贯彻新规范中对有关糙率计算问题的探讨

1　问题提出在过去几十年的水文测验中,糙率资料的分析一直是采用恒定均匀流中断面法的曼宁公式计算,近年来,水文测验及计算先后推行了国标或部标的规范化。在部标的《比降—面积法测流规范》中规定,对糙率及流量的分析计算,须应用非恒定流或恒定非均匀流公式进行;而在国家标准的《河流流量测验规范》中,又明确提出了应用比降—面积法测流作高洪测流的主要手段之一。由于计算方法的改进,大部分测站(河段)的糙率资料同过去的分析成果有所差别。为了适应新规范下的高洪比降—面积法测流,在新规范应用后糙率资料收集不足的情况下,必须应用过去…     

云南天然河道糙率统计分析

天然河流的河道糙率n值的取用,在洪水调查的推流计算中占有极为重要的地位。影响糙率的因素众多,如河道的断面几何形状、河床组成、岸壁特性等,还与河道的平而形状有关。因此,糙率n值一般与水深、水位及流量有较大的相互关系。本文采用水文年鉴刊布的,云南省1966年以前45个水文测站(含西藏一个站)的实测资料进行综合分析。高水部份补做了少部份糙率计算。根据水文测验手册有关规定,河床糙率用满宁公式计算。各水文测站上下比降水尺间距一般为100～300米,河段比降     

天然河道的糙率计算

通过对垂线流速分布的分析，推导出由断面实测流速直接计算天然河道糙率的公式，可省去水成比降的观测，经用实测资料验证，并与传统的由水面比降资料使用曼宁公式反求糙率值比较，获得满意的结果。     

无水文资料中小河流的设计洪水水位计算方法

通过外业测量得到河床比降及大断面数据,洪水期水面比降参照河床比降资料及区域水文站资料,糙率参照区域水文站的糙率资料,根据曼宁公式绘制水位流量关系曲线,通过合适的计算方法确定设计洪水的流量,查水位流量关系曲线确定设计洪水水位.     

河段糙率分析及其应用

在洪水调查洪峰流量计算中,有两个问题难以解决,一是糙率选用,一是断面的应用。本文通过近几年一些试验资料从单断面糙率分析和某一河段糙率分析计算过程中,使我们在河段糙率上获得了一定的成果和规律。该成果和规律在比降-面积推流的应用上取得了较好的应用精度。     

石场镇水沟“7·25”暴雨洪水调查分析

通过对水沟"7·25"暴雨洪水的调查,根据断面处的河床宽深比、河床质情况以及周边河道的测验资料等确定水沟河床糙率为0.035。根据实测资料,计算水面比降i=158×10-4,运用水面比降法计算此次暴雨洪峰流量为103 m3/s。     

糙条消能工对弯道水流动能调整试验研究

糙条消能工是一种新型消能工程措施。结合新疆"635"溢洪道整治工程,采用糙条对弯道水流进行消能辅助,通过改变糙条的布置型式,设置6种不同工况,对加糙水位变化率、水面线、横断面均匀度、水面横比降、断面流速分布、下游水流恢复长度、断面动能计算和动能调整系数等评价指标进行了分析。研究结果表明:有糙条工况能够增大加糙水位变化率,弯顶断面加糙水位变化率的变化不同于其他弯段断面;糙条高度的增大和条距的减小对弯道水流及下游出口水流有良好的改善效果;通过对弯道段典型断面的动能计算,得出糙条的设置可大幅度削减水流的动能,改变动能调整系数,进一步说明糙条消能工对弯道水流动能有很大的调整作用,突显了糙条消能工良好的消能辅助作用。     

库威水文站河流糙率分析及应用

糙率选用和断面确定是洪水调查及洪峰流量计算过程中两个主要的难题,以额尔齐斯河河源区卡依尔特斯河流域为例,以流域内库威水文站建站以来实测水文资料为数据支撑,对流域单断面糙率和河段糙率进行了分析计算,并通过常规方法定线消除了各参算要素测验随机误差,结果显示,依据随机误差消除后的各参算要素及曼宁公式所得出的糙率值与流域单断面糙率和河段糙率之间存在的误差符合水文规范要求,且能显著提升比降-面积法的实际应用精度。     

