第七章 河道洪水演算
洪水计算范例
2.4 洪水2.4.1 洪水的暴雨特性、洪水成因、洪水的时空分布规律流域地处副热带北缘，属山地温带湿润气候，是南北冷暖气流交绥要道，夏季受西风带天气系统的控制和副热带系统的影响，有时受两系统共同作用，锋面活动显著，降雨充沛，实测降水资料统计表明,流域年平均降水分布主要集中在5～10月,年最大暴雨发生在6月～8月居多。
一次大的降雨过程多集中在一天内，主要降雨历时为8～12h 。
##河洪水由暴雨形成．因流域地处南北冷暖气流交绥要道，每遇较强降雨均可形成一次洪水过程，如遇深厚的强冷空气入侵，便可导致大强度的暴雨，即可发生特大洪水，其洪水特征受暴雨强度和地形的影响，暴雨主要集中在5～10月，由于该流域暴雨强度大，河床坡降陡，洪水汇流时间短，致使洪水暴涨暴落。
主要大洪水均系单峰,由于流域森林植被较好，河槽调蓄能力强，使得主峰段持续时间较长，峰型略胖。
2.4.2 设计洪水1、计算依据及基本方法依据GB50201～94《防洪标准》、SL252～2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》及工程布置，确定##三级电站等级为V 等，永久性水工建筑物为5级。
次要建筑物为5级，##三级电站坝址处按10年一遇设计，50年一遇校核。
电站厂房按30年一遇设计，50年一遇校核。
##河流域##三级电站所在的##河流域位于##省水文气象分区第Ⅷ区，##河流域##三级电站坝、厂址设计洪水采用瞬时单位线法，地区小流域经验公式等方法计算，以互验成果的合理性。
2.4.3 采用小流域经验公式法推求设计洪水1、暴雨经验公式法推求设计洪水根据《##省暴雨径流查算图表》第Ⅷ小流域洪峰流量经验公式推算，其公式如下：βt m KH Q = 式中：m Q —相应频率的洪峰流量，m 3/s ；K —与流域面积、形状有关的综合系数； β—造峰指数； t H —造峰雨量，mm 。
其中：nF t dt d t H H )24(2424++= 52.035.0F t =，242424H H F α=，a bF -+=)1(24α。
洪水调节调洪演算列表法和图解法
调洪演算计算说明书一、 相关资料中包水利枢纽工程是三等工程，溢洪道设计洪水标准为五十年一遇（P=2%）至一百年一遇（P=1%）,校核洪水标准为千年一遇（P=0.1%）.二、基本原理1.泄水建筑物尺寸：溢洪道堰顶高程519m ，采用3孔86m m ⨯(宽⨯高)的弧形门控制。
由2/302q H g m nb ⋅=ε （其中侧收缩系数ε=0.92,n 为所开孔数, 流量系数m=0.48，单孔堰顶宽度b=8m ，g=9.812/m s ,堰顶水头0H =水位Z-堰顶高程,。
不计流速水头。
） 计算出下泄流量2.设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
3.基本计算公式为：()()()t V V q q Q Q ∆-=+-+/2/2/122121式中： Q 1, Q 2--分别为计算时段初、末的入库流量，m 3/s ； v 1，v 2--分别为计算时段初、末水库的蓄水量，m 3 ； q 1，q 2--分别为计算时段初、末的下泄流量，m 3/s ； t ∆--计算时段，一般取1小时。
4.下游安全泄量及起调水位该水利枢纽没有下游防洪要求，一般在洪水来临时，水库将预泄库水至水库防洪限制水位，以便有足够的库容蓄洪或滞洪。
防洪限制水位是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，则调洪计算从水位525.3m 起调。
5.水库运行方式根据题目分析，本工程采用3孔溢洪道泄洪，设计洪水来临时，用左右2孔泄洪；校核洪水来临时，用3孔泄洪。
在洪水期间洪水来临时，先用闸门控制下泄流量q 并使其等于洪水来水量Q，使水库水位保持在防洪限制水位525.3m不变；当洪水来水量Q继续增大时，闸门逐渐打开；当闸门达到全开后，就不再用闸门控制，下泄流量q随水库水位z 的升高而增大，流态为自由流态，情况与无闸门控制一样。
6.计算方法：先决定开始计算时刻和此时的q1、V1,然后假定下泄流量q2值，再由计算V2值，再查q-V表得出q2’值,水量平衡方程()()()t-+2/2/=+/VV-qqQ∆Q211122比较q2和q2’，若二者基本相等，则假定正确，否则重新试算，直到大致相等为止，依次计算下去。
