从流域调节特性论设计洪水过程线的推求

陈绳甲(武汉水利电力学院): (一) 关于蓄泄关系曲线W=KQ~n的问题原文的基本出发点是蓄泄关系曲线W=KQ~n,但該式的物理意义很不明确。众所周知,描写河道(流域)的槽蓄曲线应为W=f(Q_上,Q_下),而描述水庫的槽蓄曲线应为W=f(Q_下),原文显然指的不是前者而是后者。W=KQ~n应該属馬斯京根的槽蓄曲线类型,但文中又把Q值当作一般的出流量看待,馬斯京根法中的Q′值是示儲流量,是上下游断面的权流量而并非就是出口断面的流量。由此可見,馬斯京根法的槽蓄曲线它也考虑到Q_上与Q_下的流量值。所以原文中蓄泄关系曲线的物理意义极不明显,不論拿它去討論流域調节特性,或是直接用它去討論設計洪     

渠道(系)水有效利用系数的测定及计算方法的探讨

渠道水的有效利用系数为:在水位稳定的请况下,下一级各条渠道同时在本渠道取走的流量总和(∑Q 下一级或称净流量)与本渠首引入流量(Q 毛)之比:η渠=(∑Q_(下一级))/(Q 毛)=(Q_毛-Q_损)/(Q毛)=(Q_净)/(Q_毛)渠系水有效利用系数,是在水位稳定情况下,由灌区末级渠道流入田间的流量(∑Q_田)与渠首从水原引入的毛流量(Q_首)的比值:     

编程计算侧槽式溢洪道水面线

一、计算机型 PC-1500,DJS-033(苹果Ⅱ型)等,算法语言:BASlC 二、计算方法差分形式的基本方程△Z=((V_1 V_2)/(2g)) [(V_2-V_1) ((Q_2-Q_1)/(Q_2 Q_1))(V_1 V_2)] ■△S 式中:ΔS—计算流段长; ΔZ—计算流段ΔS的两端断面的水位差     

黄河下游排洪输沙基本功能的影响因素及判别指标

利用实测资料统计、理论分析和数学模型计算等方法,对黄河下游排洪输沙基本功能的表征因子、影响因素和判别指标进行了探讨.研究表明,黄河下游河槽排洪输沙基本功能可以用输沙指标、平滩流量、水位涨率、滩地分流比和洪水传播时间等因子表征;河槽宽度、滩槽阻力、比降、河势等对排洪功能影响较大,流量、含沙量、泥沙组成和断面形态等对输沙功能影响较大.黄河下游河槽排洪输沙基本功能的主要判别指标为:黄河下游河槽平滩流量4 000～5 000m3/s,黄河下游游荡性河道主河槽宽度以1 000～1 200m为宜,断面河相系数应在16m1/2/m左右,平滩流量下高村断面每增加1 000m3/s流量的水位涨幅不大于0.35m,高村断面滩地分流比不大于45%.     

有侧流的明渠不恒定流方程及其应用

一、前言河渠一维不恒定流可用圣维南方程组来描述:式中:Q——流量;A——断面面积;h——水位;v——流速;C——谢才系数;R——水力半径。连续方程式(1)和运动方程式(2)被广泛地应用到河口潮汐水流、洪水传播和其他不恒定流计算中。关于潮汐河口水力计算的发展,文献[1]作过详细的     

黄河下游漫滩洪水淤滩刷槽基本规律分析

通过分析黄河下游11场典型漫滩洪水的资料,探讨了发生漫滩洪水时滩槽水沙的交换模式及淤滩刷槽的机理。结果表明:1花园口—利津河段滩地淤积量随着花园口站来沙量的增大而增大,滩地淤积量越大,相应河段主河槽的冲刷量越大;211场典型漫滩洪水过程中,除1953年第二次大洪水槽滩均发生淤积,1988年、1996年主河槽冲刷量占滩地淤积量的比例较低外,花园口—利津河段主河槽冲刷量基本上为滩地淤积量的65%~99%;3漫滩洪水全断面冲淤量随含沙量的变化趋势与不漫滩洪水主槽冲淤量随含沙量的变化趋势基本一致。     

