水文预报

水文预报（共10篇）

水文预报 篇1

水文预报是根据当前的水文情况及相关的历史数据经过系统、科学地分析后,对未来水文情况做出科学预测并发布预报的作业,是工程的防洪措施。一般按照预见期可分为短期预报、中期预报和长期预报。水文预报能够较为准确地预测出未来水文的情况,是近年来水资源优化调度能够得以实施的重要前提。

1 流域及岩滩库区概况

红水河流域面积为130 870 km2,属于亚热带气候,是高温多雨地区,多年平均年降雨量在中上游地区一般为1 100～1 300 mm、下游一般为1 500～1 800 mm。由于流域处在季风的控制之下,年雨量和水量分配很不均匀,雨量和径流量多集中在每年的5～9月,占全年的80%左右。形成降雨的天气系统主要为锋面、涡切变和台风,是造成全流域较大洪水的主要原因。岩滩水电站位于红水河中游河段,枢纽以上控制集水面积为106 580 km2,坝址距河源1 200 km,上游已建成的大型水库有天生桥一级、平班、光照、龙滩等。

与岩滩水库相邻的上游龙滩水库是一个以发电为主,兼有防洪、航运、养殖等综合效益的水利水电枢纽工程,龙滩坝址至岩滩坝址区间(简称岩滩库区)流域控制集水面积为8 080 km2,相距166 km。龙滩水库具有年调节能力,控制岩滩水库约90%的入库水量。岩滩库区经南丹、凤山、东兰、巴马和大化5个县,沿途主要有3条支流汇入,其中最大的支流是盘阳河、曲江及清水河等。

2 岩滩水库水文预报的方法和基本技术应用

2.1 水文预报方法

由于资料、设备等的限制,我国很长一段时间在水文预报方面都处于经验相关法的水平上,随着数学模拟概念的引进,流域水文模型得以应用在水文学科领域,我国的水文预报技术也在吸收国外有用经验和自我创新中得到了不断地发展。目前,常用的水文预报方法有相关分析预报法、降雨径流分析预报、系数法预报及模型预报。

相关分析预报法是根据河段洪水波的运动和变化规律,利用上、下游站间相应水位或流量的相关关系,由上游站实测水位流量预报下游站未来水位流量的水文预报方法,在数学上可以表示如下:

其中,Q为流量,t为某起始时刻,l为上、下游河道距离,τ为上、下游站洪水传播时间。在岩滩水库的洪水预报中,采用三级相关大约可以提供36 h的洪水预报。龙滩水库建成正常投运之后,岩滩水库水文预报的方向发生了改变,单独制作岩滩库区的区间降雨来水和流量的预报。

降雨径流预报是根据次洪降雨量,预报流域出流断面的流量过程。预报的依据是降雨过程,预见期是暴雨在流域上的汇流时间。

系数法预报一般采用集水面积比,入流系数α表示如下:

F区为区间集水面积,F上为上游站控制面积。区间产流与上游站流量之间的关系如下:

在使用此法时,应考虑区间和上游的降水量比例。天峨岩滩区间由于没有控制性的支流,所以其间的产流量可用入流系数进行预报。

模型预报就是对水文现象的发生和发展过程模型化,它通过对流域上发生的水文过程进行模拟,建立数学模型,然后在计算机上解决有关水文问题。需要说明的是,使用模型预报时,要注意模型参数的率定和调整,使模拟状况更接近于实际,从而提高模型预报质量。

水文预报的几种方法可以独立使用,也可以联合使用,在实际工作中,可以根据具体的情况选择应用。

2.2 三水源新安江模型在岩滩水库水文预报中的应用

三水源新安江模型是基于产汇流理论建立的概念性模型,它是依据物理概念,将水文循环的整个过程当做一个完整的系统,经过反复的模拟计算,借助计算机建立起来的概念性模型。在应用过程中,根据资料确定模型的初始值和模型参数后,对其进行产汇流模拟计算,将降雨过程作为系统的输入,经过系统作用之后,输出的就是流域出口断面的径流过程,进而根据模型得出的结果对水文情况进行预测。

岩滩水库水文预报中,使用的三水源新安江模型包括16个雨量站和5个水文站,预报分为降雨径流计算与河道汇流演算2个部分。在实际工作中,由测报系统遥测站自动采集的库区雨量和干支流水位,经模型计算和实时校正处理,再经过作业人员会商,即可得出岩滩入库洪水过程,预见期可达36 h左右。

3 岩滩水文气象预报技术分析

水文气象综合预报是将气象预报和水文预报结合在一起的预报技术,它主要有定量降水预报技术、实时洪水预报方法、定量降水预报和洪水预报耦合技术3个方面的内容。

3.1 定量降水估算与预报技术分析

定量降水估算与预报技术是为了满足洪水预报的特殊要求而研究建立起来的。由于洪灾产生的直接原因是降水,因此对面雨量的估算是水文预报技术中的一个研究热点,一般使用的研究方法有实况插值法、回归分析法、遥感方法和实体模型法。实况插值法有几何方法、统计方法和函数方法。几何方法主要有泰森多边形法和反距离加权法;统计方法以Kriging插值为代表;函数方法是使用函数对实际要素的分布进行模拟的一种插值方法,常用的有傅里叶函数和样条函数。回归分析法是利用统计学对影响降水分布变化的因子与降水量的关系进行分析,从而得出降水量的分布函数的方法。遥感方法是利用卫星、雷达等一些遥感的资料,通过计算得出降水量在各地区域内的分布的方法。用这种方法估算降水,覆盖的范围广,资料获得容易,但是空间的分辨率不高,无法具体到某一个小区域内。实体模型法是通过对影响降水的因子进行研究分析之后,建立直接计算降水量的物理学模型。这一方法是以物理作为基础,借助数学的手段得到估算模型,对降水的分布及降水量进行预测预报,在定量降水的预报中,数值天气预报是最为有效的一种方法。

3.2 实时洪水预报技术分析

实时洪水预报技术使用现代概念模型,充分利用计算机运算速度快的特点,通过洪水预报模型计算得出未来可能发生洪水的有关信息(包括洪峰、洪量、历时等);采用先进的系统识别技术——实时校正模型,对水文模型预报的洪水过程进行实时修正。水情自动测报系统的建成和完善,使雨情、水情信息实现自动快速采集和传送,给预报作业工作提供了大量的和必要的新信息,在一定形式的实时校正作用下,使水情预报作业的精度大大地提高。同时,洪水预报调度系统使用误差系列实时校正模型,充分利用实时水位信息,对预报结果进行实时校正。根据历史水文资料,通过选择洪水预报模型和模型离线参数率定确定成果运用,在实时洪水预报软件中进行当前时刻洪水预报时,在实时数据库中获取从当前时刻往前推算几天中的各站雨量、水位原始信息,并自动进行雨量、蒸发量、各层土壤含水量及降雨径流各环节的运算,最终计算机输出流域上各遥测水位控制站的预报、实测、校正洪水成果。经过有预报经验的水库调度专业人员进行预报会商,对系统的预报结果进行评价和滚动修正,最终形成预报结果并发布。

3.3 定量降水预报和洪水预报耦合技术分析

定量降水预报和洪水预报耦合技术是将定量降水预报方法和实时洪水预报方法结合在一起的技术。传统的定点测雨难以对复杂多变的降水空间分布进行准确的描述,测雨雷达不但能直接测出降水的空间分布,还能实时跟踪暴雨的中心,对暴雨的空间变化给出描述,能显著地提高洪水预报的精度。但是,数值天气预报模式与流域的水文模型还存在着一定程度的差异,因此这种技术仍需要进一步的研究和完善。

4 岩滩水库水文预报成果

在岩滩水库入库流量预报中,工作人员凭借着丰富的经验,综合使用不同的水文预报技术,在水文预报中取得了一定的成绩。2006—2013年,每年水文预报的合格率达到90%以上,最大一场洪水的预报精度在95%以上,水文预报的质量稳定在较好的水平。高质量的水文预报作业为进一步做好电站机组出力预报提供了可靠的依据,为水库的防洪和经济调度争取了主动。达到稳定的洪水预报质量后,汛期可以毫无保留地实施水位动态调度方案。2005—2013年,水库实施动态水位控制增加的发电量超过8.2亿度,取得了显著的经济效益。

