況，因此入庫(kù)流量預(yù)報(bào)方法與一般天然河道相同。施工區(qū)的水文預(yù)報(bào)則主要是處理不同導(dǎo)流方式時(shí)的水力計(jì)算問題。

施工水文預(yù)報(bào)1.1 一期圍堰束窄河床導(dǎo)致的水文預(yù)報(bào)

一期圍堰束窄河床導(dǎo)致的水文預(yù)報(bào)，一期束窄河床導(dǎo)流是先圍一部分河槽，水流從被束窄后的河槽宣泄，促使施工區(qū)水位壅高，此時(shí)主要是預(yù)報(bào)圍堰前的水位和流量，以防止河水漫入基坑。

施工水文預(yù)報(bào)1.2 預(yù)報(bào)壩址處的流量

預(yù)報(bào)壩址處的流量。由于圍堰的壅水作用，施工區(qū)槽蓄量有所增加，改變了原天然河道的槽蓄特性。此時(shí)，可先計(jì)算出修建圍堰后，入庫(kù)站至圍堰間河段的槽蓄曲線，然后采用流量演算法，由預(yù)報(bào)的入庫(kù)流量過程求得壩址處的流量過程。由于上、下游圍堰距離較短，此預(yù)報(bào)的流量過程即可為上、下游圍堰的流量過程。

施工水文預(yù)報(bào)1.3 預(yù)報(bào)圍堰上、下游的水位

預(yù)報(bào)圍堰上、下游的水位，主要是進(jìn)行束窄河道的壅水計(jì)算，建立上游圍堰壅高后的水位流量關(guān)系曲線。下游圍堰的水位流量關(guān)系曲線，仍用天然情況下的壩址斷面處的水位流量關(guān)系。根據(jù)預(yù)報(bào)的壩址流量，利用水位流量關(guān)系便求出圍堰上、下游水位。

施工水文預(yù)報(bào)1.4 截流期的水文預(yù)報(bào)

截流期的水文預(yù)報(bào)。圍堰截流施工，一般是在河流枯水季進(jìn)行。故要作河流枯水季徑流預(yù)報(bào)。截流期龍口過水?dāng)嗝嫜杆偈敝翑嗔?，水從已建泄水建筑物控制下泄，此時(shí)需進(jìn)行截流合龍期的水情預(yù)報(bào)，特別要預(yù)報(bào)龍口的流量及龍口上、下游的水位和流速，以合理選擇截流時(shí)間、截流流量，確定截流拋投體的大小、重量和投擲位置。

施工水文預(yù)報(bào)1.5 龍口的流量預(yù)報(bào)

龍口的流量預(yù)報(bào)。根據(jù)枯水流量消退狀態(tài)預(yù)報(bào)河流枯水季徑流。因河流枯水季流量小，回水影響不大，可以直接應(yīng)用截流斷面的枯水流量預(yù)報(bào)值，作為龍口的預(yù)報(bào)流量。

龍口上、下游水位計(jì)算。根據(jù)預(yù)報(bào)的流量計(jì)算龍口上、下游水位，可根據(jù)泄水能力公式，試算確定龍口上游水位，而龍口下游水位，可由下游圍堰處水位流量關(guān)系求得。為了適應(yīng)截流施工進(jìn)展的需要，可繪制出不同龍口底部平均高程、不同龍口寬度為參數(shù)的泄水能力的曲線。根據(jù)截流時(shí)龍口的底部高程、龍口寬度和預(yù)報(bào)的龍口流量，利用泄水能力曲線可隨時(shí)預(yù)報(bào)處龍口上游水位。

施工水文預(yù)報(bào)1.6 龍口處的流速計(jì)算

龍口處的流速計(jì)算。根據(jù)不同流態(tài)，分別用自由或淹沒的有側(cè)向收縮的寬頂堰公式計(jì)算泄流量，除以龍口過水?dāng)嗝婷娣e，便可求出龍口處的平均流速。由于龍口底部不平整，最大流速一般出現(xiàn)在水深較大位置。

