推求山区天然河道水面线方法的应用比较研究

HEC-RAS及SOBEK-RURAL软件推算山区天然河道水面线

HEC 与 SOBEK 差值 P = 10 % 0.00 -1.64 -2.73 0.03 -1.37 -1.40 -0.49 -0.02 -1.03 -0.61 -0.79 -1.94 -1.45 -0.86 -0.01 -1.05 0.10 -0.95 -2.26 -0.12 -0.19 -0.44 -1.54 0.84 -0.72 -0.82 P=5% 0.00 -2.99 -2.19 -1.02 -0.95 -1.09 -0.49 -0.42 -0.94 -1.03 -0.91 -1.55 -1.52 -0.33 -0.15 -0.88 0.21 -1.06 -2.36 0.10 -0.42 -0.61 -1.58 0.98 -0.77 -0.88
断面名称控制断面流量 1 控制断面流量 2 控制断面流量 3
长园河洪峰流量表
洪峰流量
m3/s
P=5% 128 192 250
P = 10 % 99 146 189
9085 8605 8310 8000 7600 7200 6799 6400 6000 5600 5200 4800 4400 3999 3600 3195 2801 2400 2000 1593 1000 799 400 0 -91
和临界流（Fr=1） 3 种流态进行水面线计算。计算原理基于一维能量方程，逐断面采用直接步进法推求。其
收稿日期： 2008 - 10 - 07 作者简介：刘洋（1980 — ），男，助理工程师。
SOBEK-RURAL 软件 SOBEK-RURAL 软件是由荷兰代尔夫特水力学所（ WL — Delft ）研制和开发的一维二维耦合数值计算软

天然河道水面线计算的几种方法探讨

天然河道水面线计算的几种方法探讨摘要：介绍了明渠恒定均匀流法、天然河道水面线系统、HEC-RAS软件及SOBEK软件4种常用的水面线推算方法，并对不同河道进行了水面线推算，然后对计算结果进行了对比分析。

结果表明：对于坡度较小且沿程顺直、断面规整的河道，若下游起始水位对上游河道水位影响较小，则可用明渠恒定均匀流法进行水面线推算；若下游起始水位对上游河道水位影响较大，则可采用天然河道水面线系统进行水面线推算；对于断面不规整的缓流河道，水位推算结果大体呈天然河道水面线系统、HEC-RAS软件、SOBEK软件的趋势；对于急流河道，HEC-RAS软件推算的水位比SOBEK软件推算的水位偏高。

关键词：明渠恒定均匀流法；天然河道水面线系统；HEC-RAS软件；SOBEK 软件；水面线推算Abstract: nullah constant uniform flow method, four kinds of water lines in the natural channel surface line system, HEC-RAS software and SOBEK software projection methods, and different river water surface line projections, then the calculation results of the comparative analysis. The results show that: if the downstream starting water level on the upstream river water level downstream starting water level For a slope smaller and straight along regular cross-section of the river, upstream water level of rivers, the available the nullah constant uniform flow method, the water line projections; greater impact, you can use the natural channel surface line system for the water line projections; sectional irregular slow flow of the river, the water level projection results in a substantially natural channel surface line> HEC-RAS software> SOBEK software trend; rapids river HEC-RAS software projected water level than SOBEK software projected high water level.Keywords: nullah constant uniform flow method; natural channel surface line system; HEC-RAS software; SOBEK software; surface line projections前言水面线推算是河道整治的基础工作，其推算结果直接影响到河道断面的规划设计，进而影响到河道整治的工程量和工程造价。

HEC-RAS在山区性河流水面线计算上的应用

HEC-RAS在山区性河流水面线计算上的应用齐云飞【摘要】山区性河流坡降很大,断面形状变化复杂,蜿蜒曲折,流态多为急流或混合流,一般软件计算过程中能量方程不收敛,导致推算过程出错或终止.文章通过阐述HEC-RAS软件的计算原理,并结合桓仁县漏河山洪沟治理应用实例,模拟计算了山区性河流的水面线计算,为工程的相关设计提供了依据.【期刊名称】《黑龙江水利科技》【年(卷),期】2015(043)012【总页数】3页(P97-99)【关键词】HEC-RAS;山区性河流;水面线计算;漏沙;应用【作者】齐云飞【作者单位】辽宁省水利水电勘测设计研究院,沈阳110006【正文语种】中文【中图分类】TV131水面线计算是河道治理工程中的一项基础工作，水面线推求是否合理直接影响工程规模确定的合理性。