5 岩滩水库水文预报存在的问题和改进建议

5.1 龙滩至岩滩区间产流预报难度大

龙滩水库投入运行后,其运行方式和运行结果对岩滩水库产生了很大的影响,岩滩水库的入库流量预报作业发生了根本性的变化,岩滩区间的水文预报作业成为岩滩水库预报作业的难点。枯水季节和久旱过后的第一场降雨区间来水流量预报预测准确率较低。由于龙滩水库的投运年限较短,岩滩区间实测的资料少,预报时工作人员多是凭借经验进行,难免存在一定的误差,因此需要在工作中不断地收集龙滩水库和区间资料,制定出更加实用的龙滩至岩滩库区产流量—降雨量的关系曲线。最近几年,水调专业人员也在不断研究、总结和改进预报工作,但效果不是很理想。今后在预报工作技术及方法上力争有所突破,从而提高区间流量的预报精度。

5.2 流域水情传播时间混乱

随着红水河水能开发建设,流域水文特性发生了很大的变化,各区域流量传播时间都发生了变化,由于实测数据资料较少,各流量级别与传播时间相关比较混乱,两者之间相关工作有待进一步研究和改进。

5.3 预报方法有待创新

岩滩水库的洪水预报多采用经验预报方法。在人类活动能力大幅增强的今天,流域水情时刻在变化,传统的经验性方法已不能满足异常洪水预报的要求,因此需要理论研究与实践上的创新。

5.4 流域梯级水库水量不平衡

红水河流域梯级水库之间的水量不平衡问题一直存在,近年来,大唐岩滩水力发电有限责任公司做了大量分析研究工作,但效果不是很理想,这也影响了预报作业的质量。由于需要收集水文资料涉及的面比较广且关系复杂,要达到理想的效果难度比较大,因此需要整个梯级流域的其他电站共同开展研究。

6 结语

岩滩水库位于亚热带季风气候区内,地形、地质环境复杂,地理位置特殊,水文预报需要根据红水河流域的实际情况,分析洪水特性和水库的具体需求,创新水文预报的技术和方法,不断提高水文预报工作的准确度,为水库的发电和防洪调度打下坚实的基础,为社会经济建设作出贡献。

水文预报 篇2

根据《煤矿防治水规定》，为做好我矿的水文地质预测预报工作，为水害防治奠定基础，特制定《新疆新能源工贸有限公司轮台宝山二煤矿水文地质预测预报制度》。

一、矿井水文地质预测预报是防治水工作的基础，是在收集矿。

井 水文地质资料、查明水文地质条件基础上，运用先进的预测预报理论 和方法，对矿井水文地质做出科学分析判断和评价，为水害防治工作 提供基础。

二、水文地质预测预报种类： 包括周分析、月预报、季预报、年预报、雨季及特殊情况下的临 时性预报。

1、周分析 根据矿井采掘工程计划，每周一前编制下周

水文地质预测预报。

2、月度预报 地测部门根据矿井月度采掘工程计划，每月 24 日前编制下一月 度矿井水文地质预测月报（可与矿井月度地质预测预报合并编制）。

3、季度预报 每季度最后一个月 25 日前，根据矿井下一 季度采掘工程计划，编制下一季度的矿井水文地质预测预报。

4、年预报 每年 2 月末以前，地测部应根据矿井生产情况 和采掘工作面接替 计划，结合矿井水文地质资料及充水因素进行分析排查，编制矿井水文地质预测预报。

5、临时预报 根据采掘进度情况，地测部门要针对采掘生产过程中的的异常地 质情况，随时调查分析采掘前方的水文地质情况，发现问题或险情，及时发出水文地质临时预报。雨季期间，定期对地表情况进行调查，发现地表水害或影响矿井 井下安全生产的水情水害问题时，及时发出预报。

三、水文地质预测预报内容： 包括地点、范围、对生产的影响、需采取的措施或处理意见等。要求有文字、图纸，做到图文并茂，能够指导生产和满足生产所需。

四、水文地质预测预报编制要求：

1、水文地质预测预报要在充分收集水文地质资料和综 合分析基 础上，运用先进的理论和方法，结合水文物探技术资料进行编制，做 到有理有据。

2、各类预报要妥善保存，以年为单位装订成册。并存入地 质测 量部档案室。

3、各类预报必须严格执行审查签字程序，即：本人自检 —地测 组长—分管副矿长（签字）—部长（签字），而后下发至各单位。

4、各类水文地质预测预报期末要进行认真总结，分析得失，不 断提高预报准确率。

5、水害类型复杂或重大水文地质问题，必须集体分析研究，执 行会审制度，做出预测预报。

五、考核规定

1、预测预报编制必须认真、仔细、负责，对预测预报失误，根 据情况分别给予编制者、审查人 100—1000 元的罚款，造成水害事故。

新疆新能源工贸有限公司轮台宝山二煤矿

生产技术部

水文预报 篇3

关键词 防汛抗旱；水文情报；预报技术

中图分类号：P338 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）15--02

由于我国气候特点比较复杂，地形多样，因此我国的水情灾害、山洪泥石流等时有发生，给人民群众的生命安全及财产造成了极大威胁，也影响了我国的工农业生产的正常运行，在抗灾减灾等相关工作中，水文情报预报工作至关重要。19世纪90年代以来，随着通信、计算机等技术的发展，我国的水文情报预报工作，得到迅速发展，并建立了的水文模型、水文情报汛站网等，全面升级了各地的防汛抗旱基本设施等，为广大群众提供了更准确水文情报预报信息。而随着社会的不断进步，更要逐步强化新时期水文情报预报技术，全面提高防汛抗旱工作效率。

1 水文情报预报技术在防汛抗旱工作中的应用价值

新时期，在社会经济发展大环境下，全球气候变暖，温室效应增强，洪涝、干旱等灾害频繁发生，为了进一步做好预防减灾工作，按以往惯用的工程措施预防灾害效果不明显，凸显了水文情报预报技术的重要性，着力提高水文情报预测技术刻不容缓，具体分析看来，其重要作用主要体现在以下两个方面。

首先，在防汛工作中的重要意义。一旦某地有发生汛期的先兆，在防汛斗争中，水文情报预报就类似于战斗先锋，为各级防汛指挥部门提供具体的防汛斗争信息，运用水文情报预报技术预测到的大型灾害性洪水时，防汛指挥部门能迅速指导对于当地居民转移财产避开险地等，最大限度地减少灾害造成的损失，若水文情报预报信息滞后，不但会耽误抗洪救灾的最佳时机会，并且也会极大地威胁到当地居民的生产和生命财产安全。另外，在大中型水库兴建和筑建河堤中，对洪水的调蓄及承受能力等都需要水文情报预报信息作为支撑，从真正意义上实现对洪峰到来时间上的控制等，在防洪“战争”中，水文情报预报不可置疑地起了关键性作用，准确掌握水文预报，有备而防，将相应的损失降至最低，这也是新时期水文情报预报的重要意义所在[1]。例如，在广德县，属于亚热带季风气候，四季分明、雨量充沛，多年平均降水量在1 373 mm，并且降水量从南到北逐渐减少，降水量集中在6-9月，降水量可以达到一年中的50%。因此，对当地气候特征的掌握及雨量时空的分布，在汛期前认真做好水文情报预报，有效预防了当地洪涝灾害的发生。

