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工程水文及水利计算(武大版教材)

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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)

工程水文及水利计算(武大版教材)

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
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