洪水计算方法
2.7设计洪水设计洪水分析计算研究目的主要为确定流域内各分区设计洪水，为流域防洪规划提供基础数据。
研究内容主要是分析流域内各分区不同频率设计洪量和设计洪水过程线，计算方法如下。
2.7.1基本资料分析2.7.1选站原则选择洪水资料质量好、观测系列长、控制条件较好的水文站作为分析计算设计洪水的主要依据站。
2.7.2资料的审查及插补延长为保证成果质量，对测站已整编的洪水资料进行必要的合理性检查和审核。
对缺测的洪水资料进行适当的插补延长，插补延长采用水文比拟法和相关法。
（1）水文比拟法水文比拟法就是将参证流域的洪水资料，按要求有选择地移置到设计流域上来的一种方法。
这种移置是以设计流域影响洪水的各项因素，与参证流域影响径流的各项因素相似为前提。
将参证站的洪水资料按集水面积比缩放到设计站。
（2）相关法利用洪水资料：利用参证站的流量与设计依据站的相关关系来插补延长设计依据站的流量系列，选用的参证站径流要与设计依据站的径流在成因上有密切联系，这样才能保证相关关系有足够的精度。
利用降雨资料：建立本站降雨径流相关关系来插补延长设计依据站的流量系列。
2.7.3洪水系列一致性处理为了使水文站历年的流量能基本上代表当年天然产流量，需要将测站以上受人类活动影响而增减的洪量进行还原计算。
还原计算是处理实测洪水系列不一致的有效办法。
2.7.3设计洪水的计算方法（1）流量频率曲线法频率计算中的洪峰流量和不同时段的洪量系列，应由每年最大值 组成。
在n 项连序洪水系列中，按大小顺序排位的第m 项洪水的经验频率P M 采用以下计算公式：1+=N M P M 频率曲线的线型选择皮尔逊III 型，频率曲线的统计参数为均值、变差系数和偏态系数。
参数采用矩法初估，计算公式如下：均值均方差 变差系数 偏态系数= 式中：系列变量（i=1,,n);n 系列项数。
根据初估参数，采用适线法调整参数。
适线时尽可能拟合全部点据，拟合不好时，侧重考虑较可靠的大洪水点据。
河道系统治理设计洪水计算分析
河道系统治理设计洪水计算分析摘要：在河道治理防洪设计过程中，设计洪水计算是必不可少的，其结果为河道断面尺寸拟定、建筑物布置、岸坡防护等各项参数的确定提供依据，洪水分析成果的合理性对整个项目影响甚大。
不同于水库设计洪水计的计算，河道系统治理需要对一条河从河源至入河口的整条河道进行分析。
由于河道水面线的推求一般采用河道分段恒定非均匀流方法，河道的设计流量相应地根据沿流程支流汇入的情况分段给出，汇总各段河道的设计流量得到整条河的设计流量。
本次以清水河设计洪水分析计算为例，分析计算河道设计流量和水面线的计算步骤、方法及成果。
关键词：河道;系统治理;设计洪水;水面线引言清水河流域无长系列的流量及降雨资料，因此无法直接推求河道设计洪水，本次分析流域特点及情况，采用经地方刊布的洪水计算办法进行间接计算。
1、流域划分及流域参数根据清水河流域及支流情况，将清水河分为水库、余家河渡槽、枣木河口及清水河口四个节点，并根据流域1:10000地形图及实测流域1:1000地形图分析计算各节点流域参数。
经分析水库坝址以上流域面积 5.4km2；水库至余家河渡槽区间流域面积37.4km2；水库至枣木河口流域面积73.0km2；支流枣木河流域面积67.2km2；清水河口以上流域面积145.6km2。
2、设计洪水分析根据《安徽省暴雨参数等值线图、山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》以及流域参数查图及表格确定流域1h及24h时段点雨量均值及Cv、Cs，以及模比系数Kp及点面折减系数等，由此推求流域设计面暴雨量。
本次工程流域属于江淮地区浅山～丘陵区，利用该办法计算面净雨量时，应扣除相应损失量。
成果见表1。
表1清水河洪水计算主要参数成果表分析河道流域内水工建筑物情况，河道上游建有一座小1型水库，故河道洪水主要由两部分组成，分别为：①水库下泄洪水；②河道自身区间汇水，包括干流汇水及其支流枣木河汇水。
因此需对水库调洪后的下泄流量及河道自身区间流量分别进行分析计算，之后对成果进行叠加方得最终洪水流量。
第7章 水文预报
预报建模
制定预报 方案
水文预报 作业