其次，是在抗旱工作中的重要意义。2011年中央一号文件《关于加快水利改革发展的决定》的出台，全国各地逐步加大了水利投资，高度重视和落实大中小水库除险加固工程的建设，防洪抗旱能力得到了有效加强，然而结合近年的相关资料不难看出，部分地区的防洪抗旱预防措施还不能满足需要。近几年以来，各省市、自治区等都曾发生过旱灾，例如，河南省于2014年发生的旱灾，该地的粮食因为旱灾而大幅度减产，出现了数十万人的吃水难问题。当地居民生产生活及财产损失极大，影响较为严重，为了避免类似旱情的再次发生，水文预报工作必须紧跟时代步伐，水文监测部门收集原始的水情信息，如降水量、流量等及抗旱工作中所测的水情及时向相关部门和地区汇报，并针对科学分析而得的汇总数据早定预案早预防，尽最大努力降低灾害损失[2]。

2 水文情报预报技术在防汛抗旱工作中的有效应用策略

2.1 总结分析，做好汛前准备工作

在水文情报预报工作中，应当着眼于未知的洪灾旱灾，必须完善汛前各种准备工作。结合笔者的研究分析，为取得良好的预防减灾效果，应从以下3方面进行完善：首先，每年尽早部署防汛抗旱工作，提前对相关工作人员进行系统性培训，借鉴以往经验和当地实情，制定应急预案，及时检测维修水文情报汛站；其次，落实岗位责任制和水文情报预报职责，建立防汛抗旱责任制，加强相关工作人员的责任意识，保证防汛抗旱工作有条不紊进行；最后，依据互联网、计算机等技术的先进性，优化网站布局，着力增强重点地区、重要城市、地下水超采区水文测报能力，加快应急机动监测能力建设，实现资料共享，及时更新相关水文预报软件，完善雨量等值线分析、水情查询系统等，确保第一时间取得准确的水文水情预报信息，保障防洪抗旱工作取得实效[3]。

2.2 做好各项基础性工作

“万丈高楼平地起”，作为开展水文情报预报工作的前提，基础性工作扎实与否很大程度上决定了预防工

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作的效果，例如，为了监测目前的相关水文设施的工作能力，可以进行防汛抗旱演习工作，保证防汛抗旱的工作取得实效；为了提高雨水情信息采集、传输的速度及相关的分析能力等，应当建设水情分析中心，提高水文情报预报的核心技术水平等；可大范围建立自动监测站网，以此提高水文情报预报的及时性、准确性，在节省大量的人力物力的同时，提供对防汛抗旱工作关键性的技术支持等。例如：广德县的水量比较丰富，年平均降水量在1 100～1 500 mm，降雨量年际变化比较大，其中在1999年降雨最大达到2 082.8 mm，最小则是在1934年仅为640 mm，之间相差比较大，其中在1984年6月14日最大降水量可以达到256.5 mm，所以及时准确掌握当地水文情报，完备汛前预案，积极开展汛前防洪抗旱演练，能有效预防和减少洪涝灾害的发生。

2.3 提升队伍整体素质 做好汛期水文情报预报工作

综合分析，水文情报预报工作的基本要求配备一支整体素质高的队伍。从事水文情报预报工作人员必须做到信息灵、反应快、情报清，预报准，适时做好雨水情信息的采集、输送、分析等并在水情预报中坚持2个原则：第一是水文情报预报质量保证原则，从事水文情报的工作人员，必须保证水情预报不迟报、不漏报、不错报，为防洪抗旱提供第一手基础资料；第二是严格遵守水情工作的参谋作用原则，在具体工作中，工作人员应对天气预报、卫星云图等及时收集汇总，用不同形式来编发各类水情简报，对于洪涝、干旱预报及时进行阶段性分析，有效减少洪涝灾害损失[4，5]。

3 结语

近年来，虽然国家加大了水利建设投资，但随着全球气候的变化，水利面临的形式日趋严峻，水文情报预报工作还存在着基础设施落后，经费投入不足、人员素质参差不齐等，防灾减灾能力亟待提高，作为水文工作的核心部分，水文情报预报工作举足轻重，精湛的水文预报技术是防汛抗洪的重要决策，是抗旱减灾的重要依据，是社会经济的发展的需要。本文针对防汛抗旱工作中水文情报预报技术的应用价值进行了探讨，浅析全面提升水文情报预报技术策略等对防汛抗旱减灾工作的重要性。

参考文献

[1]田莉.水文情报预报在防汛抗旱工作中的作用浅析[J].科技与企业，2015，（6）：88.

[2]李丽.浅议如何做好承德水文情报工作[J].河北水利，2012，（11）：31.

[3]战宏巍.简论防汛抗旱工作中水文情报预报技术的作用[J].建筑工程技术与设计，2015，（29）：183.

[4]董洪志.浅谈大水文形势下的基层水文测站管理--以廊坊水文局为例[J].河北企业，2014，（8）：13-14.

[5]宋晶，野大君.辽源地区报汛站网评价分析与站网规划[J].硅谷，2012，（17）：139，191.

探讨中长期水文预报方法 篇4

关键词：中长期水文预报,历史演变法,周期均值叠加,一元线性回归

中长期水文预报是根据前期水文气象要素, 用一定的方法, 对未来较长时间的水文要素进行科学地预测, 是介于水文学、气象学与其他科学的一门边缘学科。

对于一个具体地区的中长期预报问题, 需要通过分析、尝试、检验等步骤, 最终找到适合于研究区域实际情况的预报方法。同时, 在选择方法时还需要考虑资料的问题, 必须考虑影响水文过程的各种因素, 或分析水文要素自身演变的规律来进行预报。因此, 长期水文预报的研究工作十分重要, 而研究的关键即在于如何选用符合实际情况的中长期水文预报方法。

1 水文预报的主要方法与途径

中长期水文预报的预见期一般为3d以上至1年, 所使用的途径和方法与短期水文预报相比有明显差异。目前用于中长期水文预报的方法主要有天气学方法、天文地球物理因素方法及统计学方法。

1.1 天气学方法

径流的变化主要取决于降水, 而降水又是由一定的大气环流形势与天气过程决定的。天气学方法就是基于这一成因概念, 根据前期大气环流特征及表示这些特征的各种高空气象要素, 直接与后期的水文要素建立起定量的关系, 并按此关系进行预报的一种方法。

1.2 天文地球物理因素方法

海温特征、火山爆发、臭氧的多少及太阳活动规律等, 对大气运动与水文过程都有一定的影响。分析这些因素与水文过程的对应关系后, 就可以对后期水文要素可能发生的变化情况作出预测。

1.3 统计学方法

该方法是应用数理统计方法从大量历史资料中去寻找分析水文要素变化的统计规律, 以及与其他因素的关系, 然后应用这些规律来进行预报。该方法又可分为单要素法和多要素综合法:单要素法是通过分析预报对象自身随时间变化的规律作为预报的依据, 如历史演变法、时间序列分析法等;多要素综合法是从分析影响预报对象的因子中挑选出一批预报因子, 建立其统计规律来作为预报的依据, 如多元线性回归分析法等。

2 历史演变法

分析一个水文要素的历史变化, 记录年份越长越好, 一般至少需要二三十年以上。如果记录年份过少, 有些规律反映不明显或反映不出来, 则会降低预测结果的可靠程度。分析和预测的方法有以下几个步骤。

(1) 整理记录。

首先按照预测要求, 将资料加以整理和统计计算, 然后以横坐标表示年份、纵坐标表示要素的实际数值或距平值画出历史演变曲线。采用实际数值时, 同时要计算历年的平均值并将其标注在历史演变曲线上, 以便看出各年要素值与均值的关系。

(2) 统计分析主要规律。

在水文要素历史演变曲线上, 检查哪一种规律比较明显。统计每种规律在全部实测资料年限内出现的次数, 分析例外的情况能否用其他规律补救及转折点的年份有什么特征等。对这些结果进行综合研究判断。

(3) 做出初步预测值。

应用上一步中已判断出来的主要规律, 推估出下一年可能出现的数值, 这时特别要注意近几年的变化与全部历史变化曲线内哪一时期的情况相似, 尤其要注意到当年的情况有些什么变化。

(4) 校核预测值。

初步预测值做出以后, 再把最近三五年 (包括下一年预测值在内) 的演变趋势和全部历史变化曲线各时间比较一下:看是否相似的次数很多, 例外的很少;预测值是否在最大可能范围以内, 是否符合已有资料系列的历史变化规律。

