河道水面线推求及参数选取方法

设计洪水水面线推算

根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。

（1）水面线推算的基本公式

水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。

具体如下：

式中： 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速；

2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速；

j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失；

l R

C V

h f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221g

V g V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失； ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，由于断面逐渐扩大的ζ取

值0.333，桥渡处ζ取值0.05~0. 1。

C ——谢才系数；

R ——水力半径；

α——动能修正系数。

（2）河道糙率

河道的粗糙系数受到河床组成床面特性、平面形态及水流流态、植物、岸壁特性等影响，情况复杂，不易估计，本工程河道基本顺直，床面平整，经过整治的河床粗糙系

数可以采用《水工设计手册》第一卷P1-404介绍的当量粗糙系数x N

xn

n ∑=1当 ；设总湿周x

的各组成部分1x ，2x ，……N x 及所对应的粗糙系数分别为n 1，n 2……n N 。

1糙率的选取

河道糙率影响因素有河槽方面也有水流方面。河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态的变化是主要因素。大洪水糙率小于小洪水糙率，若附近有大洪水资料时可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；若河道纵横断面于大洪水有较大变化时应在河道原貌的基础上反推糙率；反推糙率实际上小于实际糙率。无资料时可根据经验参照水力计算手册确定，偏重于安全考虑，在河道整治工作中糙率适当选小些，在防洪规划中适当大一些。

2起推断面与起推水位的确定

水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游，急流时选在上游，附近下游有水文站时以水文站为起推断面，依据实测水位资料分析不同标准洪水位，当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延。三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断面近似的水位流量关系，从而确定起推断面水位流量关系。四是没有实测资料时，起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面，应由此修正起推断面的水位。五是当没有水文站或控制工程时，起推断面一般由河段末端向下游延伸一段距离，距离的长短与河道纵坡有关，当起推断面的水位较难准确确定或不能确定起推断面是否受下游壅水影响时，应进行敏感性分析，即假定起推水位变化时，若河段末端水位没有明显变化，说明起推断面位置相对合适，否则向下游重新选取。

3推算断面的布设

河道水面线应逐段推算，河道分段，推断断面布设原则：

一是尽可能使断面间的水力坡度无明显变化；二是当河流有支流汇入或流量分出等流量突变时，需在突变位置加设断面；三是当有桥梁，涵洞等壅水不大的河道建筑时，在该位置增设断面；四是当存在橡胶坝等建筑物时，坝上，下均增设断面；五是当河道形状有明显扩宽或缩窄等变化时，变化位置应增设断面。计算河段的长度，分段数量等，可根据河道的宽度，比降，河势变化确定。当河流比降大，断面窄，河道平面形状变化剧烈时，计算河段及断面间距应短些，反之应长些。

4纵横断面的修订

当有局部回流区和死水区时，要依据地形，历史行洪情况修正行水范围，提取有效过水断面，行水范围修正包括平面及纵向的修正。当断面布设河道急剧扩散段且下游又急剧收缩位置时，扩散部分形成部分死水区，此时应根据上下游河势提出平面上的有效过水断面。天然情况下河道纵断面比较平顺，但近年来采砂情况比较严重，河道变化比较严重，此时应根据上下游纵坡还原河道原貌，在此基础上推算洪水位。

5局部水头损失及壅水计算

天然河道水面线的局部水头损失，与水流形体周界变化的几何形状及水流形态有关，当过水断面突然变化较大，河道内有桥梁卡口等阻水时，阻水物改变水流形态较大，仅用局部能量损失公式来反映是不能满足需求的，其产生的壅水可采用水力计算手册中堰流及建筑物泄流等公式计算。

6成果合理性分析

一是推算成果应与已有实例的水位成果匹配；二是将不同标准水面线成果绘在一张图中，高低标准水面线应协调，且不同标准水面线不应有交叉；三是水面线应比较平滑，不能存在明显转折或跳跃现象；四是河道没有明显的突扩或缩窄时，相临断面的洪水流速及过水面积不能明显突变。