根据预报项目的任务，收集水文、气象等有关资料，探索、分析预报要素 的形成规律，建立由过去的观测资料推算水文预报要素大小和出现时间的 一整套计算方法，即水文预报方案，并对制定的方案按规范要求的允许误 差进行评定和检验。只有质量优良和合格的方案才能付诸应用，否则，应 分析原因，加以改进。
7.2短期洪水预报
（2）河段洪水预报
3）合成流量法
在有支流河段，若支流来水量大，干、支流洪水之间干扰影响不可忽略，此时用相应水位
法常难取得满意结果，可采用合成流量法。
由河段的相应流量概念和洪水波运动的变形可知，下游站的流量为：
n
Qt
1 ai I i，t-i - Q i
上、下游站水位过程线示意图
7.2短期洪水预报
（2）河段洪水预报
1）相应水位(流量)法
设河段上下游两站的距离为L，t时刻的上游站流量为Q上，t，经过时间τ的传播到，下游站相
应流量为Q下，t+τ。若无区间入流，两者的关系为:
Q下，t+τ=Q上，t -△QL
(7-1)
式中△QL——上下游站相应流量的差值，称为洪水波展开量，与附加比降有关。
降雨径流法预报洪水过程示意图
PART 03
枯水预报
7.3枯水预报
（1）概述 流域内降雨量较少，通过河流断面的流量过程低落而比较稳定的时期，称为枯水季节(简称 枯季)或枯水期，其间所呈现出的河流水文情势称为枯水。在枯季，由于江河水量小，水资源供 需矛盾较突出，如灌溉、航运、工农业生产、城市生活供水发电，以及环境需水等诸方面对水 资源的需求常难满足。为合理调配水资源，做好枯季径流预报是很有必要的。此外，由于枯季 江河水量少，水位低，是水利水电工程施工(沿江防洪堤、闸门维修等)特别是大坝截流期施工的 宝贵季节。因此，为了确保施工安全，枯季径流预报肩负重大责任，枯季径流的起伏变动常常 是枯季径流预报关注的对象。
马斯京根法总结
马斯京根法总结马斯京根法洪水演算总结河道洪水演算的方法很多，主要分为两类，一是以圣维南方程组为基础的水力学方法；另一类是以水量平衡方程和槽蓄方程为基础的水文学方法。
水力学方法物理意义明确，但是需要详细的河道形态、糙率、比降资料。
水文学方法重点考虑水文要素之间的联系，能很好模拟洪水在河道内的主要特征，简单实用，可操作性强。
水文学的河道洪水演进方法主要有：马斯京根法、线性回归法、汇流系数法、特征河长法、滞后演算法等，其中以马斯京根法应用最为广泛。
马斯京根法计算简单、快捷，对河道地形和糙率资料要求低，在一般的河道洪水演算中效果较好。
马斯京根法可分为线性和非线性两类，求解的参数估计方法包括试算法、最小二乘法、矩法、最小面积法和遗传算法等。
1．线性回归法基于水文学方法和线性汇流叠加原理，建立了河段下断面某日演算流量与上断面多日流量的相关关系:1,1,1,11()nS S S S S S S S t i t i tt t i Q Q L W R α++++-==--+∑ (1) 11n i i α==∑ (2)式中：t S Q 为s 断面t 时段断面平均流量3/m s ；i=0,1,…,n 为系数个数；iα为线性组合系数；,1t S S L +为河段损失流量3/m s ；,1tS S W +为河段区间饮水流量3/m s ；,1t S S R +为河段区间加水流量3/m s 。
上述枯水流量演算方程的实质是建立河段下断面流量与上断面若干历史时刻流量以及河段引水、损失等因子间的多元线性关系，系数i α反映了对枯水流量演进规律的定量描述，式(2)为河段水量平衡约束方程。
线性回归法的基本原理是在保证河段水量平衡的条件下，建立演算河段下断面出流与上断面各日入流过程的相关关系。
通过优化，能充分反映河段演进规律的演算系数。
2．汇流系数法汇流系数法的实质是基于马斯京根线性运动波方程，根据上断面的入流过程(上边界条件)和T=0时刻的流量沿程分布(初始条件)，通过连续应用运动波演算方程推求下断面的出流过程。
河道改建设计洪水计算
设计洪水计算1、设计洪水根据《XX省中小流域暴雨洪水设计手册》(1984.6)、《防洪标准》（GB50201-1994），本工程为防洪设计标准按2-50年一遇防洪标准设计。
本次设计河道汇流面积小于10km2，本工程河段设计洪水采用设计暴雨由推理公式计算。