别拉洪站水位—流量关系曲线分析

由于水文测验断面的水力特性不同,水位流量关系受各种水力因素（如水面宽、断面面积、断面流速、水力比降、糙率等）的影响。其水位流量关系有稳定的,也有不稳定的。文章通过对别拉洪站H～Q关系曲线的分析,提出了受水草生长和回水顶托影响等不稳定水位流量关系,对在执行《资料整编规范》中如何合理建立H～Q关系曲线提供了实例。     

多断面曼宁糙率试错法在三工河洪峰流量推求中的应用

在采用比降-面积法估算无水文站河段的高洪流量时,糙率是一个很难精确确定的重要参数。选择一个合适的糙率,对计算结果的准确性有着很大的影响。简要介绍了多断面曼宁糙率系数试错法的理论基础及计算方法,并以推求三工河流域"2005.08.09"洪峰流量为例,介绍了该方法的具体应用。采用规范允许的恒定非均匀流流量计算公式对推求成果的合理性进行了分析,结果表明,多断面曼宁糙率试错法能较好地确定无资料地区的糙率。     

长江中游螺山站水位流量关系分析

螺山水文站是长江中游河段的重要控制测站,通过分析不同因素影响下螺山水文站水位流量关系及其变化规律,得出了螺山站水位流量关系多年基本稳定的原因。计算了螺山水文站在裁弯前后因河床淤积导致水位流量关系抬高的程度。为消除洪水涨落率、变动回水和断面冲淤的综合影响,提出了螺山站不同水位级下的水位流量关系,对于洪水期水文预报以及超额洪量分配与调度,具有重要的参考价值。     

一种单样含沙量计算方法探讨

对水面较宽、河床不稳定、主流和含沙量横向分布有变化的测站，其单断沙关系通常不好，虽然可用多条垂线沙样混全作为单沙，但仍难满足整编要求，从输沙率测验原理出发，分析了影响单断沙关系的主要因素，提出了流量加权计算单沙的方法。并详细介绍了制作单断沙关系的步骤。该方法运用于宜昌水文站后得到了单一稳定的单断沙关系，可满足整编要求，且提高了精度，该方法还具有操作简便，不增加外业测验工作量等特点。     

河湾水流与河床冲淤综合分析

本文在两个弯道模型试验基础上［１，２］，综合分析了国内外的有关研究成果。文中首先阐明河流蜿蜒弯曲的必然趋势和河湾内环（副）流伴随主流形成螺旋流动前进的特征，并对弯道内主流位向变化、环流强度、水面横比降等作了分析，推荐了计算公式。其次，对河湾水流的横断面流速分布和沿河宽的单宽流量分布给出了计算方法，并分析求得了河湾冲刷深度的公式；依此可以计算河湾冲淤河床的平衡断面。     

黄河什四份子弯道冰下环流特性研究

为分析弯道冰下水流结构与环流分布特征，利用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对什四份子弯道的冰下流场进行了测量，通过测量弯道的冰厚、水深、流速，分析了弯道断面冰情与冰下环流分布情况。结果表明：弯道冰下水流并不完全呈现双螺旋结构，冰封期环流集中在弯顶凹岸侧和弯顶后凸岸侧，易产生在相邻冰塞之间或是冰塞与河岸之间；环流区域环流旋度沿水深线性增大，非环流区域环流旋度则线性减小，同一位置的不同流层环流旋度大小分布基本一致，弯道后半段大于前半段，弯顶前凹岸侧大于凸岸侧，最大环流旋度位于弯顶凹岸侧，约为0.91。     

岸坡崩塌条件下弯道环流与水流剪切力的变化特征

河岸崩塌(又称为崩岸或塌岸)是水动力作用下岸坡失稳的一种主要形式,属于一种典型的水力与重力的复合侵蚀。本文采用黄河上游宁蒙河段的磴口黏性河岸沙为实验用沙,通过实施8组弯道水槽实验模拟塌岸过程与河道冲淤演变过程,重点观测并分析崩塌近岸水位、流速、颗粒粒径及河床冲淤形态等水力-泥沙-河床三方面因子变化特点,揭示黏性岸坡崩塌过程水流剪切力分布特征及其对河道冲淤形态影响机制,结果显示崩塌体头尾部的剪切力突增,形成较大剪切力区,尾部剪切力大于头部剪切力,尾部形成涡流,流速分布混乱,加快崩塌体的分解和崩塌进程。实验进一步揭示了崩塌过程河床形态对水流剪切力的响应关系,为建立崩塌河段泥沙输移模型提供了基础依据,并可供河道整治工程规划设计参考。     