CES模型计算复式河槽过流能力及方法对比

复式河槽的洪水漫滩后,滩槽水流相互作用,在滩槽交界处形成动量交换,若直接采用曼宁公式进行水力计算将产生很大误差。应用CES(Conveyance Estimation System)模型首先计算了不同复式河槽的垂线平均流速,并结合英国科学工程研究理事会洪水水槽设备(SERC-FCF)的试验资料进行了验证,进而分析了不同形态复式河槽的水流特性;然后通过对比分析CES模型与经验方法(湿周修正法、断面分割法)和理论方法(谢汉祥法、刘沛清法、河槽协同度法)计算流量时的精度,论证了该模型在复式河槽水力计算中的优越性。结果表明,由CES模型计算的断面垂线平均流速分布符合复式河槽的水流特性且与实测资料吻合良好,较之其他模型方法,该模型能适用于任意形态复式河槽的流量计算且精度较高。     

调洪演算的图解交点法

一、图解计算原理水库调洪演算,实质上就是对各时段求解下列方程组: {q==f(v) (1) 1/2(Q_1+Q_2)△t-1/2(q_1+q_2)△t=V_2-V_1 (2) 式中:Q_1,Q_2——时段初、末入库流量;q_1,q_2——时段初、末的出库流量;V_1,V_2     

求解矩形断面水流收缩水深之查表法

一、关于矩形断面收缩水深hc之计算式一般泄流条件下,收缩水深hc之基本计算式[1]:E_0=h_c+q~2/2gφ~2h_c~2(1)式中:E_o—以下游河床为基准面的泄水建筑物上游总能头(米);q—收缩断面处的单宽流量(米~3/秒米);φ—流速系数;g—重力加速度。     

走出沙平衡法计算河段冲淤量的误区

用实测断面法、沙量平衡法和同流量水位法计算了兰州—利津相邻水文站间的时段平均冲淤厚度,结果显示:①沙平衡法冲淤量计算公式的缺陷是很难克服的;②实测断面法可信度最高,悬沙平衡法可信度最低,同流量水位法具有一定的可信度;③用同流量水位差反映主河槽的冲淤变化,定性无误,可信度较高;④建议在无实测断面法冲淤量的河段,用同流量水位法计算区段主河槽冲淤厚度。     

河槽汇流曲线预报方法应用分析

河槽汇流曲线法是河段上、下游断面之间流量预报的常用方法。文章以马斯京根河道汇流曲线和瞬时河槽汇流曲线基本原理为基础,对两种方法进行了应用分析和探讨。两种途径得到的河槽汇流单位线,经多次洪水验证分析,两种汇流曲线的预报精度无明显差异。针对实例流域具体情况,在参数计算方法选取,预报断面区间来水量确定等方面提出了具体建议。     

基于RMA2的流场数值模拟——以小清河为例

RMA2模型在二维浅水运动模拟中具有强大的前后处理功能。以山东省小清河入海口处9.2km河段为研究对象,分别对5年一遇(流量1100m³/s)和20年一遇洪 水(流量2000m³/s)主河槽及滩地行洪(流速、水深、水面高程)过程进行数值模拟,提取不同设计条件下主河槽与河滩地围坝内多断面水面线数据,进行不同位置、围坝建闸方案的对比。结果表明：5年一遇洪水,主河槽可满足行洪要求,无需建过水闸;20年一遇洪水,为保证行洪通畅,需侧向建闸使滩地洪水汇入主槽,降低围坝内外水面高程差,在距入海口400m处侧向建100m宽涵闸,可有效保证滩地与主河槽水面高程差控制在7cm左右。      

无压隧洞圆形断面与泄流量简便估算

为了初拟无压隧洞圆形断面尺寸和泄流量的大小,这里介绍一种简便的估算方法。依据任意断面临界水深算式为: (αQ~2/g)=(ω_k~3)/B_k (1) 对于圆形断面时,式(1)中的(ω_k~3)/B_k值可写为(ω_k~3)/B_k=E10~(-3)d~5,于是式(1)变为: (αQ~2/g)=E10~(-3)d~5 (2)1 式中:α-流速分布不均匀系数,常取α=1.0; Q—泄流量(米~3/秒); g—重力加速度,g=9.81(米/秒~2); ω_k—临长水深时的过水面积(米~2); B_k—将界水深时的水面变度(米); E—随水力参数变化的系数; d—隧洞直径(米)。众所周知,无压隧洞圆形断面最大泄流量Q_(max)时     

维持黄河下游中水河槽的小浪底调控指标分析

塑造和维持黄河下游中水河槽,是维护黄河健康生命的一项重要任务,也是对小浪底水库拦沙期运用的基本要求。通过分析黄河下游河道平滩流量的变化与进入下游的水沙量之间的响应关系,以及建立平滩流量与滑动平均汛期水量和洪水流量的关系,提出长期维持黄河下游中水河槽的调控指标为:流量不小于2 600 m~3/s,历时不小于6 d。通过分析当前4 000 m~3/s左右中水河槽的下游河道洪水冲淤特性,提出当前维持中水河槽对小浪底水库的运用要求为:汛前调水调沙尽可能塑造接近下游平滩流量的洪水过程,调控流量为3 500 m~3/s左右;汛期结合中游洪水过程塑造2 500m~3/s以上量级且具有一定历时的洪水过程。     

