工程水文与水利计算(武大版教材)03(4)

的测深垂线间的断面积相加得出各个部分的部分面积。若两条测速垂线(同时也是测深垂线)间无另外的测深垂线,则该部分面积就是这两条测深(同时是测速垂线）间的面积。 4. 部分流量的计算

由各部分的部分平均流速与部分面积之积得到部分流量,即 qi=ViAi （3-11）

式中,qi、vi、Ai分别为第i个部分的流量、平均流速和断面积。 5〃断面流量及其他水力要素的计算 断面流量 Q??q (3-12)

i?1in

断面平均流速v?Q/A （3-13） 断面平均水深h?A/B （3-14）

在一次测流过程中，与该次实测流量值相等的、某一瞬时流量所对应的水位称相应水位。

根据测流时水位涨落不同情况可分别采用平均或加权平均计算。

?第六节 水文调查与水文遥感

目前收集水文资料的主要途径是定位观测,由于定位观测受到时间、空间的限制,收集的资料往往不能满足生产需要,因此必须通过水文调查

来补充定位观测的不足,使水文资料更加系统完整,更好满足水资源开发利用、水利水电建设及其他国民经济建设的需要。

水文调查的内容分为四大类:流域调查、

水量调查、 洪水与暴雨调查、 其他专项调查。

本节主要介绍洪水与暴雨调查。 一、洪水的调查

洪水调查中，对历史上大洪水的调查,有计划组织调查;

当年特大洪水,应及时组织调查;

对河道决口、水库溃坝等灾害性洪水,力争在情况发生

时或情况发生后较短时间内,进行有关调查。

洪水调查工作包括:调查洪水痕迹洪水发生的时间、灾情测量、洪水痕迹的高程、了解调查河段的河槽情况;了解流域自然地理情况;测量调查河段的纵横断面;必要时应在调查河段进行简易地形测量;对调查成果进行分析,推算洪水总量、洪峰流量、洪水过程及重现期，最后写出调查报告。

计算洪峰流量时:若调查的洪痕靠近某一水文站,可先求水文站基本水尺断面处的洪水位高程,通过延长该站的水位流量关系曲线,推求洪峰流量。

在新调查的河段无水文站情况下,洪水调查的洪峰流量,可采用下列公式估算。

(一)用比降法计算洪峰流量 (1) 匀直河段洪峰流量计算:

Qm=KS1/2 = A S1/2R2/3/n =AV (曼宁公式) (3-31) :.（Sf=n2Q2/A2R4/3 Q= AR2/3 S1/2/n=KS1/2） 式中 Qm一一洪峰流量,m3/s;

S一一水面比降（测压管坡度），%O; Sf为摩阻比降，%O; 恒定均匀（稳定流）流：水面比降S=河底坡S0=能坡Sf K一一河段平均输水率m/s，K=AR2/3/n,n为糙率， A为河段平均断面积，m2，R为河段平均水力半径，m。 (2) 非匀直河段洪峰流量计算:

Qm =KSe1/2 (3-32)

hfLh?(?v上v下?)2g2g (3-33) L?2?2se?（势能差和动能差（流速水头），单位长度上的能量损失。对堰流公式H0=H+v2/2g是考虑行近流速v的堰顶水头） 式中 Se-一能面比降;

hf-一两断面间的摩阻损失,h为上、下两断面的水面落差,m; V上、V下分别为上下两断面的平均流速,m/s; L一一两断面间距,m。

（3）若考虑扩散及弯曲损失时洪峰流量推算:

h?(1??（)Qm?Kv上v下?）2g2g （3-34）

L?2?2式中 α一一扩散、弯曲损失系数,一般取0〃5。

视不同情况,选用以上公式估算洪峰流量。糙率n确定,可根据实测成果绘水位糙率曲线备查,或查糙率表,或参考附近水文站的糙率资料;

过水断面分成N份，湿周P1，P2，P3…PN；糙率N1，N2，N3…NN； 面积A1，A2，A3…AN；流速U1，U2，U3…UN；有

U=Sf1/2(A/P)2/3/n= Sf1/2(A1/P1)2/3/n1= … =Sf1/2(AN/PN)2/3/nN n= (A/P)2/3/ ((A1/P1)2/3/n1)= (A/P)2/3/ ((Ai/Pi)2/3/ni)

?i?1Nn=(A/P)/

N2/3

?i?1N ((Ai/Pi)2/3/ni)

综合糙率n’=(

N?i?1Pi ni3/2 /p)2/3

A=

2/3

?i?1Ai2/3

对复式断面,可分别计算主槽和滩地的流量再取其和。 (二)用水面曲线推算洪峰流量

当所调查的河段较长且洪痕较少,各河段河底坡降及断面变化、洪水水面曲线比较曲折时,不宜用比降法计算,可用水面曲线法推求洪峰流量。

水面曲线法的工作原理是:假定一流量Q,由所估定的各段河道糙率n,自下游一已知的洪水水面点起,向上游逐段推算水面线,然后检查该水面

线与各洪痕的符合程度。如大部分符合,表明所假定流量正确;否则,重新修定Q值,再推算水面线直至大部分洪痕符合为止。

．设计水面线的分析计算

河道设计水面线分析计算采用水力学公式和试算法确定。水力学公式采用水位沿程变化的关系式：

dzdv2Q2?(???)()?2 （3-35） dsds2gK=流速水头和局部水头损失的沿程变化+水力坡度

特征流量为k2=C2A2R= C2h3b2 将(3-35)微分方程改写成差分形式再移项可得(3-36)式:

Q2?sQ2Q2?sQ2zv?(???)??zd?(???)?222kd2gAv22kv22gAd（3-36）

zv、zd---上下游断面水位；

α---动能修正系数；α=1.15

ξ---局部阻力系数；逐渐扩散段可取ξ=-0.33—0.55

急剧扩散段可取ξ=-0.5—1.0

Q---流量；

A---过水面积； g---重力加速度； K---流量模数；

Δs----上下游断面间距。

二、暴雨调查

以降雨为洪水成因的地区,洪水的大小与暴雨大小密切相关,暴雨调查资料对洪水调查成果起旁证作用。洪水过程线的绘制、洪水的地区组成,也需要组合面上暴雨资料进行分析。

暴雨调查的主要内容有:暴雨成因、暴雨量、暴雨起迄时间、暴雨变化过程及前期雨量情况、暴雨走向及当时主要风向风力变化等。

对历史暴雨的调查,一般通过群众对当时雨势的回忆或与近期发生的某次大暴雨对比,得出定性概念;也可通过群众对当时地面坑塘积水、露天

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