01第一章--天然河道水面线推算

第一章天然河道水面线推算

百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道，又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道，也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况，还可以处理整条河道上，支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。

缓坡河道应从下游向上游推算，根据经验及《水力学》教材的介绍，当最下游断面的起始水位无法确定时，可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。陡坡河道应从上游向下游推算，根据经验，当最上游断面的起始水位无法确定时，可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。

实际工程中，一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况，此时应先画出河底的纵断面图。根据纵断面图，当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点，可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时，可假定该整条河道为缓坡，选择整条河道从下游向上游推算，若软件一直能进行推算，说明该段为缓坡；若软件不能进行推算，说明该段为陡坡。软件运行终止的断面，即为缓、陡坡的分界点，按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点，把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。

第一节 一个糙率天然河道水面线推算

一、现状天然河道水面线推算

根据下式，即华东水利学院编《水力学》（1999年版）式9.9，采用分段试算法，精确推算水位。

第一步、准备现状横断面数据文件

数据文件为txt 格式，在excel 中整理数据时必须另存为文本文件（制表符分隔）类型的txt 文件。

原始横断面测量成果表的内容格式如下：

横断测量成果表中，桩号允许带“+”或“-”，但不允许有其它非数字文本，程序通过加减号来识别桩号。起点距即是累距，零点桩的起点距为0。每个点的数据占一行，包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项，中间用空

⎪

⎪ ⎭

⎫

⎝ ⎛ - + ∆ +

+

= + g v g v K l

Q g

v z g

v z

2 2 2 2 2 1 2 2

2

2 2

2

2

2

1

1

ξ α α

格隔开，空格多少不受限制，其中“点注释”可以省略。

横断测量成果表举例如下：

实际推算时，应保证横断数据顺序与推算方向一致，注意选择使用水面线推算对话框上的“横断数据顺序颠倒”核选框进行倒换。

第二步、批量绘制横断面图

用批量绘制现状横断面功能，读入第一步准备的数据，

画出河道横断面图，

根据图形校核数据文件的正确性。

第三步、对断面测量数据进行删减

因为测量数据，可能包含两岸堤防背坡的数据，堤顶及堤背坡的数据无用，须把该部分数据删除，只保留两岸堤防迎水坡及河道的数据。再一次用“批量绘制现状横断面”功能画出断面图。

第四步、生成河道糙率要素文件

图1-1 单式断面河道（一个糙率）示意图

软件按照断面上端点编号来确定不同糙率的范围，端点编号从左到右，按0、1、2、3、4……的顺序编排。假设15+350断面上共有15个端点，河道糙率要素文件的前三列可以写成：

桩号左滩槽分界点(点号) 右滩槽分界点(点号)

15+350 0 14

也可写成：

桩号左滩槽分界点(点号) 右滩槽分界点(点号)

15+350 0 999

即右分界点可以是大于总点数的一个很大的数字。

点菜单“水力计算”－>“单一糙率天然河道水面线”－>“统计生成一糙

率河道要素文件”，弹出对话框，在对话框中点取“横断数据文件名”按钮，在浏览方式下，选择第三步生成的数据文件，软件会自动生成糙率要素文件名，点确定按钮后，软件生成一个糙率的河道糙率要素文件，内容如下：

第五步、用记事本或excel打开第四步生成的文件，加入断面流量和过桥水位跌差值，构成以下内容，这就是推算河道水面线时需要的河道糙率要素文件，保存该文件为文本文件。

△h为水流流经桥梁断面时，水头变化的数值，不管具体推算方向如何，顺着水流方向，水头增加者△h为正值，水头降低者△h为负值。所以在实际推算时，△h均为负值。

第六步、推算水面线

从“水力计算”菜单栏点取“单一糙率天然河道水面线”－>“单一糙率天然河道水面线推算”菜单项，弹出图1-2所示的对话框，输入有关参数，按“原始数据文件名”按键，在浏览方式下指定记录原始横断面数据的文件名；按“河道要素文件名”按键，在浏览方式下指定记录河道要素信息的文件名，软件会自动计算书文件名和推算成果文件名（用户可以再行修改）。

设置完有关参数，点“推算”按钮，系统会生成推算成果文件。成果文件为纯文本表格格式，可用Excel、记事本（notepad）、写字板（wordpad）等软件打开，以便进一步编辑、打印。

图1-2 单一糙率河道水面线推算对话框

二、设计断面河道水面线推算

一般先确定河底的开挖高程，再假定填筑堤顶高程（堤顶高程假设的高低没有太大关系），按横断面模板的要求制作河道的设计要素文件，再用横断模板的功能批量绘制整条河道的横断面图，包括现状线和设计线，软件会自动生成设计断面对应的过水内轮廓数据（湿周断面数据），用来推算设计断面河道水面线推算，重复第一部分的步骤即可完成。

第二节 二个糙率天然河道水面线推算

一、现状天然河道水面线推算

指一个断面上有二个糙率值，一般河槽取一个糙率，左滩地和右滩地取另一个糙率，一般河槽糙率值较小，滩地糙率值较大。根据下式，采用分段试算法，精确推算水位。

其中：K 1 为左滩地的平均流量模数，K 2 为河槽的平均流量模数，K 3 为右滩

地的平均流量模数。

第一步、准备现状横断面数据文件

数据文件为txt 格式，在excel 中整理数据时必须另存为文本文件（制表符分隔）类型的txt 文件。

原始横断面测量成果表的内容格式如下：

横断测量成果表中，桩号允许带“+”或“-”，但不允许有其它非数字文

( ) ⎪ ⎪ ⎭ ⎫

⎝ ⎛ - + + + ∆ + + = + g v g v K K K l

Q g v z g v z 2 2 2 2 2 1 2 2 2 3

2 1 2 2

2

2 2 1

1 ξ α α