2、设计暴雨规划流域附近有，XX有XX站1953年～1960年实测年最大24小时暴雨量，望江楼站1961年～1963年实测年最大24小时暴雨量，XX站1964年～1985年实测年最大24小时暴雨量，XX站1986年～1997年实测最大24小时暴雨量资料。
组成一个连续系列。
经审查，该连续系列长达45年。
具有较好的代表性，其一致性和可靠性也较好，用于频率分析计算满足规范要求。
根据45年实测连续系列，采用目估适线法拟定P—Ⅲ型曲线，求得XX（XX）站年最大24小时暴雨系列的统计参数，参数为：H24=117mm Cv=0.5 Cs=3.5Cv由于该气象站缺乏短历时暴雨资料，本次计算同时查算了2006年出版的《XX 省暴雨统计参数等值线图册》，二者成果较为接近。
经综合分析，本次计算采用《XX省暴雨统计参数等值线图册》成果，见表2.4-1。
表2.4-1 XX驿区设计暴雨成果表按照《XX省中小流域暴雨洪水计算手册》（以下简称《手册》）推理公式法推求设计洪水。
1）流域特征值流域特征值F、L、J在五万分之一航测图上量取，成果见表2.4-2。
表2.4.2各河道流量计算成果表2）设计暴雨量本次计算设计暴雨成果采用《XX省暴雨统计参数等值线图册》成果，见表2-4-2。
3）设计洪峰根据流域设计暴雨成果，采用《XX省中小流域暴雨洪水手册》中推理公式法推求设计洪水。
基本公式：Q=0.278ψ（s/τn）F式中：Q—最大流量，m3/s；ψ—洪峰径流系数；s—暴雨雨力，mm/h；τ—流域汇流时间，h；n—暴雨公式指数；F—流域面积，km2。
根据流域下垫面条件和《XX省中小流域暴雨洪水手册》区划，选取产汇流参数计算公式如下：流域产流参数：属盆地丘陵区，计算式如下：μ=4.8F-0.19；Cv=0.18；Cs=3.5Cv流域汇流参数：属盆地丘陵区，计算式如下：θ=1～30时，m=0.40θ0.204θ=30～300时，m=0.092θ0.636式中：θ—流域特征参数，θ=L/（J1/3F1/4）；L—河长，km；J—比降，‰；F—流域面积，km2。
第7章洪水分析计算教学辅导.
第7章洪水分析计算教学辅导.第一篇：第7章洪水分析计算教学辅导.第7章洪水分析计算教学辅导25．什么是洪水三要素，洪水分析计算的主要任务是什么？如前述，洪涝灾害、水资源不足、水污染是我国的三大水问题。
1998年大水以后，虽然中央和地方都加大了防洪的投入，重点堤防的工程状况有了比较大的改善，但从总体上来看，目前我国江河的防洪工程系统还没有达到规划标准，许多城市的防洪标准还很低，防治洪涝灾害是我们面临的重大课题。
另外，在当前水资源紧缺的形势下，如何调蓄洪水，利用洪水的水量，变水害为水利，也具有重大意义。
正因为这样，洪水分析计算成为水资源管理课程的重要内容。
洪峰流量、洪水总量以及洪水过程线可全面地描述洪水，称为洪水的三个要素。
洪水分析计算的主要任务，就是按照一定的标准，推求洪水的三要素，掌握洪水的规律。
26．什么是防洪标准，我国现行的防洪标准怎样？为防治洪水灾害，需要采取工程措施和非工程措施。
工程措施即修建各种防洪工程。
非工程措施是指像防洪立法，推行防洪保险等的措施。
在采取防洪措施的时候，必须以一定标准的洪水作为依据，这种依据称为防洪标准。
当采取一定的防洪措施时，采用的防洪标标准越高，防护地区受洪水危害的风险越小，但同时采取措施的投入就越大。
由此可知防洪标准取得过高和过低都是不合理的。
防洪标准应依照国家有关规范，按照防洪工程和防护地区的重要性确定。
我国现行的防洪标准是从1995年1月开始实施的中华人民共和国国家标准《防洪标准》（GB 50201—94）。
文字教材的第7章和第15章对此规范作了比较详细的介绍。
概括地说，工程规划设计中防洪设计标准分为两类。
第一类是保证水工建筑物自身安全的防洪设计标准，第二类是保障下游防护对象免除一定洪水灾害的防洪标准。
水工建筑物的防洪标准又可以分为设计标准（对应正常运用情况）和校核标准（对应非常运用情况）。
工程遇到设计标准洪水时应能保证正常运用，遇到校核标准洪水时，主要建筑物不得发生破坏，但是允许部分次要建筑物损坏或失效。
洪水计算
2.5 洪水2.5.1 暴雨洪水特性白节河流域地处四川盆地南缘，洪水由暴雨形成。
据蔡家河站（1974～2007年）暴雨资料分析，年最大暴雨多集中在5～9月，1966年8月18日出现了30多年来最大暴雨，最大24小时雨量为305mm。
白节河流域内沿河两岸竹木丛生，植被覆盖良好，洪水涨落过程比较平缓。