水面线计算的常用方法有：图解法、简易计算方法及逐段式算法等[1]。

图解法需要查阅相关图表，效率很低，精度受主观影响，误差较大；简易计算法则常应用在回水曲线等快速粗估计算中，河道水面线推求应用较少；逐段式算法精度高，且能利用计算机技术进行求解，适用性广，是目前水面线计算的主要方法。

天然河道按类型可分为平原区天然河道与山区天然河道。

平原区天然河道相对规整，一般为缓流，易于推求计算，水面线计算的相关软件也较多，技术较成熟；而山区天然河道坡降很大，断面形状变化复杂，蜿蜒曲折，流态多为急流或混合流，一般软件计算过程中往往出现能量方程不收敛，导致推算过程出错或终止，而HEC-RAS软件则可以很好的仿真模拟山区天然河道水面线，精度较高，且不容易发生错误，可应用于河道治理工程的规划设计之中。

HEC-RAS是由美国陆军工程兵团水文工程中心(Hydrologic Engineering Center)开发的一款河流模拟分析计算软件。

该软件功能强大，操作简洁，易于上手，适用面广。

可对天然、人工河道进行一维非恒定流或恒定流的水力推演计算，可针对涵洞、防洪堤、堰闸、泵站、桥梁等涉水建筑物进行相应设置，进行水面线分析计算；可进行急流、缓流、混合流等各种流态的计算。

河道水面线推求方法比较

河道水面线推求方法比较
王文浩
【期刊名称】《山西水利科技》
【年(卷),期】2022()4
【摘要】水面线的推求是山洪灾害评价的关键工作,因此有必要探讨水面线推求方法。

水面线推求方法主要采用水力学方法以及曼宁公式,对比两种方法的精度。

选取有实测水位资料的孔家坡河道,该河段无区间汇水,应用两种方法分别推求河道水位,与实测水位资料进行对比,两种方法计算精度相接近。

沿河村落分布广而多、河道比降较小的条件下,采用曼宁公式与水力学方法推求水面线精度相接近,可以采用曼宁公式简化计算方法。

河道比降较大的情况下,曼宁公式计算精度较差,应采用水面线方法进行推求。

【总页数】5页(P40-43)
【作者】王文浩
【作者单位】长治市水文水资源勘测站
【正文语种】中文
【中图分类】TV13
【相关文献】
1.山区河道水面线推求中几个问题的解决方法
2.基于ASTER GDEM数据精度的流域尺度河道水面线推求方法研究
3.马圈沟河天然河道水面线推求方法探讨
4.闽江
下游河道设计洪水水面线的起始水位推求方法的探讨5.基于实例剖析小流域河道水面线的推求计算方法
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浅谈天然河道水面线推算要点及改进方法.doc

浅谈天然河道水面线推算要点及改进方法摘要：天然河道水面线推算是河道整治与建设工作的基础，是江河堤防工程设计的重要依据，在堤防工程建设和整治中发挥着重要的作用。

本文通过对天然河道水面线的推算的要点进行分析，并对水面线推算方法及改进进行探讨，以作实践参考。

关键词：天然河道;水面线推算;问题分析水面线推算是天然河道治理防洪规划和水利工程建设中的一个重要的工作内容，水面线推算的合理性和科学性对水利工程的效益产生直接影响。

然而，由于河道断面的不规则，河底坡降的不断变化，尤其是天然河道的水面线计算，是比较复杂的。

天然河道的水流一般是非恒定非均匀流，河道中各种水力要素随时间的变化相对缓慢，可以认为天然河道在一定时间内是恒定非均匀流。

在水利工程建设工作中，需要计算水面线时，经常计算不出结果或者计算的结果不合理，这时就需要我们掌握正确的水面线推算方法，根据天然河道恒定非均匀流水面线的计算公式，对天然河道水面线的计算前期的整理资料、划分河段、确定各参数进行计算，并指出水面线成果合理性和科学性。

一、天然河道水面线推算前期工作要点分析 1.1 准确收集地形资料准确的计算水面线，要依赖于较为完整的河道地形资料，计算前要对地形资料加以分析以适应水面线计算的要求。

横断面资料两岸高程应测到设计洪水位以上，水下部分应测完整，并要对断面资料加以分析，不是有效的过水面积如挖沙的深坑要进行断面修订。

纵断面资料应包括沿程高中低水位的同时水面线，以便了解水流沿程变化情况，还应沿河段进行洪水调查。

1.2 计算河段的划分水面线计算是逐段进行的，需要将计算河道划分为若干个计算断面，河道分段是否恰当直接影响水面线的计算成果，计算河段的划分应遵循以下原则：fan【】(1)每个计算河段内过水断面的形状、尺寸、糙率、比降等变化不应太大。

