天然河道水面曲线计算方法探讨

在天然河道治理、防洪规划和水利工程建设中，都要确定水面曲线，天然河道的水流一般是非恒定非均匀流。河道中各种水力要素随时间的变化非常缓慢，可以认为天然河道在一定时间内是恒定非均匀流。本文根据天然河道恒定非均匀流水面曲线的公式，讨论如何确定各参数进行计算，并指出河道分段时应注意的事项。     

河道水面线计算方法

介绍明渠恒定均匀流公式,明渠恒定非均匀流公式,常用水面线计算软件计算举例。     

分段计算的渠道恒定非均匀流能量方程稳定性探讨及验证

工程设计中求解渠道水面线常采用能量方程分段计算法,但该计算法将导致计算误差向后续计算传播,因此需对能量方程的稳定性进行分析,以确保计算误差能在后续计算的传播过程中得到有效控制。该文对渠道恒定非均匀流能量方程的稳定性进行了初步探讨,并给出误差控制的建议,同时对天然河道水面线计算也有一定的参考意义,可供相关工程设计人员参考。     

工程设计中河道复式断面天然水面线计算

文章通过典型实例,对工程设计中常见却容易忽视的复式断面水力计算问题,应用明渠恒定非均匀流能量公式,采用断面垂线分割法,进行了河道水面线推求。     

几种水面线推算方法的比较

介绍了明渠恒定均匀流法、天然河道水面线系统、HEC-RAS软件及SOBEK软件4种常用的水面线推算方法,并对不同河道进行了水面线推算,然后对计算结果进行了对比分析。结果表明:对于坡度较小且沿程顺直、断面规整的河道,若下游起始水位对上游河道水位影响较小,则可用明渠恒定均匀流法进行水面线推算;若下游起始水位对上游河道水位影响较大,则可采用天然河道水面线系统进行水面线推算;对于断面不规整的缓流河道,水位推算结果大体呈天然河道水面线系统>HEC-RAS软件>SOBEK软件的趋势;对于急流河道,HEC-RAS软件推算的水位比SOBEK软件推算的水位偏高。     

明渠恒定非均匀渐变流设计断面简易计算方法

在明渠恒定均匀流流量公式的基础上,推导明渠恒定非均匀渐变流流量近似计算公式,并应用于淮北平原水利连通工程河道断面设计。利用HEC程序试算设计断面的过流能力,验证明渠恒定非均匀渐变流计算公式精度满足要求,且计算简单方便,可应用于工程设计。     

银河湾工程防洪计算与分析

为保障银河湾工程的防洪安全,须进行防洪计算与分析。结合银河湾工程的具体位置,确定计算范围、流量、河道断面、起点水位及河道糙率等基本参数,并采用恒定非均匀流模型、桥梁壅水计算模型,分别计算河道水面线、公路桥壅水高度。根据计算结果,分析了50年一遇、100年一遇洪水时,规划水面线和模型实测的水面线的差别以及影响范围。对银河湾工程是否受到防洪影响具有指导意义。     

沁河沁源段堤防高度分析与计算

介绍了沁河沁源段河道治理工程概况,分别采用水文比拟法及相邻水文站的相关关系按面积比指数法推求洪水,在此基础上,采用滩槽不同糙率的一维恒定非均匀渐变流方程计算河道水面线,最后根据各个断面的水面线成果,综合考虑风壅水面高度、波浪爬高、安全加高等因素的基础上确定堤顶高程。     

中小型天然河道水面曲线可视化计算系统的开发研究

在天然河道治理和堤防除险加固中,都要通过水力计算得出水面曲线,从而确定河道的水力要素。利用中小型天然河道水力要素计算的实用方法,并采用VB6.0语言编制出天然河道水面曲线可视化计算系统。应用该系统,可简化工程设计人员的工作难度,设计效率大大提高。     

泗河水面线计算方法探析

以泗河为例采用非恒定流法模拟计算河道水面线。采用一维水动力模型模拟水位过程,选取泗河场次洪水进行参数率定及模型验证,模型能满足水面线计算精度要求,水面线能反映洪水流量过程变化引起的水位变化,符合实际的洪水演进规律;与传统恒定流法计算的典型频率设计水面线结果基本一致,局部存在一定差异。     

桥巩水电站一期导流水力计算

桥巩水电站一期导流通过束窄的河床过流,采用非棱柱体明渠恒定非均匀流水面曲线的逐段试算法进行水力计算。经与水工模型试验结果进行比较,其计算精度可以满足工程要求。     

码头建筑物对水位影响的模型试验及计算方法

 河岸码头建筑物势必导致其上游水位壅高及对码头附近水流流态产生影响。以汉江沙洋河段为对象,通过定床概化物理模型试验研究了码头建筑物对河道水位与流速场的影响。并基于能量平衡原理,采用河道恒定非均匀流水面曲线基本方程,结合物理模型试验资料,计算了码头建筑物附近的水位变化值,并提出了码头建筑物产生的水位壅高值的计算方法。     