据蔡家河站实测洪水资料分析，主汛期为5～9月，洪水过程线多为单峰，历时约为3天左右。
2.5.2 设计洪水白花溪水库流域内无实测水文资料，坝址上、下游河道居民稀少，仅几户人家住在山坡上，无法开展历史洪水调查工作。
其设计洪水根据设计暴雨资料推算。
2.5.2.1 设计暴雨（1）设计暴雨的推求设计流域无实测暴雨资料，设计暴雨由《四川省水文手册》中等值线查算，成果见下表见表2-5-1。
2.5.2.2 设计洪水计算巴河流域无实测水文资料，白花溪水库坝址控制集雨面积较小，其设计洪水采用设计暴雨进行推求。
根据资料条件，可研阶段采用了推理公式法和瞬时单位线法进行计算。
（1）推理公式法①流域特征值流域特征值F、L、J在五万分之一航测图上量取，成果见表2-5-2。
表2-5-2 设计流域特征值计算成果表②设计暴雨暴雨成果表2-5-1。
③设计洪水计算根据流域设计暴雨成果，采用《四川省中小流域暴雨洪水手册》中推理公式法推求设计洪水。
基本公式：Q=0.278ψ（s/τn）F式中：Q—最大流量，m3/s；ψ—洪峰径流系数；s—暴雨雨力，mm/h；τ—流域汇流时间，h；n—暴雨公式指数；F—流域面积，km2。
根据流域下垫面条件和《四川省中小流域暴雨洪水手册》区划，选取产汇流参数计算公式如下：流域产流参数：属盆地丘陵区，计算式如下：μ=4.8F-0.19；Cv=0.18；Cs=3.5Cv流域汇流参数：属盆地丘陵，计算式如下：θ=1～30时，m=0.4θ0.204θ=30～300时，m=0.092θ0.636式中：θ—流域特征参数，θ=L/（J1/3F1/4）；L—河长，km；J—比降，‰；F—流域面积，km2。
河道治理防洪工程设计洪水计算简述
河道治理防洪工程设计洪水计算简述摘要：随着水利工程建设不断的加快，相关项目的水准也在不断的提升，而项目的施工要求也越来越高，尤其是在防洪形式不断变化的情况下，水利工程防洪堤的施工和设计也有了更为严格的要求。
因此，水利工程应该贯彻落实理念政策，加强提高防洪堤设计的原则性和施工的技术性，另外施工要注重各个环节的控制管理，以及在设计过程中要做到全面的综合考虑。
只有有效的提高了水利工程防洪堤的施工质量和设计的合理性，才能从真正意义上实现施工效益和水准的同步发展。
关键词：河道治理；防洪工程；防洪设计1防洪设计的基本原则全面贯彻以人为本、人与自然和谐相处的治水新思想，遵循流域规划和防洪规划统筹兼顾、全面规划、除害与兴利相结合，促进生态环境改善，严格遵循照顾现状，立足长远的指导思想。
防洪堤堤身的结构设计应经济实用、就地取材、便于施工与维护。
堤身设计包括断面布置，填筑材料的碾压标准、堤顶高程、护坡与坡面排水、防渗与排水设施等。
堤身设计要依据地基条件、河道运行宽度、水面比降等因素综合考虑，分段设计防洪堤形式，尽量避免一个防洪堤工程运用一种横断面形式一概而论。
在设计堤身过程中充分考虑周边环境要求。
2防洪设计的具体措施2.1驳岸的形式设计前期的现场调研及沟通协调非常重要，了解现场才能准确其景观定位。
前期可以根据周边的环境及空间，对驳岸做一个简单的定位，确定驳岸形式及节点位置等。
而如在防洪河道设计前介入景观设计而各相关部门专业将景观的因素考虑进去后再对河道进行设计，那么后期设计更能达到效果。
城市防洪河道景观的设计与驳岸息息相关，根据不同驳岸形式做不同的设计。
驳岸形式的话根据其景观生态性分为以下几种：（1）刚性挡墙。
刚性挡墙主要是指生态性差的挡墙形式，这种形式安全性较高，占用空间小，但较为生硬，生态性差。
这类挡墙大多通过后期用植物来做软化，或者结合灯光景墙，甚至下沉式的立面空间等达到最佳的景观效果；（2）结合型驳岸。
用刚性的材料制造绿化空间，让植物融入到生硬的混凝土和石材中。
洪水计算(推理公式)
五明水库
17.5 0.375
47 0.4 76 0.45 95 0.5
16.5 0.35
42 0.4 72 0.45 95 0.35
17.5 0.375 45.9
0.4 64.9 0.39 90.1 0.33
95 75.4
16.5 0.375 45.9
0.4 80 0.45 95 0.5
P Kp24
《四川省暴 雨统计参数 图集》
H1/6平均 查附图2-1
Cv1/6 查附图2-2
H1平均 查附图2-3
Cv1
查附图2-4