(2)在一个计算河段内上下游断面水位差不能过大，一般平原河流取0.2～1.0米，山区河流取1.0～3.0米。

(3)每个河段内没有支流流入或流出，若河道有支流存在，在支流汇入或分出的河段处，由于流量有变化，应在支流汇入或分出点前后加设断面，设的断面位置应使同一河段的流量沿程不变。

山区河流水面线计算方法探讨

化而引起的流量变化ꎬ 按河长线性插值得到各断面的
河道洪水演进模拟ꎬ 可进行桥梁、堰、闸、涵洞、水
流量ꎮ 河流所在位置无水文测站ꎬ 因此起推断面水位
泵、水库和湖泊的模拟ꎻ 水文计算平台可进行包含复
流量关系根据实测断面资料ꎬ 采用水力学曼宁公式法
式断面、河道扩大缩小、急转弯等特殊断面的河道水
与局部水头损失ꎬ ｍꎮ
收稿日期: ２０１９－０６－２７ꎻ 修回日期: ２０１９－０７－１４
作者简介: 杨会娟(１９９０－ ) ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 助理工程师ꎬ 主要从事水资源规划及水文分析工作ꎮ
４９
２０１９年１０月第１０期
杨会娟ꎬ 等: 山区河流水面线计算方法探讨
面线计算ꎬ 但不具有模拟水工建筑物功能ꎮ
３实例研究
计算求得ꎬ 推求对应的起始水位为２９４５ｍꎮ
３２４边界条件设置
为了便于模拟结果之间的比较ꎬ 三种模拟方法均
关键词: 河流水面线ꎻ 水工建筑物ꎻ ＨＥＣ－ＲＡＳꎻ ＭＩＫＥ１１ꎻ 水文计算平台
中图分类号: ＴＶ１３１４文献标识码: Ａ文章编号: １００８－０１１２(２０１９)１０－００４９－０３
１概述
为了深入贯彻落实乡村振兴战略ꎬ 践行绿水青山
就是金山银山的发展理念ꎬ 开展山区中小河流整治工
情况和流量ꎬ 推求河道的水面线ꎬ 其计算原理同ＨＥＣ
３２３洪峰流量及起始水位的确定
２２模型特点
行) » ꎬ 工程所在区域主要为农田ꎬ 其相应洪水标准按
－ＲＡＳ软件ꎮ
根据 « 广东省中小河流治理工程设计指南 ( 试
ＭＩＫＥ１１模型可进行基本的河道洪水演算模拟ꎬ

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：2g2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= 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 RC Vh f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221gV 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 Nxnn ∑=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。

变步长法在天然河道水面线计算中的应用

第 39卷第 4期 2 0 0 7年 4月
哈尔滨工业大学学报
Vol139 No14
JOURNAL OF HARB IN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Ap r. 2007
变步长法在天然河道水面线计算中的应用
万五一 ,江春波 ,李玉柱
中图分类号 : TV131
文献标识码 : A
文章编号 : 0367 - 6234 (2007) 04 - 0647 - 03
Applica tion of var ies increm en t itera tion to sim ula tion of wa ter - surface prof ile in na tura l channels
收稿日期 : 2005 - 01 - 05. 基金项目 : 中国博士后科学基金资助项目 (2004036254). 作者简介 : 万五一 (1976—) ,男 ,博士后 ;
江春波 (1960—) ,男 ,教授 ,博士生导师 ; 李玉柱 (1941—) ,男 ,教授 ,博士生导师.
法为图解法和试算法 [ 6 ]. 本文根据试算法的基本思想用计算机对水面线进行模拟计算 ,并对电算方法的计算效率进行分析 ,提出变步长的水面线计算方法 ,此方法的计算速度是常规方法的几十倍 ,它可以应用于各种明渠和天然河道的非均匀渐变流水面线计算.
(清华大学水利水电工程系 ,北京 100084, E2mail: wanwuyi@ tsinghua. org. com )
摘要 : 试算法是计算天然河道水面线的常用方法之一. 为了提高试算法的计算效率 ,以试算法的基本原理
为基础 ,采用变步长的计算格式对天然河道水面线进行数值模拟 ,并分析步长变化系数对计算效率的影响 ,