河道型水库洪水演进研究进展及存在的问题

河道型水库调度需要综合考虑入库洪水、人工调控和库区河道地形等因素对洪水演进传播过程的影响。通过分析总结河道型水库洪水波特征和动库容特性方面的研究成果,明确了河道型水库需要采用水文水动力模型耦合方法进行动库容调洪,但需要关注人工调控对坝址水位流量关系的干扰。随后分析总结了水库河道糙率特性方面的研究,指出水库洪水演进计算需要考虑水流流动型态对糙率的影响。进一步总结了近坝区水流特性的现有成果,指出近坝区水流三维流动特征显著,把坝前区域断面作为边界条件,计算时可能会引起系统性误差,明确了今后应该深入开展人工调控对近坝区断面过流能力的影响和糙率率定方面的研究,以提高洪水演进模型精度。     

黄河头道拐段冰输移及堆积过程数值模拟

头道拐河段因其特殊的河道形态及地理位置而成为黄河内蒙古段最易形成冰坝的河段,研究该河段河冰输移及堆积过程是理解内蒙古段河冰过程及卡冰结坝作用机理的关键。本文基于耦合的二维有限元水动力学模型和DPM(Discrete Parcel Method)河冰动力学模型,模拟了黄河头道拐河段2020—2021年冬季封河过程并进行了验证,讨论了不同水力条件、上游流凌密集度及河道形态对封河过程的影响。结果表明：相比于官牛犋弯道,河道弯曲率大、束窄程度高的什四份子弯道更易形成卡冰,且流量越小,卡冰作用越明显,冰盖向上游发展速度越快。河道流凌密集度小于0.4时,各种流量下研究河段未发生卡冰;流凌密集度增大至0.4,表面流冰首先在弯曲率系数较大的什四份子弯道处形成卡冰,随着流凌密集度和流量的进一步增大,下潜并输移到下游的流凌也会在官牛犋弯道形成卡冰,因此,头道拐河段形成卡冰的流凌密集度临界条件为0.4。应用冰水耦合二维动力学模型可以很好地模拟天然河道河冰输移、堆积过程中河道的水力特性、冰厚增长及封河形态,揭示了影响河冰过程的相关因素及作用机理,为黄河内蒙古段防凌减灾工作提供技术支撑。     

弯道推移质泥沙运动特性及其对河道演变的影响

弯曲河道水流、泥沙的运动特性与顺直段不同 ,存在横向流速与横向输沙。在考虑了弯道河段横向水流影响的条件下 ,导出了弯道河段泥沙的起动流速公式 ,并进行了合理性分析 ,认为在相同的纵向流速条件下 ,弯道段凹岸侧泥沙的起动粒径和泥沙输移速率均较顺直段大。同时结合弯道段水流和泥沙的运动特性阐明了弯道河段的演变规律。     

长江宜昌河段低水位变化研究

长江宜昌站低水位的演变呈下降趋势,主要原因是河道采砂及水库拦砂引起下游河床冲刷下切,从１９７３年初至１９９８年初流量４ ０００ｍ３/ｓ时相应水位下降了１．１１ｍ。分析研究河道冲淤量、糙率、比降变化对低水位的影响,表明:三峡水库初期蓄水运用,本河段冲刷引起低水位下降的空间不大;宜昌低水位属长河槽控制,虎牙滩以下控制河段冲刷或采砂对该河段低水位下降影响较大;本河段淤积对低水位抬升影响较大。     

小浪底水库修建后已有河道整治工程适应性研究

本文采用平二滩水位的断面分析方法，得出三门峡水库下汇漏水时期黄河下游河道展宽、下切与边界控制条件的关系，指出配合小浪底水库的修建，应加快黄河下游游荡性河道整治的步伐，压缩游宽度，供进河道向工程控制下的微弯河型转化。还建议区别对待两种不向性质的险情，对主要坝垛加抛根石、和缓坡度，以利确保防洪安全。本文提出用Ｓ／Ｑ表示来沙系数，优于常用的Ｓ／Ｑ。