H6平均 查附图2-5
Cv6
查附图2-6
H24平均 查附图2-7
Cv24 查附图2-8
Cs/Cv
μ值采用
暴雨选用 洪水过程概化分段
溢流 闸孔底高程 方式 出流选择
a(附图2-9) b(附图2-10)
m 闸门提升 0 高度
宽顶堰流量系数 m(整治 前) 宽顶堰流量系数 m(整治 后)
溢洪道宽
0.34 0.944444444
0.360 淹没系数 8m
σs=1.00 侧收缩系数 水库溢洪道 位于大坝
正常水位H1(溢洪道顶)
239.3 m
3.7
正常水位库容V1
0 104m3
设计洪水位H2
241.45 m
Kp6
Kp1
Kp1/6 kpμ
0.01
0.1
0.2
0.33
0.5
1
2
4.26785606 3.401489 3.137861 2.94631729 2.78658 2.518185 2.2468
4.82732205 3.787305 3.472353 3.24408991 3.054153 2.736019 2.415882
河道治理防洪工程设计洪水计算研究.doc
河道治理防洪工程设计洪水计算研究2020年4月河道治理防洪工程设计洪水计算研究本文关键词：防洪，河道，洪水，工程设计，治理河道治理防洪工程设计洪水计算研究本文简介：摘要:针对内蒙古某河道地质岩溶十分发育、两岸土坡垮塌淤积河道影响行洪等问题,为准确掌握防洪加固工程设计断面水位流量关系,便于采取合理防洪加堤加固措施提高河道的防洪标准,确保河道行洪安全。
在规划设计阶段,根据防洪治理河道的暴雨洪水特性,结合参证站57年逐月降雨资料和历史洪水数据,对治理河段河道洪水进行河道治理防洪工程设计洪水计算研究本文内容：摘要:针对内蒙古某河道地质岩溶十分发育、两岸土坡垮塌淤积河道影响行洪等问题,为准确掌握防洪加固工程设计断面水位流量关系,便于采取合理防洪加堤加固措施提高河道的防洪标准,确保河道行洪安全。
在规划设计阶段,根据防洪治理河道的暴雨洪水特性,结合参证站57年逐月降雨资料和历史洪水数据,对治理河段河道洪水进行水文比拟推算。
分析结果表明:设计洪水计算值与历史洪水记录值相一致,计算成果比较合理。
关键词:参证站;水文比拟法;设计洪水;防洪治理内蒙古某河流防洪工程,包括I河段和II河段治理两部分。
工程区岩性以灰岩、白云岩为主,岩溶较为发育,主要岩溶形态有洼地、落水洞、溶沟、溶槽等,属强至中等岩溶含水地层。
由于岩溶地质条件的复杂多样,构造节理裂隙、岩溶十分发育,对洪水的影响较大。
另外,河床两岸大多为土坡,经常垮塌淤积河道影响行洪,目前河道均不能满足10年一遇洪水标准,达不到国家规定的设防要求。
为了为工程规划设计、施工建设和运营管理等提供决策依据,通过现场详细踏勘开展全面水文地质调查,对设计洪水相关方面的规律性进行全面分析计算,以获得适合流域条件和工程特性的设计洪水计算成果。
1流域水文地质概况河流全长179km,流域集水面积3246km2。
治理河段由两段组成,其中I段治理起始断面集水面积232km2,主河道长2810km,主河道坡降3109j;治理终点断面集水面积283km2,主河道长3015km,主河道坡降2194j,治理长度为2517m。
第七章 河道洪水演算
上断面
下断面
的河变道化内与水受量力体积
水位
L
顺着水流方向取一个纵剖面来研究……
一维圣维南方程组研究对象
的河变道化内与水受量力体积
水位
L
取长L 的河槽内的变化水体为研究对象，
河床与水平方向夹角为θ 。
dt 时段内，槽蓄量的变化量 与过水断面的面积（或者说是水位）的变化有关。 上下两个过水断面，时间上有四个过水断面面积
下面开始推导运动方程
分析上下两个断面间水体在 L 方向上的受力
F ma ALa
L
h
P
GL
Z
f
G
Z0
P P L L
一维圣维南方程组——运动方程
分析上下游 两个断面间水体
在 L 方向上的受力：压力P ， 重力分量 GL ， 阻力 f 。
F ma ALa
a dV dt
V V L,t
说明流程上的水位随时间逐渐升高的，是涨水波（波前）
Q 0 L
A 0 t
说明流程上的水位随时间逐渐下降的，是落水波（波后）
推导运动方程前，复习水力学中的谢才公式
V C
R if =C
R hf L
V2 C2R
VA2 AC 2 R
Q2 K2
K 流量模数 C 谢才系数 R 水力半径
