防汛中河道水位的几种计算方法的浅论 防汛中河道水位的几种计算方法的浅论 防汛中河道水位的几种计算方法的浅论
摘要:利用试算法和图解法可以求解天然河道或渠道中测站上下游的水位,了解河道或渠道水位涨落速度及最高承受水位,为灌区的防洪抗洪指挥、总结防洪经验提供一定的参考作用。
关键词:防汛 河道水位 试算法 图解法
1 引言
在防汛过程中,河道的水位对防汛抢险具有重要的参考价值。一般天然河道的水位测量站分布稀疏,当一段河道离水位测量站较远时,通过计算的方法大致了解其水位显得尤为重要。
就当前赣抚平原灌区而言,东、西总干渠道均有一段渠段是天然河道,原人工开挖渠道经过四十多年的流水冲刷,也渐渐变得与天然河道相差无几。根据天然河道水位的计算方法计算渠道内水位测站上下游水位,了解渠道水位涨落速度及最高承受水位,对灌区的防汛抗洪指挥、总结防汛经验具有一定的参考作用。
2 几组水位计算公式的推导
天然河道蜿蜒曲折,其过水断面形状极不规则,同时底板和糙率往往沿程变化。这些因素使得天然河道水力要素变化复杂。由于河道的这些特点,其水位计算时,可根据水文及地形的实测资料,预先将河道分为若干河段。分段时应尽可能使各段的断面形式、底坡及糙率大致相同,同时保证计算段内流量不变。当然,计算河段分得越多,计算结果也就越准确,但计算的工作量及所需资料也大大增加。分段的多少视具体情况而定。一般计算河段可取2~4km,且河段内水位落差不应大于0.75m。此外,支流汇入处应作为上、下河段的分界。 z1 + = z2 + +Δhw Δhj = ( - ) 将Δhf和Δhj的关系代入能量方程得 上式为天然河道水位一般计算式。
如所选的河段比较顺直均匀,两断面的面积变化不大,两断面的流速水头差和局部水头损失可略去不计,则上式可简化为 利用式⑴或式⑵,即可进行河道水位的近似计算。
3 河道水位的计算方法
㈠ 一般河道水位计算——试算法
计算天然河道水位,应已知河道通过的流量Q,河道糙率n,河道平静局部水头损失系数,计算河段长度以及一个控制断面的水位z2。若已知下游控制断面水位z2,则可由向上游断面逐段推算,此时与z2有关的量均属已知。将式⑴有关的已知量和未知量分别写于等号两边,则有 式中v=,代入后有 上式等号右边为已知量,以B表示,左边为z1的函数,以f(z
1)表示,即得
f(z
1)= B ㈡ 图解法
图解法种类较多,现介绍其中较为常用的一种方法——断面特性法。
利用简化公式⑵
Δz = Δs
令 =( + )
其中K为特性流量,是断面要素的函数,因
K2 =
则⑵可改写为
Δz = Δs( + ) ⑶
式中,A是水位的函数,即
= f(z) ⑷ Δz = Δs [ f(z
1)+ f(z
2)] = Δs [ F1+ F2 ] tgθ= =
所以 比较式⑷与⑸,得
tgθ=(n2Q
2)Δs