综上所述, 历史演变法提出了分析要素演变曲线变化规律的5个方面, 是比较全面的, 而且方法简便易行。其缺点是缺乏严格的定量标准, 因此在预测时可能因人而异。

3 其他方法

前面已经提及, 应用“历史演变法”作预报时存在缺乏定量的形式并且包含一定主观成分的问题, 那么能否根据过去的历史资料分析它们的统计规律作出未来的定量预报呢?在目前长期预报没有成熟的方法的前提下, 只能采取多种方法进行预测。然后根据各种方法的优缺点及预测的依据进行综合分析, 合理取值。

3.1 周期均值叠加

一个水文要素随时间变化的过程尽管多种多样, 但总可以把它看成是有限个具有不同周期的周期波互相重叠而形成的过程, 其数学模型为:

式中:x (t) 为水文要素序列;Pi (t) 为第i个周期波序列;ε (t) 为误差项。

只要根据实测的水文要素数据分析识别出所含有的周期, 而且这些周期在预测区间内仍然保持不变的话, 那么就可以根据分析出来的周期分别进行外延, 然后再叠加起来进行预报, 这种方法称为周期叠加。

由于影响水文要素长期变化因素的复杂性, 它的周期实际上只是概率意义上的周期。它可理解为某一水文现象出现之后, 再经过一定的时间间隔再次重复出现这种现象的可能性较大而已。由于各种水文要素过程线的外形比较复杂, 在图形上不易直接判断它是否存在某种周期, 因此需要借助于某些数理统计方法来对它进行分析识别。例如, 对某站降雨量的预测, 首先计算出各种年数的滑动平均降雨量, 并计算出相应的自回归相关系数, 再选择自相关系数好的年数 (n年) 作为滑动周期, 作n年滑动平均趋势预测。

3.2 一元线性回归相关方程

一元线性回归分析中, 若已知变量x与变量之间存在着某种相关关系, 则变量Y的数值在某种程度上随着变量x的数值变化而变化。在水文长期预报中, 一般称Y为预报对象, x为预报因子。通常要建立Y对x的自回归方程为:

式中:a为自回归相关系数;b为常数。

例如:当利用3.1节中优选的n年周期建立一元线性自回归相关方程来预测次年的降雨量时, x为从实测系列第一年起的n年降雨量滑动平均值组成的系列 (包括当年值在内的最后一个n年均值x) , y为从实测系列第二年起的n年降雨量滑动平均值组成的新系列, 用自回归方程式计算出包括次年 (即要预测年) 值在内的n年均值y, 即可计算出次年的降雨量预测值。

3.3 综合取值

在做中长期水文预报时, 因为没有比较成熟的方法, 因此应采用多种方法进行预测, 并根据每一种方法的优缺点, 进行综合分析, 并以历史演变法为主要依据取值。

4 结语

鉴于水文要素历史演变趋势的预测也可能随掌握资料的条件、分析规律的深入程度及综合各种方法进行合理取值时的可靠程度而带来相当的误差, 因此在做中长期预测时, 必须参考诸多因素 (尤其是气象因素) , 不断积累经验, 探讨更为科学而实用的预报方法, 以提高水文要素长期预报的精度。

参考文献

[1]朱伯承.统计天气预报[M].上海:上海科学技术出版社, 1981.

[2]卢崇飞, 高惠璇, 叶文虎.环境数理统计学应用及程序[M].北京:高等教育出版社, 1988.

[3]杨旭, 栾继虹, 冯国章.中长期水文预报研究评述与展望[J].西北农业大学学报, 2000, 28 (6) :203～207.

水文预报 篇5

水文预报是水文工作的精髓，它不仅为防汛抢险、水利工程建设及调度管理、水资源管理等水利工作提供决策依据，也为经济社会发展提供服务。宁夏由于其特殊的地理位置及气候原因，防洪多是通过工程措施，洪水预报作为一项重要的非工程防洪措施迄今仍是空白。宁夏位于我国西北内陆，地处半湿润向半干旱的过渡带，地形复杂，下垫面按植被土壤可分为3个区，即贺兰山区、黄土丘陵区、六盘山林区。其中贺兰山区山势陡峭，沟道发育，易突发局地暴雨，洪水过程陡涨陡落，雨量相同时，贺兰山区产生的洪峰流量为全区之冠，造成的洪水灾害影响最大，防洪任务十分艰巨[1].本文选择地处贺兰山区的石嘴山市，就其开展水文预报工作面临的难点与问题进行分析，提出相关对策。

1 石嘴山市水文概况

石嘴山市位于宁夏贺兰山产汇流分区，属山洪灾害频发地区。贺兰山区属于典型的大陆性气候特征，暴雨年际变化大，主要集中在7月、8月，大强度暴雨持续时间短，点面折减快，是石嘴山市主要的暴雨中心。该区主要为石质山区，土层薄、植被差，产流方式以超渗产流为主。洪水特征与暴雨特征相应，几乎每年都发生洪水，造成不同程度的`损失。

2 石嘴山市水文预报可行性分析

石嘴山市辖区内有2个山洪水文站，汝箕沟水文站和大武口水文站。

2.1 汝箕沟水文站所在流域水文预报可行性分析

汝箕沟水文站1966年设立，积累有42年资料系列，主要观测降水、水位、流量、含沙量、输沙率等项目。所在流域位于贺兰山东麓中段，沟长 22.2 km,控制流域面积 79.8 km2,沟道平均比降 32.9‰。多年平均降雨量300 mm.汝箕沟沟口上游设有4个雨量站，分别是西沟门、四道沟、花石洞和黄草滩，其中西沟门和花石洞1981年设站，四道沟和黄草滩设站。该流域从降雨开始到洪水洪峰出现的时间，为1~2 h.

由于该流域洪水陡涨陡落，面积不到100 km2,预见期极短，仅为1~2 h,采用水文模型方法效率低，预警效果差，编制洪水预报方案的意义不大。根据雨量资料综合分析，确定以超过该流域控制断面特征值的洪水对应的雨量作为临界雨量进行预警预报，以解决山区性流域的洪水预报问题。即一旦流域降雨量超过该临界雨量值就进行预警。

2.2 大武口水文站所在流域水文预报可行性分析

大武口水文站1973年设立，已累积有41年资料系列，主要观测降水、水位、流量、含沙量、输沙率等项目。大武口沟控制流域面积576 km2,沟道长度50km,多年平均年降雨量200 mm.洪水预见期2~3 h.大武口沟口上游有呼鲁斯太、塔塔沟、八号泉、大灯沟、石炭井、三矿、四矿、一矿桥、马连沟门、马连滩、东沟煤矿、清水沟、北叉沟共13个雨量站。

本文探讨在该流域用水文模型进行预报的可行性。根据该站资料条件，按照《水文情报预报规范》(GBT22482-)的规定，率定模型参数要使用足够的洪水场次和尽量多的雨量站资料，一般不少于4年资料，如果雨量站太少，输入的雨量代表性差，率定出的参数可能会失真。

对于概念性降雨径流模型，检验与率定原理完全一致，差别是率定与检验分别是不同年份的历史水文资料。用于检验的资料不少于2年[2].