if 水力坡度,即单位流程上的水头损失，就是摩阻损失 hf 水头损失
➢河槽持续无降雨期间：是稳定流：
当流域内没有降雨发生， 没有地表径流快速汇入河槽内，这时， 河槽内水流要素不会随时间变化而发生明显的变化。 河槽内的这种水流就是稳定流。
➢降雨时河槽内的洪水波水流：是不稳定流。
降雨形成径流汇入河槽后， 洪水波水流是不稳定流
岸堤水库洪水预报及调洪演算软件使用说明书_图文(精)
岸堤水库雨洪资源解析使用说明书二〇一五年六月一日作者:李文华电话:135********邮箱:fblwh150@目录第一章概述 (3第二章功能简介 (5第一节功能特点 (5第二节软件画面 (6第三节运算功能 (7第四节气象云图及气象雷达 (13 第三章数学模型 (14第一节洪水模型 (141、瞬时单位线 (142、CAMMADIST函数语法 (153、CAMMADIST函数应用 (164、流域洪水错时叠加 (17第二节洪水传播 (18第三节泄量模型 (191、闸门出流 (192、推求水面线 (213、闸门泄量 (22第四节调洪演算 (22第五节控运方案 (23第四章扩展性设计 (23第五章调洪实例 (29第六章课目攻关概况 (30第七章使用说明书 (31第一节洪水预报 (31第二节调洪演算 (33第三节其他计算 (33附件课题研发小组成员名单....................................................................... 错误!未定义书签。
第一章概述控制和预见洪水,让洪水变为一种资源,实现科学预见、动态管理、合理利用,是本课题的研究对象。
科学控制洪水,真正能够对洪水运用自如,其首要问题是准确解析、及时预报,掌握洪水动态。
但目前实际应用中,对水库防洪兴利控制运用,还仅限于依靠库水位的变化,结合下游河道的承受能力,试探性的调节洪水,这种洪水调整模式,具有较大的盲目性,理论方面的支撑相对不足。
当前,各水库防汛主体单位,均制定了相应的《水库控制运用方案》。
如岸堤水库防洪调度图(图1,但这些方案的编制和批复仅表现为粗线条和原则性的界定,是在进行大量假定的基础上进行编制的,应用中的可操作性相对欠缺,在实践中仅具有指导意义。
(图1洪水调度控制方案的编制,偏离实际应用,存在的突出问题,主要表现在以下几个方面:1、假定了降雨的空间分配是均匀的,即整个流域降雨分布是均等的。
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什么是河槽洪水演算
Q I
河段
根据河道上断面的洪水过程 推求河道下断面的洪水过程。 在水文预报、水利工程防洪控制等有重要应用。
河段洪水演算的研究对象和内容
洪水演算的研究对象： 已知上断面流量过程，推求下断面的流量 进入河段上下游两断面间的水体（洪水波），
洪水演算关心的研究内容：
河段上下断面的流量、水位随流程与时间的变化。 水文学研究中依据一些假设或经验， 利用上断面的流量过程来推求下断面的流量过程， 涉及到的核心内容是两个断面间蓄水量的变化。
什么是洪水波
流域内发生降雨， 产生的净雨（径流成分）沿坡地先后迅速汇入河槽后, 使得河槽水面在洪水期间发生高低起伏的波动, 称之为洪水波。
为何会发生高低起伏的波动？ 由于流域内降雨的时空分布不均匀、 河网的干、支流的分布形状不同， 水流汇流速度不同、 河槽接纳的水量流程远近不同。
持续无降雨期间，河槽内水流是稳定流
后
绳套形水位-流量关系图
从河流的上游至下游，绳套不断变大
洪水波的连续方程与运动方程
洪水波可看做一维不稳定渐变流， 可以用一维圣维南方程组 来表述洪水波 水流要素 与 时间和流程的关系。
A Q 0 t L Z 1 v v v hf
A A'
B
D
B' C D'
C'
波前水体水面比降大于稳定流水面的比降， 波后水体水面比降小于稳定流水面的比降，
波前位相点的速度大于波后位相点的速度， 使得洪水波在传播过程中不断被拉长， 即波长变大（下游断面的洪水历时比上游历时长）， 而波峰变小（洪峰流量降低）。
扭曲变形——波前变短，波后变长，波高变小
A A'
B
D
B' C D'
C'
洪水波在 向下游移动的过程中，
波峰处水流运动速度最快，造成波前段长度不断缩短， 附加比降不断增大，使得下游涨洪历时 小于 上游断面洪 水的涨洪历时，波前水量转移至波后； 而波后段长度逐渐增大，附加比降逐渐平缓，使得下游