基于HEC-RAS软件的山区河道水面线计算研究

筑物河道，常采用 HEC-RAS 软件进行水面线推求。通过对实际工程水面线推求过程的应用分析，介绍山区
天然河道水面线推求的方法，并根据计算结果和实际应用经验得出了治理河段不满足防洪要求的结论，同时
提出了软件使用的几点建议。
关键词：HEC-RAS；河道治理；水面线
中图分类号：TV122
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2021）16-0068-03
Abstract: The basic work of design planning of Middle-size and small-scale river regulation is to determine the wa⁃ ter surface profile. The software of HEC- RAS is often used to infer the water surface profile for river courses with steep bottom slope and many cross-river buildings in mountainous areas. Based on the application analysis of the wa⁃ ter surface profile in practical engineering, The article details the method of the water surface profile in natural river course in mountainous area, and according to the calculation results and practical application experience, puts for⁃ ward the conclusion that the treated river reach does not meet the flood control requirements and some suggestions on the application of software. Keywords: HEC-RAS；river regulation；water surface profile

推求山区天然河道水面线方法的应用比较研究

２０１４年０５期
科技＿向导
◇ 科技论坛◇
推求山区天然河道水面线方法的应用比较研究
张玉龙李玉梁（楚雄欣源水利电力勘察设计有限责任公司云南
楚雄６７５３００）
【摘要】本文介绍了推求山区天然河道水面线的ＭＩＩ￣Ｅ１１和ＨＥＣ — ｔＬＡ＿Ｓ两款软件，并阐述了相关计算原理。通过利用典型山区天然河道的计算实例．对两者的计算结果进行对比分析结果表明：对ＭＩＫＥ１１的糙率取值比ＨＥＣ — ＫＡＳ大于４０％左右时，水位和流速差值沿程的变化基本一致．说明两款软件对于山区天然河道水面线的计算的结果基本一致。但由于两款软件在模拟时所采用的计算方程、迭代方式、求解过程各不相同，所以造成计算结果也不同：ＭＩＫＥ１１软件较ＨＥＣ — ｔｋＡＳ软件计算的水位和流速稍有偏小，但相差不大，在山区天然河道水面线计算中．应结合实际情况．对二者选择采用【关键词】山区天然河道；水面线：ＭＩＫＥ１１：ＨＥＣ— ＲＡＳ；ＡｒｃＧＩＳ
了便于比较．不考虑水工建筑物对水面线的影响。本次模拟采用坝址断面的Ｐ＝５％、Ｐ＝２０％的洪峰流量以及库区实１．１ＭＩＫＥ１１软件推求从上游起点（３＋７１３）至拟定坝址（０＋０００）处的不同频ＭＩＫＥ１１由丹麦水利研究所（ＤＨＩ）研发．是基于垂向积分的物质测地形数据．和动量守恒方程．即一维非恒定流圣维南（Ｓａｉｎｔ — Ｖｅｎａｎｔ）方程组来模率山区天然河道水面线。在水面线推求过程中，断面的选用由ＡｒｃＧＩＳ生成的ＤＥＭ地形图自动提取。为了较为准确的推求水面线，断面的布拟河流或河口的水流状态。其方程组的具体形式如下：设应尽量布置在河谷横断面形态发生变化的地方．并垂直于主河槽．连续方程：Ｂｓ＋＝ｑ（１）尽量避开冲沟发育地段２．１参数确定２．１．１ＭＩＫＥｌ１软件水面线采用ＭＩＫＥ１ｌＨＤ（一维水动力模块）推算，计算时参考《水式中：ｘ．ｔ分别为空间坐标和时间坐标；Ｑ，ｈ分别为断面流量和水力计算手册》并结合河道的实际情况确定参数位；Ａ，Ｒ分别为断面过流面积和水力半径；为河宽；ｑ为旁侧人流（１）边界条件：Ｐ：５％、Ｐ＝２０％时的坝址断面洪峰流量分别为为４３２量；Ｃ为谢才系数；ｇ为重力加速度；ｏ为垂向速度分布系数，即０＝ｌ３／ｓ、２２０ｍ３／ｓ，下游迭代起始多年平均水位１７６０．０２ｍ。（２）时间步长：为了得到更为准确的结果．本次计算模拟完整的２４ｈ洪水过程．由水库设计洪水过程建立时间序列：计算中的时间步ｆ“ ｄＡ，其中ｕ为断面平均流速。长为１ｓ．输出时间步长为１ｈ方程（１）为连续方程，反映了河道中的水量平衡。方程（２）为动量（３）河道糙率：由于在以往的工程运用中，两款软件取相同糙率会方程．其中第一项反映某固定点的局地加速度．第二项反映由于流速导致计算结果相差过大．当ＭＩＫＥｌ１的糙率取值比ＨＥＣ — ＲＡＳ大于的空间不均匀引起的对流加速度。前两场合称为惯性项。第三项反映４０％左右时．两款软件计算结果趋于一致故此次糙率根据河床组成了水深的影响，为压力项。第四项反映了摩阻和底坡的影响。及岸边情况，ＭＩＫＥ１１主槽糙率为Ｏ．０４５，滩地Ｏ．０５；ＨＥＣ — ＲＡＳ主槽糙１．２ＨＥＣ — ＲＡＳ软件率为０．０３．滩地０．０３５ＨＥＣ — ＲＡＳ是由美国陆军工程兵团水文工程中心开发的河流动力２．１．２ＨＥＣ — ＲＡＳ软件学计算软件。可用于模拟计算河流的恒定流、非恒定流以及河道输沙为了比较ＭＩＫＥ１１软件和ＨＥＣ — ＲＡＳ软件的计算结果．ＨＥＣ — 演算，河道恒定流、非恒定流的水面线计算。ＲＡＳ软件的参数与ＭＩＫＥ１１软件所选用的参数相同ＨＥＣ — ＲＡＳ软件能够对急流（Ｆｒ）１）、缓流（Ｆｒ＜１）和临界流（Ｆｒ＝１）三２．２计算结果及分析种流态进行水面线计算．其计算原理基于一维能量方程．逐断面采用２．２．１计算结果直接步法进行推求计算所得的水位与流速均取模拟结果中的最大值．ＭＩＫＥ１１软件在恒定流水面线计算中，其计算公式为：及ＨＥＣ — ＲＡＳ软件的计算结果见表１将表１的水位和流速差值点绘制成图１＝ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｈｆ＋ｈｉ＋一（３）表１直苴河不同频率水位和流速差值结果对比表式中：ｚ，、Ｚ１分别为下游断面和上游断面的水位高程；。，，ａｅ分别为