2.2.1 资料分析

根据大武口沟流域内雨量站资料，三矿、四矿、一矿桥、马连沟门、东沟煤矿、清水沟、北叉沟 7 个雨量站为以后新建站，只有短系列雨量摘录资料;大灯沟、八号泉、塔塔沟3个雨量站具有以后雨量摘录资料;呼鲁斯太、石炭井、马连滩3个雨量站具有1986~20长系列雨量摘录资料。由于雨量摘录系列参差不齐，考虑区域内雨量的分布与控制，初定在有3个雨量站控制的1986~20份和有6个雨量站控制的~年份里选取资料(大武口流域雨量资料只有、、的资料相对较好，可用于模型率定，但是3年的资料不符合模型率定对4年的要求，其他的未选取的资料存在着降雨过程和洪水过程不对应的问题)。一是雨量大，流量小。原因可能是下垫面发生了很大变化，如水利工程截留或者拦蓄了洪水，虽然雨量大，但未产生流量过程;二是雨量小，流量大，可能原因是雨量站没有控制住暴雨中心。

2.2.2 模型率定与检验

我国流域水文预报模型发展比较成熟的是适用于南方湿润地区的新安江模型，为蓄满产流模型。北方地区以超渗产流为主，以陕北模型、河北雨洪模型为代表。针对石嘴山地区的地貌特性，本文选用河北雨洪模型进行参数率定与检验。

河北雨洪模型为两水源模型，即把天然径流分为地表径流和地下径流两种水源。当降雨强度大于下渗强度时产生地表径流，下渗部分满足包气带(局部的或大部的)缺水以后产生地下径流。两者经过流域汇流成为流域出口断面的流量过程。

鉴于流域资料现状，为论证河北雨洪模型是否适用于大武口沟流域，只能将该流域、2002年、20雨量资料输入，模型率定后，目标函数值确定性系数为负值，根据《水文情报预报规范》(GBT 22482-2008)，说明洪水过程拟合效果不好，该模型不符合大武口沟所在地区的洪水特性，不可用于洪水预报作业[3].有待进一步探讨其他模型的应用，或分析编制适合该流域的洪水预报方案。

3 开展水文预报工作的建议

分析表明，石嘴山市辖区内开展水文预报，可根据流域面积区别对待。即面积小于100 km2的流域用临界雨量进行预警;面积大于100 km2的流域若要开展水文预报工作，尚需在以下几方面努力。

(1)对报汛站网进行调整，提高密度，优化布局，增加雨量站的密度，补充重要控制站，加强报汛站网管理[4].只有资料数量逐年增加和数据质量不断提高，才能满足编制水文预报方案的要求。

(2)修订和完善水文预报方案。开展石嘴山地区流域下垫面变化对产汇流规律影响的研究，通过理论分析、物理试验，掌握流域下垫面的产汇流特点，才能更有针对性地提出适合石嘴山地区的水文预报方法和方案，使水文预报发挥作用成为可能。

水文预报是宁夏水文工作的难题，而贺兰山地区开展山洪水文预报又是难点中的难点，作为贺兰山区代表的石嘴山市还有许多难题需要解决。因此，在该地区开展水文预报尚需时日。

参考文献

[1] 宁夏水文水资源勘测局。宁夏回族自治区暴雨洪水图集[R].1986.

[2] 林三益。水文预报[M].北京：中国水利水电出版社，:1-4,151-153.

[3] 章四龙。洪水预报系统关键技术研究与实践[M]. 北京：中国水利水电出版社， :175-192.

泥石流灾害水文气象联合预报 篇6

而且这些要求都具有精确的历史灾害的数据和相应雨量的记录数据, 但是这些数据对较大范围的研究分析是还是非常困难的。并且, 记录得到的雨量也很难能够确保与灾害发生地点的雨量能够一致。而且对灾害所发生的调查工作也更为欠缺。

其中一种能够改进的方法就是通过利用水文记录的数据来进行预测预报。虽然流域水在一定程度上也具有不确定的特性, 但是它所反映出来的是一个流域内整体的环境。再加上, 流量记录的数据是很有准确性的。因此, 这些利用水文数据所进行的泥石流的预测具有一定的优势。

本文对于比较科学的方法来进行泥石流灾害的预测预报研究就是能够将雨量数据和水文数据能够很好的结合。此篇文章是以辽宁省鞍山市岫岩满族自治县为例, 来对泥石流灾害和水文气象进行联合预报的研究的。

1 简介研究区的概况

辽宁省鞍山市岫岩县地处辽东半岛北部, 在长白山南延余脉的南端。主要是以中、低山和丘陵地貌为主。总体属于暖温带的湿润季风气候区域, 而且降水比较的多, 主要集中在7、8月份。以往的记载显示, 该区山地的地质灾害大多都是以泥石流为主, 而且发生过三次大规模的泥石流灾害。通过对全县24个乡镇的考察统计分析显示, 发现全县一共有泥石流358处, 并且还有确切的时间记录。

岫岩境内的沟谷交互交错, 河溪非常的多, 纵横交错, 由14条小的支流汇成了大洋河和哨子河两大干流。二条主干流在文家街的附近而汇合, 于是组成了境内的大洋河水系, 由西北向东南。长达882.21 km, 流域的总面积达到了4 487 km2。

由于考虑到了发灾范围比较集中的特点, 因此采用了点雨量来代替面雨量的方式进行发灾雨量的分析。根据1982年、1987年以及1989年所发生灾害时的雨量等值线的图表进行了分析。

2 水文指标

2.1 1982年

1982年的小时最大雨量和日最大雨量都是出现在08-08, 分别是63.3 mm和317.6 mm巧合的是灾害也集中发生在了08-08, 这就说明了灾害的集中发生与当天的雨水量有着密切的关系。

1982年的泥石流灾害大多都发生在岫岩西北部的低山区。在这个地区的上部岩层大多为陆源碎屑, 下部则为火山的沉积, 并且它的透水性比较好, 而且雨水也有一定的下渗能力, 所以, 这个以沙石为主的泥石流和以石块为主的泥石流数量上的差别并不是大。

2.2 1987年

1987年的小时最高降雨量出现在08-15是:66.8mm和08-18为:31.6 mm, 日最大降雨量也是出现在了08-15为:171.3 mm和08一18降水量为:101.4 mm, 然而灾害却都集中发生在了08-19, 这一天的最大小时降雨只达到了14.5mm, 日降雨也仅有41.9 mm。这说明1987年集中暴发的泥石流和当天的降雨量的有较小的关系, 但却和整体的水文变化有很好的对应关系

1987年的灾害大多集中发生在了岫岩东部的丘陵区, 这一地区第四纪的覆盖十分的广泛而且有一定的厚度。从野外考察中可以发现, 该年发生的灾害中的粘土的含量比较的大, 这就反映出雨水渗入的深度是较大的, 并且滞留的时间是比较长的, 这就与水文最大流量的延迟响应是一致的。

3 1989年

1989年的小时最大雨量是98.8 mm, 日最大雨量是161.8mm而且都出现在07-18, 并且灾害都集中发生在了07-18。由分析得出水流量的上升不是本地区的降雨原因, 而是来自岫岩北部地区的降雨。

1989年的灾害集中发生的岫岩北部地区主要是以中山和丘陵为主, 而且上部岩层的透水性很好, 并且第四纪覆盖有限的。在灾害的记录中, 多数都是以石块为主的泥石流, 这就和1982、1987年的地质灾害形成非常明显的对比。由于该地区的环境条件对雨水的入渗和滞留有不利的影响, 并且也使进人土体的雨量在一定程度上减小了, 因而造成了以石块为主的泥石流比较多。

4 讨论

经过讨论得出:泥石流形成的主要动力来源有两个分别是:暴雨径流的动能和松散堆积物的势能。受到岫岩县地形高差的限制, 松散的堆积物具有的势能相对较小。所以, 高强度的暴雨成了动力的主要来源, 再加上一定的雨水入渗, 所以, 在雨量和雨强同时满足的条件下就发生了泥石流。小时雨量是就雨强的最有效的指标, 流域整体所吸纳的雨量大小的洪峰流量值则是有效降雨量的最佳指标。

尽管, 一般情况下都认为, 洪峰流量对降雨量的滞后性还不具有预测能力, 但是这段滞后时间恰好反映了随着岩土体内水量的增加到泥石流发生需要的临界值的过程, 所以, 洪峰流量的滞后性使其具有了更好的预测能力。

5 结论

一定的雨量和雨强成为泥石流产生的必备条件。而水文指标能很好的指示出当天所发生的泥石流的可能性, 小时雨量能对灾害的发生起到预警的作用。两者的结合能很好的区分出研究区的历史年份的灾害所发生的情况。这就说明了:大范围的水文气象数据的结合的使用会对泥石流灾害起到非常好的预测和预报效果。

参考文献

[1]杜榕恒等.云南小江泥石流综合考察与防治规划研究[M].北京:科学技术文献出版社, 1987.