在截流過程中，也可先用模型試驗(yàn)成果，再根據(jù)截流時(shí)實(shí)測(cè)資料，與應(yīng)用水力學(xué)計(jì)算的數(shù)值比較論證。中國(guó)石泉水電站截流時(shí)，預(yù)報(bào)龍口最大流速為5.7m/s，實(shí)測(cè)值為5.0m/s。

施工水文預(yù)報(bào)1.7 二期導(dǎo)流的水力計(jì)算與水情預(yù)報(bào)

二期導(dǎo)流的水力計(jì)算與水情預(yù)報(bào)。截流完成以后，工程施工進(jìn)入二期導(dǎo)流階段。此時(shí)需要預(yù)報(bào)圍堰上游水位計(jì)泄流量，以解決施工安全及施工進(jìn)度安排。若有導(dǎo)流底孔泄流，當(dāng)過水流量較小，底孔呈自由表面留，上游水位受一期圍堰拆除藁城的影響，控制斷面為上游圍堰的殘留體，可按明渠穩(wěn)定非均勻流推算上游水位。由于底孔一般為平底，應(yīng)采用底坡為零的棱柱體明渠穩(wěn)定非均勻流推求上游水位。中國(guó)石泉水電站，施工中采用此法，獲得較好效果。

來(lái)流量較大時(shí)，導(dǎo)流底孔逐漸由明流過渡到滿流。當(dāng)入流量繼續(xù)增大，超過了底孔總的泄流能力，圍堰上游形成蓄水，此時(shí)應(yīng)對(duì)預(yù)報(bào)的洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，以確定上、下游水位。

為了安排施工進(jìn)度，還需對(duì)預(yù)報(bào)的各月洪水作調(diào)洪計(jì)算，求得各月可能出現(xiàn)的上游最高水位。在全面加高壩體階段，當(dāng)壩體筑到一定高度，不需圍堰保護(hù)，壩體已起到擋水作用時(shí)，同樣需對(duì)預(yù)報(bào)洪水進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，以確定壩體擋水和攔洪高程。

施工水文預(yù)報(bào)1.8 水庫(kù)初期蓄水的水文預(yù)報(bào)

水庫(kù)初期蓄水的水文預(yù)報(bào)。當(dāng)大壩上升到初期發(fā)電水位高程時(shí)，要求選擇合適日期下閘蓄水，以保證機(jī)組按預(yù)定日期發(fā)電。此時(shí)，應(yīng)有計(jì)劃的進(jìn)行臨時(shí)泄水建筑物的封堵和水庫(kù)的蓄水工作。水庫(kù)初蓄期水文預(yù)報(bào)的主要任務(wù)：（1）預(yù)報(bào)封堵器的流量，以使封堵工作得以順利進(jìn)行；（2）預(yù)報(bào)來(lái)水量，并通過庫(kù)容曲線預(yù)報(bào)蓄水位，及時(shí)修訂蓄水計(jì)劃，控制庫(kù)水位不得超過大壩臨時(shí)蓄水高程。

在施工期，當(dāng)圍堰上游形成臨時(shí)小水庫(kù)，水面面積增大時(shí)，應(yīng)考慮風(fēng)浪對(duì)堰前水位的影響。

雨洪河流降水徑流預(yù)報(bào)的預(yù)見期一般較短，當(dāng)不能滿足施工需要時(shí)，應(yīng)進(jìn)行短期水文氣象預(yù)報(bào)，即分析天氣形勢(shì)，預(yù)報(bào)短期降雨量及其走向，與水文預(yù)報(bào)有機(jī)配合，還可以采用測(cè)雨雷達(dá)、衛(wèi)星遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，擴(kuò)大水文預(yù)報(bào)信息源，并與水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)相連接，應(yīng)用聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，從而進(jìn)一步提高水文預(yù)報(bào)精度和增長(zhǎng)有效預(yù)見期 。

河海大學(xué)水文預(yù)報(bào)研究所（Institute of Hydrological Forecasting）以原水文預(yù)報(bào)教研室為基礎(chǔ)變更而來(lái)