天然河道水面线计算的几种方法探讨

天然河道水面线计算的几种方法探讨作者：赵文丽来源：《城市建设理论研究》2012年第30期摘要：介绍了明渠恒定均匀流法、天然河道水面线系统、HEC-RAS软件及SOBEK软件4种常用的水面线推算方法，并对不同河道进行了水面线推算，然后对计算结果进行了对比分析。

结果表明：对于坡度较小且沿程顺直、断面规整的河道，若下游起始水位对上游河道水位影响较小，则可用明渠恒定均匀流法进行水面线推算；若下游起始水位对上游河道水位影响较大，则可采用天然河道水面线系统进行水面线推算；对于断面不规整的缓流河道，水位推算结果大体呈天然河道水面线系统、HEC-RAS软件、SOBEK软件的趋势；对于急流河道，HEC-RAS软件推算的水位比SOBEK软件推算的水位偏高。

关键词：明渠恒定均匀流法；天然河道水面线系统；HEC-RAS软件；SOBEK软件；水面线推算Abstract: nullah constant uniform flow method, four kinds of water lines in the natural channel surface line system, HEC-RAS software and SOBEK software projection methods, and different river water surface line projections, then the calculation results of the comparative analysis. The results show that: if the downstream starting water level on the upstream river water level downstream starting water level For a slope smaller and straight along regular cross-section of the river, upstream water level of rivers, the available the nullah constant uniform flow method, the water line projections; greater impact, you can use the natural channel surface line system for the water line projections; sectional irregular slow flow of the river, the water level projection results in a substantially natural channel surface line> HEC-RAS software> SOBEK software trend; rapids river HEC-RAS software projected water level than SOBEK software projected high water level.Keywords: nullah constant uniform flow method; natural channel surface line system; HEC-RAS software; SOBEK software; surface line projections中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）前言水面线推算是河道整治的基础工作，其推算结果直接影响到河道断面的规划设计，进而影响到河道整治的工程量和工程造价。

天然河道水面线推算方法及基本参数的分析

天然河道水面线推算方法及基本参数的分析天然河道水面线推算方法及基本参数的分析天然河道水面线推算是河道防洪规划和整治建设工作的基础，是河道堤防工程设计的依据，水面线推算的合理性和科学性对水利工程的投资有直接的影响。

本文主要介绍天然河道水面线的计算方法及基本参数的选取原则，为今后相关工程水力计算作参考。

标签：天然河道；水面线推算；基本参数分析1、天然河道水面线计算公式天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般沿程均会发生变化，水流一般为非均匀流。

水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程，从下游向上游断面逐段推算水位，最终得出整个河段的水面线。

基本方程式如下：2、天然河道水面线计算中参数的确定水面线计算中参数确定很重要，关系到计算结果的准确性，如糙率、比降均沿流程都有变化，而要准确确定参数，就必须尽可能的收集水文、泥沙、断面及河道地形等基础资料，包括历史洪水调查资料。