[2]程尊兰, 朱平一, 刘雷激.泥石流活动力与雨程的关系[J].自然灾害学报, 1998, 7 (2) :118-124.

[3]余斌.赵惠林.粘性泥石流运动模型的试验研究[J].自然灾害学报, 1999, 8 (2) :81-87

[4]罗希平, 田捷.用最大原日作多阈值选择的条件迭代算法[J].软件学报, 2000, 121 (3) :379-385.

中长期水文预报研究评述与展望 篇7

1 中长期水文预报的作用

中长期水文预报最大的作用是可以对水灾进行防治, 随着社会的不断发展, 科技信息技术的应用范围也越来越广, 水文预报的技术在不断改进的同时, 也加入了计算机技术, 这既简化了水文预报的工作流程, 也使预报的结果更加精确与权威。通过中长期水文预报, 可以使各部门水资源的分配更加科学与合理, 从而创造更大的社会效益。水文预报的结果越来越准确, 这也为缓解洪水灾情起到了帮助作用, 根据预报结果可以及时调整防洪设施、安排抗洪工作, 争取更多的防洪救灾时间, 从而降低人力、物力、财力的损失。

2 中长期水文预报的研究评述

影响中长期预报质量的主要因素是预报的方法, 这样方法的准确程度对预报结果有着重要影响。中长期水文预报由于对预见期有一定要求, 而且预报的过程容易受到其他因素的影响, 所以一般存在预报不精确的问题, 而对中长期水文预报的研究一般是对其预报方法的研究, 水文预报的方法分为传统与现代两类, 传统预报是对水流资源形成原因以及不断变化规律与特点进行研究, 现代方法主要融合了计算机信息等技术开拓很多理论性技术, 包括人工神经网络、模糊数学等等。对这些方法的研究与评述, 主要是希望对其适用的条件可以进行更细致的划分, 从而提高水文预报的质量与准确度。

2.1 传统中长期水文预报方法

2.1.1 成因分析法。

河川径流主要来源于大气降水, 与大气环流有密切关系, 一个流域或地区发生旱涝是与环流联系在一起的。分析研究大气环流与水文要素之间的关系一直是水文气象工作者深入探讨的课题。分析了北太平洋和青藏高原下垫面热状况变化与长江流域汛期旱涝之间的关系, 初步揭示出一些相关性。用数理统计分析方法, 分析太阳黑子和厄尔尼诺事件对松花江区域水文影响特征及其水、旱灾害发生的基本规律, 揭示了降水量按磁周期呈丰、枯水变化的规律。

2.1.2 数理统计法。

数理统计方法从大量历史资料中寻找已经出现过的预报对象和预报因子之间的统计规律和关系或水文要素自身历史变化的统计规律, 建立预报模式进行预报。按预报时考虑因素的多寡可分为单因素预报和多因素综合预报。常用的有历史演变法、周期分析方法等。事实上, 水文气象要素是由多种因素决定的, 要做出未来较长期的水文气象预报, 往往需要挑选多个相关程度比较高的因子, 进行多要素综合预报。

2.2 现代中长期水文预报方法

2.2.1 人工神经网络法。

人工神经网络技术近些年来进展非常迅速, 在很多领域得到了广阔的应用, 如预测预报、模式识别、自动控制等领域的智能模拟和信息处理。神经网络技术具有大规模并行处理、分布式存储、自适应性等优点。

2.2.2 灰色系统理论法。

1982年邓聚龙创立了灰色系统理论, 认为水资源系统可以当作灰色系统看待。最常用的描述灰色系统模型的数学模型GM (1, 1) , G代表Grey (灰色) , M代表Model (模型) , GM (1, 1) 指1阶、1个变量的线性常微分方程模型。它在径流预报、灾害预测中有不少应用实例。灰色系统理论由于其模型特点, 比较适合具有指数增长趋势的问题, 对于其他变化趋势, 则有时拟合灰度较大, 导致精度难以提高。

2.2.3 模糊数学理论法。

在水文领域应用模糊数学进行预测, 主要是以对历史样本模式的模糊聚类为基础, 计算待测状态的类别特征值, 从而根据预报值与类别特征值之间的回归方程进行预报。该方法将水文成因分析、统计分析、模糊集分析有机地结合起来, 为提高中长期预报特征的精度提供了一条新途径。

3 中长期水文预报的展望

通过上文的分析可以看出, 中长期水文预报的方法很多, 而且适用范围与条件各有不同, 每个方法都具有一定特点以及优缺点, 而且在预报的过程中, 可以多种方法混合应用, 提高预报结果的准确度。通过笔者对预报方法的评述可以看出, 中长期水文预报的发展与研究具有很大的潜力, 而且对水文预报的研究具有重要的意义, 可以降低洪水的灾害, 增加社会的经济效益。目前, 我国相关部门对中长期水文预报的研究还处于初级阶段, 其发展落后于而短期水文预报, 这主要是因为两者是预见期长短不同, 而且中长期水文预报更容易受外界因素的影响。我国研究中长期预报的参考理论, 主要是统计水文变化的特性, 所以预报的结果显得不够科学, 在今后的研究中, 一定要侧重于对物理成因的统计, 多应用先进的技术与理论。而中长期水文预报方法的研究也不够细致, 不能只进行理论性研究, 要对其合理性与可行性进行更深入的研究, 这样才能将这些方法更好的应用于实践之中。中长期水文预报的结果非常重要, 这些结果在实行的过程中, 主要是应用在对水资源的宏观调控以及水利设施的配置上, 根据实践分析表明, 这些方法还不够成熟, 应对中长期水情进行更多的展望, 预报的结果只能作为参考, 在实践的过程中缺乏可行性与有效性, 有关预报部门需要注意结合实际变化, 随时对展望进行补充修正。造成这种状况的根本原因是对于中长期水文预报认识不足, 重视程度也不够。随着国民经济的快速发展, 对自然资源开发与环境保护意识的增强, 流域内各部门对防洪和供水预见期的要求越来越高。所以, 中长期水文预报的研究将会愈来愈受到科研人员的重视。

4 结论

中长期水文预报的预见期一般是在三天以上, 一年以下, 其通过对水河流域信息的收集与整理, 对其未来的变化进行预测。中长期水文预报的方法一般分传统和现代两种, 传统是根据水情的成因进行分析, 也可以根据累积统计进行分析;而后者的方法更为精确, 主要通过人工神经网络、灰色系统分析、模糊数学等方法对水文进行预报。不同的方法的预报成果对水利工程以及灾情防治都有着重大意义。通过对其的研究以及未来发展的展望, 可以使其应用的更加广泛, 发挥更大的效用。

参考文献

[1]汤成友, 官学文, 张世明.现代中长期水文预报方法及应用[M].北京:中国水利水电出版社, 2008.

