山区小河流水位流量关系曲线

山区小河流控制断面水位流量关系曲线拟定有关问题的讨论水文室1、概念当明渠中水流的运动要素不随时间而变时，称为明渠恒定流，否则称为明渠非恒定流。明渠水流中，如果流线是一族平行线，则水深、断面平均流速及流速分布均沿程不变，称为明渠恒定均匀流；如果流线不是平行直线，则称为明渠恒定非均匀流。工程设计中提出的水位流量关系曲线一般是在明渠恒定流及明渠恒定非均流条件下的水位流量关系曲线。2、恒定均匀流条件下，利用曼宁公式进行水位流量曲线拟定2、恒定流均匀流条件下水位流量关系曲线的计算断面湿周计算方法示意图3、明渠恒定非均匀流条件下水位流量关系曲线采用伯诺力方程进行计算𝐻2+𝛼2𝑉222𝑔=H1+𝛼1𝑉122𝑔+hf+hjhf~沿程水头损失（m）hj~局部水头损失（m）𝛼1𝛼2~断面流速不均匀系数，其值得变化范围为1.0~1.1之间，当V3m3/s时取1，当V3m3/s时取1.1，一般情况下去1.0.沿程水头损失hf=𝑄2𝐿𝑘局部水头损失hj=ζ(𝑣222𝑔-𝑣122𝑔),由于hj是一项水头损失，因此无论河段断面是扩散还是收缩hj总是正值。因此在方程计算时由于扩散时v2v1,在上式中用减号，在收缩时v2v1用加号。扩散条件下的伯诺力方程H2-H1=𝑉122g-v222g-ζ(𝑣222𝑔-𝑣122𝑔)+𝑄2𝐿𝑘利用Q=VA,可将上式转换为Q=𝑘△𝐻𝐿−(1−𝜁2g）（𝑘2𝐴22−𝑘2𝐴12）收缩条件下的伯诺力方程H2-H1=𝑉122g-v222g+ζ(𝑣222𝑔-𝑣122𝑔)+𝑄2𝐿𝑘Q=𝑘△𝐻𝐿−(1+𝜁2g）（𝑘2𝐴22−𝑘2𝐴12）对于ζ，断面沿程收缩或扩散系数，当断面收缩时，ζ=0；当断面突然扩散时ζ=0.5~1.0，当断面逐渐扩散时ζ=0.3~0.5。如果大家把以上的推导过程与SL537-2011《水工建筑物与堰流槽测流规范》所使用的公式是完全一样的。对于比较平顺的河道UML对中断面收缩的情况对于中断面扩散的情况4有关计算参数的确定4.1两个断面平均输水率𝑘的计算算数平均法：𝑘=12（K1+K2）几何平均法：𝑘=𝐾1𝐾21𝐾2平均法：𝑘=12(1𝐾12+1𝐾22)三项平均法：𝑘=13(K1+K2+𝐾1𝐾2)4.2三个断面平均输水率𝑘的计算4.2.1当三个断面面积相差不大时4.2.2当三个断面面积相差较大时4.3关于糙率问题河段糙率可根据水文站的实测资料或者洪水调查资料进行选定，一般情况下水深与糙率的关系见下图。051015202500.020.040.060.080.10.120.140.16水位（m）糙率东沙埠水文站水位~糙率关系曲线00.511.522.533.500.020.040.060.08水位（m)糙率珠宝岗水文站水位~糙率关系4.4、水面比降问题水面比降由于两个水位站观测的资料误差较大，所以点据比较散乱，但定性的分析，对山区河道而言，水位上升，水面比降总的趋势是增加的。00.511.522.500.00020.00040.00060.00080.0010.00120.00140.0016水深（）比降南岔河水文站水位与比降的关系00.511.50.0490.050.0510.0520.0530.054水深（m）比降巴丹土鲁水位站水深~比降关系图888.8889889.2889.4889.6889.8890890.200.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008水位（m）比降尚义电站水位~比降关系曲线4.5、比降计算时断面间距问题根据SL537-2011《水工建筑物与堰流槽测流规范》的规定，不同水面比降时比降上下断面的间距见下表。水面比降（万分之一）上下断面间距（m）29.65015.51008.42005.93004.74004.15003.56003.17002.88002.69002.410001.520001.330001.140005、山区小河流控制断面水位流量关系曲线计算的步骤4.1、在控制断面上下游一定河段进行断面测量或利用实测地形图进行横断面切割。4.2、河段的糙率根据天然河段糙率表进行选用，水面比降在没有资料的条件下，可选用河床比降。4.3、对河段进行分类，是顺直河段？大肚子河段？水蛇腰河段？根据不同的河段类型选择不同的计算公式，计算不同水位的流量。4.4、分析计算的水位流量关系曲线在有条件的情况下，利用调查的洪水资料进行复核校正。4.5上下两个距离相近的断面分析计算的水位流量关系曲线不能敞口，要收口。5总结毛主席说过“实践是检验真理的唯一标准”，“实测资料是检验水位流量关系曲线的唯一标准”，水位流量关系曲线在电站的规划设计阶段对电站的水能参数、水工建筑物的稳定计算、施工期安全度汛有着非常重要的关系，建议大家按照毛主席的教导，在在条件允许的情况下，及早设立水文站（水位站），通过实测的资料建立设计断面的水位流量关系曲线。end