河道恒定流水面曲线Excel程序化计算

结合河床恒定流水面线计算和Excel便于数据处理、列表计算等特点,编写河道恒定流水面曲线计算程序,快捷、准确计算河道恒定流水面曲线,为水电枢纽工程分期围堰束窄河床导流过程中的围堰设计提供依据。     

水电站建成后分流河段水位流量关系的变化

在分流河段修建水电工程，因受工程建设的影响，其下游的水位流量关系曲线将不再是单一曲线，而是一束以全断面流量为参数的曲线组。这束曲线中的任一曲线应通过３个特征点。曲线起点、天然分流点、曲线终点，这３个点确定后，即可推求不同总流量情况下的水位流量关系曲线。     

水电站厂坝区水位流量关系曲线的探讨

水电站厂，坝区泄水渠段，往往是原天然河道。水电站兴建后该河段的水流则不再是天然河道的水流状态了，水位与其对应通过的流量就不是天然情况下的某一确定关系。且从运行多年的水电站观测资料看两者相差很多，有的几乎无定性关系。因此，如何在厂，坝区消能段末端确定一个稳定流断面，建立该断面的水位流量关系线，采用动量守恒原理，计算泄水建筑物射流效果，即射流增差，从而确定厂，坝区的水位流量关系线，则可以改变用天然河道     

弯曲河道立堵截流龙口水力特性分析

弯曲河道中截流水流运动规律极为复杂,弯道边界形态和立堵截流布置方式的不同对截流难度均有很大的影响,对弯道中立堵截流龙口水力特性进行分析,有助于了解复杂的水流流态并选择合适的截流方案。本文考虑弯曲河道截流的主要影响因素,以施工水力学为基础,建立弯道截流龙口水流流态和堤头局部水力特性的计算模型,分析弯道相对河宽、弯道弯角和龙口位置对水深和流速变化的影响。分析结果表明弯道截流龙口流速变化有显著的时变差异和位变差异,并给出了龙口相对水深和堤头局部流速随弯道形态的变化关系。最后结合大渡河丹巴水电站河湾上截流的工程案例分析比较,验证了计算模型的可行性和分析结果的适用性,为河湾中截流方案及其截流施工布置型式的选择提供了理论依据。     

连续弯道水流特性的试验研究

对正弦派生曲线生成的连续弯曲型河道开展试验,采用日本ACM2-RS型X-Y方向2轴电磁流速计对水流流速进行了测量,并对水流特性进行了分析。结果表明:连续弯曲河道纵向时均流速在弯顶处靠近凸岸处较大,而凹岸处较小,且沿河宽的分布沿程是变化发展的;弯顶水流纵向时均流速分布接近抛物线型,最大流速点位于上部水面以下,整体上大下小,而顺直过渡段水流纵向时均流速分布最大流速点位于底部,整体上小下大;连续弯曲河道水流阻力系数随着过水断面平均水深的增大而增大,随着过水断面宽深比的增大而减小。     

河流生态流量特征图及生态流量评价方法

以水电站大坝下游河道为研究对象,从分析天然日流量特征出发,基于月中值流量和月内典型特征流量绘制了河流生态流量特征图,作为水库下泄生态流量的确定依据。基于此河流生态流量特征图,建立了判断生态流量满足程度的7 d流量偏差率、7 d生态需水保证率、月均生态需水适宜度及基于此3个指标的生态需水综合指标,并给出了各指标的评价依据和评价方法。结果表明,河流生态流量特征图符合各时段河流天然流量的基本特征,可作为指导水库生态泄流的依据;所建立的生态流量评价方法能够反映实际下泄流量与天然流量的变化程度,可用于评价河流的生态流量满足程度。     

减速流条件下床面泥沙起动试验研究

减速流在工程上称为壅水,为非均匀流的一种流态形式。减速流下的床面泥沙起动研究成果,在水利工程中有着重要的应用价值。通过该条件下的河道开展概化水槽试验,结合天然实测资料以及4家经典的起动流速公式对比分析,结果表明4家经典公式均较适用于水槽试验中的减速流条件,只是在起动粒径的选择上略有差异。根据水槽试验的成果得出选取取样标准为床面泥沙起动标准具有较好的精确性,选取d₉₅作为起动的代表粒径;并验证了减速流条件下泥沙起动大体满足希尔兹曲线;通过功率起动公式的验证,得到无量纲起动功率为0.019 1,可以将其作为床面泥沙起动的标准。