上游水利工程对水文预报的影响 篇8

1 目前我国水利工程状况

自新中国成立至今, 国家为了合理配置水资源修建了一批又一批的中小型水利工程, 以达到兴利除弊的作用, 其主要作一般都是用来发电、供水、除涝、灌溉和防洪等等。水利工程的兴建, 带来了经济效益的同时, 也减少了灾害洪涝, 方便了农田灌溉。水利工程是一项使用年限长、影响范围广, 施工期限长, 资金投入很多, 技术特别复杂, 规模又特别大的工程。近几年, 全球气候变化异常, 水资源供不应求, 造成矛盾日益激烈, 为解决此现象和矛盾, 国家更加重视水利工程上的工作, 并加大了力度投入, 对水资源的“三条红线”严格执行、进行跨流域调水、投入资金兴建大型水利工程、加固维修河道、对之前已经修建的水利工程进行维修, 开展最严厉的水资源管理制度。

2 水文预报定义

水文预报是一项严谨的工作, 是水利工程的建设和投入之后的效益和安全的根本保障。因此, 水利工程建设中最重要的工作是水文预报工作。洪水预报和枯季径流预报是水文预报的两大组成部分, 对于枯季径流预报工作时, 在注重预测中长期的径流形势的同时, 要关注短时期内的实施预报, 更高效地为水库或者电站的运作计划提供和制定可靠依据;而洪水预报和枯季径流预报不一样, 工作期间要关注短期内的实施预报, 水利工程的度讯就是靠洪水预报提供依据的。

3 水利工程与水系的关系以及对水文环境的影响

现在, 对于国家发展而言, 水利工程是一项利国利民的大项目, 对水系有效利用的办法是兴建水利工程, 也可起到有效地治理水系的作用。近年来, 我国经济迅猛发展, 电力需要变大, 供不应求的现象出现, 而水利工程的兴建不仅能治理水系还能为国家提供大量的电力资源。正因为这种优势和效益, 水利工程兴建工作在我国建设中越来越重要, 利用河流水系兴建工程是社会发展的必然趋势。而由于科技的不断进步发展, 大家也意识到只有进行合理的水利工程才能产生更大的经济效益。因此, 国家开始修建一些水利设施。水利工程就开始产生。水利工程的开展离不开水域生态, 两者紧密相连, 主要包括以下内容:

3.1 水利工程的建设主要根据水域本身的特点

水利工程的建设主要是根据水域本身的结构特点, 在原来水域的基础之上对其进行改变, 这就说明, 水域的本身特点对水利工程的建设有着很深远的影响。

3.2 河流的走向和水域的结构都会受到水利工程的影响

水利工程最根本的方式就是加筑堤坝和改变河流走向的方法对水域结构进行改造, 不过这种方式都不是自然形成的, 所以会对水域产生影响。

3.3 水域水文条件的改变受水利工程兴建的影响

水文规律、水的边界、水的温度、水的深浅和水流的速度是水域的生态信息。水利工程的建立确实让水域得到了一定的治理, 但同时对于原有的水域的水文条件也产生了一定的影响。

4 水利工程工作中水文问题的延伸

某一流域或者某一地区中水资源的规划受水文设计成果的影响。同时, 也影响到社会的稳定和人民财产性命安全以及工程效益的使用。随着社会的日益发展, 水利工程中的水文问题必然会进一步被扩展, 水文问题应该得到大家的重视, 应该开展相对应的研究工作, 这是非常有意义的工作。水利问题主要包括以下3个方面:一是位于流域中下垫面的改变会对水文信息产生影响;二是农村城镇化的发展必然会伴随着城市水文效应;三是对于比较特殊的水文问题的计算分析以及精确性、可靠性的提升。

5 水利工程工作中水文设计注意事项

设计规划和水利工程施工时, 工程需求与实际情况是水文设计工作的依靠, 因此, 水利工程设计施工时候必须注意以下事项:一是了解工程性质。防洪是水利工程的基本功能, 防洪功能既要承担下游的保护作用还要为缺乏工程的安全起作用。不一样的工程要思考的问题和内容也不一样, 洪量是根据工程的来设计的, 如果库容量大泄量小就需要重点设计, 而洪峰的设计则与之正好相反, 即“库容量小泄量大”。二是还要了解工程的任务, 和工程性质一样, 不一样的工程任务思考的水文影响也不一样, 对水文做针对性的设计必须对工程任务了解, 同时还要了解工程的设计阶段。目前, 具体工程规划和流域规划是我国水利工程建设设计阶段的主要阶段。

6 结语

我国的水利工程在航运、发电、灌溉、防洪等领域有利于人类发展和生存, 并为之提供了良好的条件。目前, 世界各国人口迅猛增长, 资源几近匮乏, 水电供不应求, 对水资源的合理利用和充分发挥其作用是目前社会发展的一大主题。不过, 在开发利用这些资源的时候, 大家也要思考到水利工程和水文之间的关系。在通过完全了解认识之后, 进行全方位的研究分析, 并采取相对应的举措, 真正做到合理开发水资源, 使得水文预报和水利工程相互贯通, 从而得到可以依靠的水文相关资料数据, 有指导性地促使水利工程建设工作顺利开展。

摘要：兴修水利工程是一项利国利民的工作, 由此, 对目前水利工程状况和水文预报做一阐述, 研究了水利工作对水文产生的影响, 并在此基础上提出几点建议以及注意事项, 旨在实现水利工程的良性发展, 从而更好地为万民造福。

水电系统中长期水文预报方法研究 篇9

水文预报对于水库调度、洪水控制、发电、灌溉等工作至关重要。水文预报方法很多, 在应用效果上有着较大的地域差异。从目前研究情况看, 无论是模糊人工神经网络[1]、灰色 (Gray) [2]、决策树模型[3], 还是传统的基于时间序列分析的预报模型, 它们用于中/长期径流过程预报时, 预报精度都较低, 还远不能满足中/长期水库调度的要求。目前, 国内在进行实际水库水电站发电计划安排时大多凭经验按某一概率取一个典型径流过程作为预报过程, 这种处理使得径流预报失去了意义。考虑到水文预报的特殊性, 笔者建立了水文预报自回归模型, 从实际应用看来, 本文采用的自回归预测有着较高的精度, 预报效果比较理想。

1 自回归预报模型的建立

基本步骤叙述如下:

(1) 获得历史径流数组

历史径流数组如下:

式 (1) 中, y是同期完整时段历史径流资料的年数, span2是预报时段内时间间隔个数。

(2) 获得当前径流数组

当前径流如下:

式 (2) 中, 为待求值。

(3) 根据以下数据

得到Q*, 0与Q*, i= (i=-5, -4, …, -1) 的线性关系, 即:

(4) 计算预报值Qr, 0

(5) 找到, 列中与Qr, 0最接近的值的行号t, 得到该行的数据

计算预报期内时间间隔的径流得权重:

(6) 预报结果

2 可靠性分析与参数优化

(1) 模型参数优化

模型中, 参数时间长T和邻域半径δ将影响模型的预报精度。可用历史观测值进行模拟预报来对预报精度进行量化, 这样以精度最高为目标可进行上述参数的优化确定。

(2) 可靠性分析

定义一个事件:

INCIDENT:

通过对历史观测值的模拟预报我们将能回答上述事件发生概率的一个估计。对某一正数δ>0, 概率越大, 说明预报模型的稳定性越高;对同一发生概率, 若δ越小, 预报模型的稳定性也越高。

3 实例分析

根据江西某水电站自1952—2003年的月水文数据, 采用自回归模型预测方法, 预测出2004—2006年的月径流数据, 如图一所示。

表一为每月数据的最大、最小和平均误差。1997—2006年的水文预测数据如图二所示, 误差如表二所示。由于目前国内尚无对中/长期径流预报精度的评定标准, 此处以相对误差绝对值小于30%作为标准进行评定。从上述结果可以看出, 枯季的径流预报效果较好;预报效果不好的月份都处于汛期 (或者汛期附近) 。总体来说, 本文使用的自回归预测的预测结果基本符合精度要求。

4 结束语

在本系统的中长期预报中, 预报模型选择自回归预报, 叙述了它们的预报原理和计算步骤。通过对江西某水电站2004—2006年的月径流进行了预报分析, 预报效果比较满意, 对提高现行中/长期径流预报的预报精度具有重要意义。

参考文献

[1]陈翠华, 黄牧涛, 关容章.模糊神经网络模型在中长期径流预报中的应用[J].科技咨询导报, 2007, (09) :4-5.

[2]黄涛.基于灰色拓扑理论水库径流趋势的预测[J].建筑工程技术与设计, 2013, (07) .

