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)
h?(?v上v下?)2g2g (3-33) L?2?2se?hfL(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:
v上v下?)2g2g (3-34)
L?2?2h?(1??()Qm?K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
A2/3=
?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:
)Q2z?(????sQ2Q2?sQ2v2gA2?v2k2?zd?(???)2?2v2gAd2kdzv、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
(3-36)