2.1河道糙率确定河道糙率是反应河流阻力的一个综合性系数，也是衡量河流能量损失大小的一个特征量，它是水流与河槽相互相互作用的产物。

所以影响河道糙率的因素有河槽方面也有水流方面，但两者相互作用，相互影响，无明显的划分界限。

河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态、水位的高低变化等是主要因素。

天然河道水面线计算糙率的确定主要有两种方法：一是有实测资料时，可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；二是无实测资料时可根据河道现状平面形态、河床组成、床面及滩地植被情况，参照《水力计算手册》和以往同类工程确定，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。

2.2起推断面与起推水位的确定一是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；二是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。

探讨天然河道水面曲线计算方法

探讨天然河道水面曲线计算方法2012年的暴雨洪水给我国很多地方造成了生命财产的重大损失，引起了防洪部门的重视，纷纷加大了防洪工程的投入。

因而防洪工程的水力学计算，尤显重要。

在我国的有关防洪工程的规范中，大量的篇幅，是有关工程措施的规定，水力学计算部分内容很少，没有具体的公式。

旧版的《水工设计手册》以及水力学教科书中，有对天然河道水面曲线的详细论述和计算方法讲解。

大家都是按照这些常规算法，解决天然河道水面曲线计算问题。

新版的《水工设计手册》也有天然河道水面曲线计算的章节，武汉大学水利水电学院出版的《水力计算手册》中也有河道恒定流水面曲线计算章节。

对于天然河道的各种水力要素的计算，有着详尽的规定。

上面所说的这些书中的方法是暴雨洪水的一种水力学模型，是一种一维静态的水力学模型，也就是所谓的'推求法'，是从已知水位推求未知水位的计算方法。

本文从这个方法的使用过程中碰到的问题，就暴雨洪水的一维静态的其它的水力学模型进行一些研讨。

一、推求法计算天然河道水面曲线该方法是求解下面的基本方程（即伯努利方程）：这是一个在河道上解决非均匀流，从已知水位推求未知水位的方程。

在没有计算机的年代，这是一个繁琐的计算工作，旧版的《水工设计手册》详细的列出了它的計算方法。

随着计算机的出现，很多技术人员，用计算机编程解决这个问题。

但使用的结果却让人有些失望，大家为此困惑不解的是程序编制经过多次检查，又有成功的范例，为什么有些情况下就计算不下去，问题到底出在哪里呢？经过分析，本人认为这种方法用于水库回水曲线计算时，大都是对的，能得到满意的结果。

但是用到一些山区河流，以及从没有发生过这么大洪水的河流，甚至季节性干涸的河流，就可能出现问题。

原来，这个基本方程的使用是有条件的，它有3个前提：1、计算的起始断面水深，必须来之有据，不能任意假定；2、相邻断面之间水流必须是渐变性质，不能有水跃；3、相邻断面距离不能太长，以满足方程的微分特性。

天然河道水面线推算方法及基本参数的分析

天然河道水面线推算方法及基本参数的分析作者：宗希宇范旭辉来源：《名城绘》2018年第06期摘要：天然河道水面线推算是河道防洪规划和整治建设工作的基础，是河道堤防工程设计的依据，水面线推算的合理性和科学性对水利工程的投资有直接的影响。

本文主要介绍天然河道水面线的计算方法及基本参数的选取原则，为今后相关工程水力计算作参考。

关键词：天然河道；水面线推算；基本参数分析1、天然河道水面线计算公式天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般沿程均会发生变化，水流一般为非均匀流。

水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程，从下游向上游断面逐段推算水位，最终得出整个河段的水面线。

基本方程式如下：2、天然河道水面线计算中参数的确定水面线计算中参数确定很重要，关系到计算结果的准确性，如糙率、比降均沿流程都有变化，而要准确确定参数，就必须尽可能的收集水文、泥沙、断面及河道地形等基础资料，包括历史洪水调查资料。

2.1河道糙率确定河道糙率是反应河流阻力的一个综合性系数，也是衡量河流能量损失大小的一个特征量，它是水流与河槽相互相互作用的产物。

所以影响河道糙率的因素有河槽方面也有水流方面，但两者相互作用，相互影响，无明显的划分界限。

河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态、水位的高低变化等是主要因素。

天然河道水面线计算糙率的确定主要有两种方法：一是有实测资料时，可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；二是无实测资料时可根据河道现状平面形态、河床组成、床面及滩地植被情况，参照《水力计算手册》和以往同类工程确定，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。

2.2起推断面与起推水位的确定一是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；二是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。

天然河道水面曲线的推求方法

工作探索2018年第01期1520%、40%、60%、80%和100%共5个点。

参考文献：[1] 秦海峰,刘永录,王磊.扭矩扳子校准结果的不确定评定方法[J].计测技术,2011,31(6):45-47.[2] 史文渤.扭矩扳子测量不确定度评定[J].计量与测试技术,2014, 41(6):88.随着近几年暴雨洪水灾难的产生，需要各个部门对其更为重视。