水文预报 篇10

水文预报系统通过建立数据库、知识库、方法库、模型库、图形库及综合推理机, 对未来一定预见期内的水文状况做出预测, 对防洪减灾和水资源的优化调度都具有积极的意义。

近年来, 水文预报系统越来越广泛地被应用到许多领域, 如城市防洪、水库调度等。水文预报是相当复杂的过程, 受地理、气候的影响比较大, 且随着气候和地形地貌的变化, 常常需要采用几个模型进行预报并比较。这就要求预报系统具有兼容性和可扩展性。

现行的水文预报模型属于以物理成因为基础, 具有一定经验性的范畴[1]。水文预报系统涉及的内容较多, 从数据采集传输、解析存储、运用水文模型进行计算到最终显示发布, 这些过程若采用同一种程序设计语言, 难以发挥各自的优势。如VB易学易用, 开发出来的软件体积小;VC在底层功能和指针方面的支持较好;C#适用于面向网络的显示和发布。

目前, VB主要用于模型构建和计算, 计算结果通过ASP.Net进行信息发布和与客户端交互。要在整个系统中充分发挥各种语言的优势, 充分利用现有的程序资源, 使用动态链接库 (Dynamic Linking Library, DLL) 是比较合适的方法。

1 DLL技术的优越性

DLL一般以函数库的形式供应用程序调用, 其应用于水文预报系统的优越性主要表现在以下几个方面:

1) 便于不同专业模块的集成。不同专业集成系统往往涉及很多专业应用, 不同的专业适合的语言可能不同, DLL技术通过接口交互, 使得不同专业模块的集成成为可能。如:大坝安全评估、水文预报、水库调度分属不同专业模块, 但相互之间关系密切, 水库调度以水文预报结果为基础, 调度决策又要考虑到大坝安全, 这些不同专业之间的相互调用可通过DLL完成。

2) 便于系统升级。只需在程序升级时, 替换库函数, 不会影响系统其他部分。如:流域气候或下垫面等因素发生变化, 水文预报模型可能会跟着改变, 此时只要将水文预报部分通过DLL替换掉, 与之相关联的其他专业模块不受影响。

3) 提高工作效率。不同语言编写的应用程序都可以使用同一个DLL, 且DLL可与其他程序部分同时进行编程, 可以缩短工期, 提高效率。如:水文预报模块只需提供给水库调度模块DLL函数, 使其得到洪水过程线即可, 模块内部程序不影响调用结构。因此各模块可同步进行编程调试。

4) 节约内存, 提高系统运行速度。DLL只有在被调用时才装入内存运行, 且多个程序使用相同的DLL时, 只需在内存中装载1次, 这样就节省数百兆甚至上千兆的内存开销。

2 用VB创建及测试水文预报模型.DLL

水文预报模型有多种, 基本上都是由模型参数、输入数据、计算流程、输出数据等几部分组成。

下面以水文预报系统的三水源新安江水文预报模型为例编写DLL。

在这个DLL中, 包含了新安江模型水文预报的各个流程, 从设置模型参数、读取实测值到按时段计算, 以及输出计算结果。这些参数值和实测值以虚参数组的形式体现, 调用时, 读取数据库中实际值或用户输入值作为实参数组进行调用, 最后得到计算结果, 这里应用的是洪水流量过程线。

1) 步骤1。启动V B 6.0, 新建工程, 选择Active X DLL, 打开, 工程名改为XAJ, 类模块命名为xinanjiang.dll, 然后定义参数, 并计算:

Public Sub XAJ (xaj_p (15) As float, xaj_i (8) As float, xaj_c (3) As float, p () As float, ep () As float, qq () As float, QR () As float, RR0 As float, N as integer)

其中:xaj_p (15) ——设置模型参数名称;

xaj_i (8) ——设置模型参数值, 可针对地理气候条件交互设置, 针对某个地区一般为常量;

xaj_c (3) ——设置模型启动时起始值, 如根据前期天气情况设置土壤墒情等值;

p () ——实时降雨量, 模拟降雨量;

ep () ——实时蒸发量, 模拟蒸发量;

qq () ——实时区间来水量, 模拟区间来水量;

QR () ——计算出的流量;

RR0——初始流量;

N——实时数据数组的个数

Dim I as integer——设置I为循环变量 (整数型) 。

以下是计算过程, 求出QR () 数据, 返回

For I=1 to N

W (1) =xaj_i (1) :W (2) =xaj_i (2) :W (3) =xaj_i (3)

……

QR (I) = (R+RIMP) *U

Next I

End Sub

完成保存工作后, 选择“文件-生成XAJ.dll”, 确定。

2) 步骤2。文件-添加工程, 选择标准EXE, 打开, 生成窗体form1, 改名为“测试窗口”, 保存。添加测试窗体的目的是为了修改和调试DLL。

3) 步骤3。工程-引用, 在对话框中勾选“XAJ”, 确定。

4) 步骤4。在form1的代码窗口输入:

Private Sub Form_Load ()

…… (定义数据类型)

Dim testxaj As New xinanjiang.dll

Set testxaj=New xinanjiang.dll

…… (读入输入参数)

Call testxaj.XAJ (XAJ_Para, XAJ_Init S, XAJ_Condi, P, EP, q, QR () , mm1)

End sub

5) 步骤5。将测试窗口工程设置为启动工程。运行-启动, 程序自动将计算结果写到相应数据文件中。这里计算结果是写到1个TXT文件里, 如果要写到其他类型的数据库中, 只要在DLL中写数据部分连接不同的数据库, 并按照相应字段写入即可。

6) 步骤6。文件-保存工程组, 组名改为XAJ。下次修改DLL时, 打开XAJ.vbg, 修改后重新编译生成XAJ.dll, 代替原来的DLL文件。调用时, 重复步骤3~5即可。

3 在ASP.Net中调用VB创建的DLL

ASP.Net可以与传统ASP并行运行, 但编程速度远非ASP可比, 用于创建更快、更强大和功能更全的Web应用程序[2]。

1) 步骤1。在开始-运行中输入regsvr32 C:WINDOWSsystem32XAJ.dll, 进行注册。

2) 步骤2。在Calculation.asp中编写代码:

读取数据库:

读取数据表内容:

数据表内容在界面上以表格形式显示, 如表1所示。

计算时, 可以直接采用默认值, 也可以输入参数值, 进行参数设置,

其他水文模型的创建和调用过程类似, 核心就是通过函数调用进行数据的传递, 实现水文预报计算、发布等多个过程的集成, 使之成为一个有机的整体。

4 结语

以上水文预报模型.DLL程序编写和在ASP.Ne中的调用实例证明, 使用DLL技术实现水文预报的方法是切实有效的。使用DLL技术不仅可以利用多种语言各自的优势, 加快系统开发和运行速度, 还能对程序的核心代码进行封装保护, 使得系统更安全[3]、更易于维护和扩展。例如, 在桃山水库洪水预报系统中, 一期工程采用大伙房产流模型和瞬时单位线作为水库流域的产流预报和汇流模型, 后来由于干流入库控制水文站搬迁重建、河道漫滩严重, 因此, 二期工程中, 洪水预报软件进行了升级, 增加了新安江模型和分段分层河道演算模型.DLL。经过对照预报, 发现降雨量大于100 mm时, 大伙房模型比新安江模型合格率高一些;反之, 降雨量小于100 mm时, 大伙房模型比新安江模型合格率低一些。通过总结经验, 提高了水文预报精度。使用了DLL技术后, 系统没有因为增加了模型而变得臃肿耗时, 可见DLL技术对于多模型系统是比较有效的。

摘要：在水文预报系统开发中, 通过DLL技术的应用, 既充分发挥多种开发语言各自的特长, 提高系统开发效率, 又可提高系统的运行速率, 增强系统的可扩展性。详细分析用VB创建及测试水文预报模型.DLL的步骤, 以及在ASP.Net中如何调用VB创建的DLL进行水文预报。程序编写和调用实例证明, 使用DLL技术实现水文预报的方法是切实有效的。

关键词：DLL,VB,ASP.Net,水文预报系统

参考文献

[1]林三益.水文预报[M].2版.北京:中国水利水电出版社, 2001:4.

[2][美]G.Andrew Duthie.ASP.Net程序设计[M].李万伦, 何蕾, 赵海, 译.北京:清华大学出版社, 2002:11-12.