洪水历时 大于 上游断面洪水历时。
洪水波变形导致上下游断面水流要素差异
水文学方法
特征河长法、经验槽蓄曲线法、马斯京根法、波达波夫半 图解法(或称蓄率中线法)等。
水文学方法共同点 设法寻找相对稳定的单一槽蓄曲线， 以代替圣维南方程中的运动方程， 再与连续方程联立求解。
水文学方法是水力学方法的一种简化
是洪水波在河道中演进的一种近似分析方法。 适用于规划或预可行性阶段使用， 要求在演算的河段中有水文测站， 有实测多年的水位流量资料，可率定计算参数。
研究对象：上下游河段间的水体，是什么水流 河槽内的洪水波是不稳定渐变流
在相当短的流程距离内， 水流要素没有突变，而是慢慢变化的水流， 这种水流就是不稳定渐变流。
河槽洪水演算方法
水力学法 直接求解描述河道洪水波的圣维南方程组 水文学法 利用河段水量平衡方程和槽蓄方程式 描述河道洪水波。 实际应用中，采用哪种方法要依据计算目的、要求、 计算精度和资料条件。
➢河槽持续无降雨期间：是稳定流：
当流域内没有降雨发生， 没有地表径流快速汇入河槽内，这时， 河槽内水流要素不会随时间变化而发生明显的变化。 河槽内的这种水流就是稳定流。
➢降雨时河槽内的洪水波水流：是不稳定流。
降雨形成径流汇入河槽后， 洪水波水流是不稳定流
洪水波所经河段， 河槽内水流的流速、流量、水位、 过水断面面积沿流程 发生变化， —— 所以， 洪水波是不稳定流 。
描述洪水波运动特征的要素
位相：洪水波与大气交界面上（或轮廓线上）任一点的位置
波速： 洪水波上某一个位相点水流沿河道的运动速度
Ck
dL dt
相应流量（或水位）：洪水波的每一个位相 都有一定的流量与相应的水位， 称为洪水波的相应流量或相应水位。
附加比降：洪水波水面比降与稳定流水面比降之差, 即 tanβ= iΔ
第七章 河槽洪水演算
1. 洪水波 及 圣维南方程组 2. 洪水波的分类、运动特征及波速 3. 河段蓄槽原理和蓄槽方程
河槽洪水演算与流域产流计算之间的逻辑关系
➢ 流域产流解决降水是怎样产生各种成分的径流量， 但这些地表与地下径流成分的水量还没有汇流到河网内
➢ 河槽洪水演算、流域汇流就是解决产流计算得到的产流 量是如何在河槽内流动传播的，是如何在流域内从产流 场所汇流到流域出口断面的。
同位相
上游断面洪水过程线上的1、2、3、4、5、6点处位相点 经过一定的河段传播时间，分别在 下游断面洪水过程线上的1`、2`、3`、4`、5`、6`点处出现， 1`、2`点处水位称为1、2的同位相水位
洪水波传播时间
河槽上游断面洪水波上任一位相的水位或流量 在河流下游断面的出现时间 总是迟于在上游断面出现的时间。
这个时间差，称为洪水波的传播时间。
ห้องสมุดไป่ตู้
➢ 涨洪历时：波前段完整通过某个断面的时间 ➢ 洪水历时：洪水波完整通过某个断面的时间
洪水波的形态特征—1
A
B
D
C
稳定流水面
河床床面
河床床面与水平面的夹角
ta n 河床比降 i0
波体水面与稳定流水面的夹角 ta n 附加比降 iΔ 波体水面与水平面的夹角 tan 洪水波水面比降
T上涨洪
Q
T下涨洪
上断面流量过程 下断面流量过程
T上洪
T下洪
洪水发生前河槽流量过程
t
洪水进入河槽后，发现河槽上下两断面处的流量不同，存 在差异，这是洪水波的坦化变形与扭曲变形引起的。
洪水波的最大特征值出现时间
仅有单一洪水波时，在 任何断面上各最大值出 现的次序为：
最大比降， 先 最大流速， 最大流量， 最高水位。
附加比降、涨洪、落洪
指洪水波水面比降与同水位稳定流水面比降之差，
A
B
即 tanβ= iΔ
D
C
稳定流水面
河床床面
当涨洪时（波前段经过断面或河段）：附加比降 iΔ > 0 当落洪时（波后段经过断面或河段）：附加比降 iΔ < 0 水流稳定时（无洪水波）： 附加比降 iΔ = 0
坦化变形——波长变大
洪水波的形态特征—2
A
B
D
C
稳定流水面
河床床面
➢ 波体： 在原本稳定流水面上附加的水体ＡＢＣA ➢ 波峰： 波体的最高点Ｂ ➢ 波高： 波峰至稳定水流表面的高度ＢＤ ➢ 波长： 波体与稳定水流表面的接触长度ＡＣ ➢ 波前： 以波峰为界，位于波峰前部的波体ＢＣＤＢ ➢ 波后： 以波峰为界，位于波峰后部的波体ＡＢＤＡ