所以，对防洪工程进行计算十分必要。

基于推求方法得使用，是一种暴雨洪水水力学模型，在整体上为静态式，基于存在的水位推求未知水位计算方法，因此，要对其进行积极探讨。

1　推求方法的利用推求方法的使用，是对河道上的非均匀流进行分析，基于存在的水位推求，分析未知的水位。

当还没有计算机年代下，对其计算将面对较大困难，在整体上也更为困难。

后期，随着对计算机的使用，一些技术人员开始基于计算机编程工作，重点对其存在的问题进行解决。

但是，计算后获得的结果还不够合理。

经过人们在工作中对各个程序的检查和分析，得出一些合理方法。

当计算水库回水曲线的时候，能获得更为合理的结果。

但是，如果将其应用到山区河流中，或者应用到还没有产生大洪水河流地区、季节性干涸河流地区的时候，将产生各个问题。

针对实际应用效果发现，该方法的使用需要具备一些条件。

其表现在三个方面。

第一，对起始断面水深进行计算期间，要为其提供合理依据，不能随意设定。

第二，还需要保证断面之间的水流，分析其具备的性质。

第三，断面之间的距离也不能太长，保证能满足一定的计算要求。

如果这些条件无法满足，将无法保证计算效果，也不能对其有效应用。

起始断面水深，是基于河道的延伸，为断面水位。

但是，在河流中，特别是小河流中还未产生大洪水河流。

当处于季节性干涸河流的时候，也无法确定出已知水位。

在该情况下，将对其随意设定，无法满足水力学要求，也不能确保计算结果的准确性。

所以说，起始断面水深度存在一些问题。

因此，对水库回水曲线进行计算的时候，可以分析正常水位，利用推求方法保证计算结果更合理、更可靠。

天然河道水面线计算简析

天然河道水面线计算简析摘要：河道整治、堤防工程设计中需要计算河道洪水水位，推算河道水面线，本文对河道水面线计算方法和公式作简单总结和介绍，并对计算结果合理性的分析方法进行了描述。

关键词：天然河道；水面线；计算公式1、天然河道水面线计算方法概述在天然河道整治工程设计中，河道水面线的计算是关键的一步，推求水面线的计算方法也很多，例如水深沿程变化的微分方程法、断面比能沿程变化的微分方程法、水位沿程变化的微分方程法以及天然河道水面线计算系统等。

这些方法基本理论依据都是明渠恒定非均匀流渐变流一维平移流动能量平衡的微分方程，在公式的推导过程中均有按其边界条件做了近似或技术处理，均有其边界条的局限性。

很多的水利工作者已经证明，对人工河道或水力参数变化不大相对规则的天然河道，采用以上推算天然河道水面线的计算方法均能满足河道整治工程的精度要求，但对于河道的过水断面极不规则、河床不断发生冲淤变化、沿程水力参数变化较大的情况，建议采用天然河道水面计算系统分析计算水面线，这种方法相对比较符合实际。

2、天然河道水面线计算常用方法2.1 明渠明渠均匀流公式是最基本、最简单的水面线计算公式，在工作中经常使用。

根据连续方程和公式，得到计算明渠均匀流的流量公式:式中 Q—流量，m3 / s; n—粗糙系数; A—面积，m2 ;Ｒ—水流半径，m;i—渠道比降。

明渠恒定均匀流公式必须具备以下条件:水流为恒定流、流量沿流程不变、渠道在足够范围内是顺直棱柱体槽、底坡是正坡、粗糙系数沿程不变、明渠段没有建筑物对水利的局部干扰。

实际明渠中大量存在的是非均匀流，但是因为其计算简单，对于较为顺直、整齐的河段常按均匀流公式作近似解。

2.2 棱柱体明渠、天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般均沿程改变，水流绝大多数是非均匀流。

明渠恒定非均匀流方程，分析水深沿流程变化的方程和水位沿流程变化的方程，水深沿流程变化的方程主要用于分析棱柱体明渠非均匀流水面线的变化规律，在天然河道中，常用水位的变化来反映非均匀流变化规律。