黄河高村以下河段河槽淤积成因分析

河槽是黄河下游排洪输沙的主要通道,而1986年后河槽严重淤积使下游致灾洪水量级大幅降低.基于:1965年-2007年实测资料和河流泥沙动力学理论,现对高村以下河段河槽淤积原因进行了分析,发现其河槽淤积几乎全部发生在非汛期;引黄灌溉和高含沙洪水分别是非汛期和汛期河槽淤积的主要原因,20世纪90年代后期断流加剧则使高村-艾山段淤积比例明显增大,因此,为实现减淤,一要严格控制平水期花园口流量不超过700～900 m3/s、杜绝断流,二要保障汛期大流量洪水,三要合理调控高含沙洪水.黄河孙口以上河段"上陡下缓",若遭遇"孙口以上各河段水面宽相差不大",必然出现"上冲下淤"现象;以往该情景主要发生在平水期,但因小浪底水库持续清水刷深河槽,目前此现象甚至发生在流量3 500～4 000 m3/s的洪水期,因此建议小浪底水库以"维持下游河槽微冲微淤"为原则尽早提高其排沙比.     

可处理旁侧入流的三参数马斯京根法

马斯京根洪水演算法及其衍生的马斯京根—康格法,目前有大量的文献报道。英国《洪水研究报告》第Ⅲ卷(自然环境研究会1975年)和霍尔(1984年)给出了透彻的评论。辛格和麦卡恩(1980年)对基本马斯京根法的二参数 K、X 的几种估算方法作了全面的比较。基本马斯京根法(以下简称马法)假定沿洪水演进河段无旁侧入流。如果实际上有较大支流汇入,则可把演算河段的下端选定在支流汇入处,而使下段主河槽的流量因支流汇入而增加。如果区间入流沿演算河段均匀分布,还可修改基本马法(自然环境研究会1975年)。     

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

据多年实测大断面的资料统计,分析了各河段的河槽特性水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系.高村以上游荡性河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;反之艾山以下为窄深型河流.在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有"多来多淤多排"的输沙特性,窄深型河流在洪水时具有"多来多排"输沙特性.河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是通过河宽的沿程变小,流速增加,洪水的输沙能力沿程增强.其底沙的运动速度比洪水传播的慢是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因.     

关于迳流亏水曲线

著名的美国水文学家R·荷尔顿在1936年和1937年所发表的两篇论文中,根据美国河流的大量降雨洪水资料得出,在亏水期内,河槽蓄量V_p和控制断面的流量Q_p(除去地下迳流的,Q_p=Q—Q_r)之间,有着很好的指数关系: Q_p=γU_p~m”…………………(1) 在这里,指数的数值十分稳定,例如,在拉尔斯顿溪(在爱渥华州)的30次降雨洪水中,m值有25次近于0.60～0.80,有5次为0.80～1.00,有3次>1.00。在美国其他9条河的30次降雨洪水中,m值有16次为0.60～0.80,8次为0.80～1.00,4次为1.00～1.20,2次为1.20～1.30。     

洞庭湖入江水道断面调整模式研究

为研究洞庭湖入江水道断面的调整规律,选择城陵矶(七里山)水文断面,根据1962—2010年的实测水沙数据,运用小波分析方法对流量、含沙量序列进行多时间尺度分析,探明了洞庭湖入江水道水沙条件的周期变化规律;并选取城陵矶(七里山)枯水河槽断面面积为特征变量,结合流量小波系数对水沙条件序列进行时段划分;基于滞后响应原理,建立了适用于城陵矶河段断面面积对水沙条件的分时段变化调整模型。结果表明,建立的模型可以较好地模拟洞庭湖入江水道断面的调整规律,计算值与实测值拟合系数R²为0.77。     

黄河宁蒙河段洪水冲淤规律分析

分析了1973—2005年宁蒙河段汛期场次洪水的冲淤特性、冲淤效率与下河沿断面水沙量之间的关系。结果表明:当下河沿断面洪水平均含沙量大于7 kg/m3时,宁蒙河段以淤积为主;当下河沿断面洪水平均含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段以冲刷为主,且流量为2 200～2 500 m3/s时冲刷效率最大,此时洪水总水量应大于25亿m3。