水文预报与计算是应用水文的两个分支,它们都是以分析和利用水文现象的变化规律为依据的,广义来说,水文预报与计算是对未来水文现象的变化作出预报。水文预报,尤其是短期水文预报,着眼于预报正式发生或出现的水文现象。这样预报为防汛抗旱调度利用水利资源服务,往往需要得出水文现象逐日逐时的变化,例如:要得出某地出现洪峰流量的大小和时间,或洪水期的水位和流量过程。水文计算则不然,它为工程的规划设计服务要考虑工程建成后在长期运行中的情况,所以要求预报是未来几十年、几百年甚至更长时期内水文现象可能的变化,如果要求的预见期比较短,而且在预报对象正在发生或出现的时间作预报,人们就可以凭借对客观水文规律的认识和当时的实测资料,采用成因分析的途径来作预报。例如:当河段上游站,出现了洪水过程,人们就可以应用河段的水量,平衡原理及水流在水段中运动的规律,制定出将上游流量演变为下游流量的计算并将公式或图表作为下游流量过程的方案是在分析了下游流量成因的基础上制定。当上游的洪水过程一定,用这种方案得到的下游过程也是确定的。短期水文预报就可以采用这一类,称为确定性的预报方案,如果要求的预报期增长,因为影响水文现象的各种因素变化和组合非常复杂而使预报变得非常困难,例如在河流的一个断面上每年都要出现多次洪水,且每年都有一次最大的洪峰流量,年年如此,循环不已,这是人们熟知的必然现象,但是每年的最大洪峰流量数值和出现的时间则年年变化,各不相同,这是因为洪峰洪量是流域内暴雨和蒸发等气象因素的时空分布及流域内土壤含水量、河网蓄水量植被等下垫面因素综合作用的结果。这些因素在今后长期内变化和组合情况是有很大的偶然性的,所以被称为随机性因素或偶然性因素,显然,企图预报出今后几十年、几百年甚至更长时期中逐年的最大洪峰流量的确切数值及出现的时间是不可能的,人们通过研究和大量实践,认为年最大洪峰流量及各种水文特征是随机的现象,可以用统计的方法来进行研究概率记就是这样一门研究随机现象的统计方法的科学,以概率论为基础对随机现象出现的数值系列(实测的水文特征值)进行统计分析和计算,称为数理统计,水文数据主要是采用数理统计的途径,通过这个途径,可以算出某个断面各种大小的年最大流量、年最大径流、年径流量等水文特征值在未来长时期中可能出现的机会即常称的多少年一遇,这种方法得出的结果仅是某一数值是不确定的,由上看来水文预报与计算由于工作的目的要求不同分别采用了成因分析和数值统计两种不同的途径来进行研究,然而水文现象变化规律与数理统计规律是同时存在的互相联系,并可以相互转化的,因此,水文预报与计算中对两种途径的应用也是各有侧重,而不是截然分开的。水文预报中,目前广泛应用着,在分析基础上的经验相关法,相关关系是一种在许多互有因果关系的因素中选取主要的因素建立的相似关系,由于忽略了一些次要的随机性因素的影响,使这种关系不可能像数学函数那样严密。用这样关系所做的预报,就有一定误差,误差的大小也是随机的,即不确定的。这种利用大量实测资料建立起来的经验关系是一种统计相关关系,它也是属于数理统计范围内的。为了开展长期水文预报,除了使短期水文预报与气象预报相结合,或从大气环流形势,天气系统分析等成因入手作水文预报外,目前也有利用水文现象随机性的统计规律,作预报的种方法。在水文计算中,虽然侧重于数理统计的途径,但在通过水文与气象结合的成因分析途径,估计流域的可能最大降水及可能最大洪水方面,目前国内已取得不少成果,此外,还广泛用了根据降水进行的流域产流、汇流计算,以及根据上游洪水过程演算河段或水库的出流过程等确定性的方法。
审稿:郭兰洲
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