明渠水面线计算方法研究

明渠水面线计算方法研究摘要：水面线是水力学的重要研究内容，水面线在水利工程、水文预报及水库管理中起着重要的作用。

本文通过对明渠水面线计算方法的研究分析，得出了应用理论公式计算水面的可行性，为后续通过应用公式计算水面线提供了依据，可以使明渠水面线计算快速求解。

关键词：明渠；水面线；计算方法0、引言水面线, 亦可称流动断面,是流动的水体和气体交界的一条曲线。

水面线计算是进行防洪规划、明渠整治的基础，其结果直接左右明渠断面的规划设计，对整个防洪工程的工程量和投资都有重要影响。

变截面渠道和天然河道的水面线通常用水位或水深沿流程的变化情况来描述，考虑到河道底高程的不规则变化, 用水位变化来表征水面线更为方便与直观。

1、研究方法现状现行的水面线计算方法是试算数学模型,这使得水面线推求费时费力，且精度不高容易出错，覆盖范围不广，不便于借助计算机编程计算。

传统的计算水面线迭代方法遇到比较复杂的函数表达式时求导困难，并且初始值要在某一领域选择，且计算精度不高，适用范围比较有限。

而水面线的推求又是确定工程规模的重要依据，其推算结果的准确度直接影响到工程输水效果、建设规模和造价等。

因此，解决传统计算模式中计算精度不高、初始值选择受限等问题成为现阶段研究的重点。

2、明渠水面线计算方法在实际应用中通常遇到断面、底坡等断面参数存在沿程持续改变的问题，此时若继续采用单级定断面明渠的计算方法进行逐段试算，可能会造成计算误差大、工作量繁琐等后果。

因此，对多级变坡、变断面棱柱体明渠水面线的计算，有必要考虑水力参数沿程改变情况下的一般解法，达到优化水面线计算的目的。

研究运用ras软件进行计算，通过设置好的程序输入已知的水力参数即可得到沿程的水深变化情况，并由此绘制出相应的水面线。

研究思路是把上游渠道末的相关计算结果作为下游渠道端的已知条件，之后利用迭代的思想计算出沿程水深，并由得出的数据绘制出相应计算段的水面线。

3、明渠水面线误差影响因素分析明渠水面线计算时默认为水力参数在分段区间内保持不变，实际情况下，水面线计算结果受到断面划分方法、测站数据准确性、水头损失等因素的影响，导致计算水面线结果与实际情况存在一定误差。

河道水面线推求及参数选取方法

河道水面线推求及参数选取方法Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】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 RC Vh f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221gV 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 Nxnn ∑=1当；设总湿周x 的各组成部分1x ，2x ，……Nx 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。

河渠水面线推求方向的可行性研究

河渠水面线推求方向的可行性研究【摘要】伴随我国经济的发展，各种基础设施都不断开始修建，施工规模逐渐扩大，为了保障各种工程施工的质量，对施工设计有了更严格的要求，水面线是整个江河湖泊防水大堤设计的重要依据，对我国防洪减灾有着十分重要的意义。

因此，加强河渠水面线的推求，对整个防护提的设计有着十分重要的意义，不仅仅很大程度上确保了整个防护提设计的精密性和科学性，更使得各种河渠大堤的设计日渐规范和成熟。

随着我国各种设计理念的成熟和完善，对河渠水面线的推求有了新的进步。

在进行河渠水面线的推求过程中，必须遵循一定的原则和程序。

首先，要确定河渠水面线的推求方向，这将直接影响到整个推求结果，在理论层面，对河渠水面线的推求既可以从上游往下游推求，也可以从下游到上游的方向推求，但是在河渠水面线的具体推求过程中，有时候无论是从上游到下游，还是从下游到上游，都会存在着无法推求的情况。

笔者据多年研究经验，将在借鉴国内外相关学者的经验基础上，对河渠水面线推求方向的可行性做出全面深入研究，并重点分析从下游水位推求上游水位方法，并总结研究结果。

【关键词】河渠，水面线，推求方向，可行性，研究一.前言我国是一个洪涝自然灾害较多的国家，各地区降水不均，降水时节有着很大的差异，因此，造成了很多地方存在着水旱灾害，为我国的经济发展和社会的稳定带来了很大的威胁，因此，建立健全我国的防洪减灾体系，是维护社会稳定，保障人民安居乐业的必然措施。

在防洪减灾系统中，水面线是江河堤防设计的重要依据，它直接关系到堤防的规模与防洪安全。

加强对河渠水面线的推求，已经是一个很大的难题，如何科学合理的确定推求的方向，这是整个水面线的推求过程中的关键环节。

虽然世界上相关领域的专家对此问题作出了深刻的研究，但是，这些理论在某种程度上而言，依然会存在着很多的问题，难以与实际情况密切符合。

我国在对水面线的推求领域已经有了一些进步，但是，经过无数次的推求和实践，依然存在着无论是从上游到下游，还是从下游到上游，都会在推求过程中遇到计算不收敛、无法推求的情况，这种情况尤其是在一些山区的河渠水面线的推求过程中，显得更为明显。