水文信息学-水位流量关系讲解

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1、对学生：不以分数定发展；对老师：不以职称论水平；对官员：不以政绩评能力。父母对孩子的影响最大；教师对学生的影响次之；社会对公民就是个酱缸。天生我才必有用对家庭、社会和人类做出贡献第八章水位流量关系分析一个测站的水位流量关系是指基本水尺断面处的水位与通过该断面的流量之间的关系。但有时由于各种条件的限制，测流断面与基本水尺断面不在同一处，若相距较近，一般不会影响水位流量关系的建立。若相距较远，但中间无大支流汇入，两断面处的流量基本相等，则基本水尺断面处的水位与测流断面的流量仍可建立关系。1、稳定水位流量关系—水位流量关系为单一线断面稳定、控制良好2、不稳定水位流量关系—水位流量

2、关系为绳套线断面不稳定，受洪水、回水、结冰等因素影响第一节　　稳定的水位流量关系分析流量是由断面平均流速与面积相乘而得，因此分析水位流量关系时，也包括对水位面积，水位流速关系的分析。A=B*d推广到一般宽浅渠道，则可写为:1.　水位面积关系曲线对于没有明显冲淤变化的测站，水位面积关系曲线为一条单一曲线。当水位变化dZ时，面积在相应变化dA，水位面积关系曲线的斜率与河宽B之间有如下关系：1）一般河流水面宽随水位的增高逐渐加大，因此，水位面积关系曲线为一凹向下方的曲线。2）复式断面，在漫滩水位时，由于水面宽突然增大，水位面积关系曲线会出现突变。3）对于矩形断面或“U”型断面的上

3、部，由于水面宽趋近于常数，水位面积关系曲线近于直线。2.水位流速关系曲线水位流量关系稳定时，流速公式的一阶导数和二阶导数分别为由于为小于1的正数，所以为正数，即流速随水深的增加而增大；又由于为负数，所以为负数，表示水位流量关系曲线为一条凹向上方的曲线。当水深逐渐增大达一定深度时，流速随水深的增大，增加甚微，所以高水位时流速近于常数。因此，水位流速关系曲线为一条以垂直线为渐近线的凹向上方的曲线。当断面有漫滩和深潭时，水位流速关系曲线发生反曲，这是因为水位流速关系中的流速是指断面平均流速。漫滩和深潭时，由于过水断面面积随水深发生变化，合断面平均流速的变化不连续。当测站控制有变化

4、时，水位流速关系在测站控制的过渡段内有时也会发生反曲。因流速与比降和糙率等因素有关，当这些因素随水位有突变时，有时也会造成水位流速关系曲线的反曲。3.水位流量关系曲线天然河道稳定的水位流量关系的一阶导数和二阶导数分别为：流量是随水深的增大而增加，也随着水深的增大而增大，水位流量关系的斜率（）随着水深的增大而减少，即稳定的水位流量关系曲线是一条凹向下方的增值曲线。一般情况下水位流量关系是不会出现反曲的，这是因为一般天然河道断面开关是开敞的，即随着水位的增大而水面宽增大。在极少数情况下，由于水位流速、水位面积关系曲线的反曲也会造成水位流量关系的反曲。第二节　　受洪水涨落影响的水

5、位流量关系分析在洪水涨落过程中，由于洪水波传播所引起的附加比降的不同，使断面上的流量与同水位稳定的流量相比产生有规律的增大或减小，反映在水位流量关系上，曲线呈逆时针的绳套曲线。这种因洪水涨落而产生的同水位下流量的增减，称作洪水涨落影响，因洪水涨落影响而形成的水位流量关系曲线称为洪水绳套曲线。一、洪水涨落影响下的流量公式洪水波在河道比较顺直、断面比较匀整的河流中传播，属于渐变的不稳定流，其运动方程为：渐变不稳定水面比降可以看作由三部分组成：河流纵比降、水深的沿程变化和洪水波运动引起的附加比降。前两部分即为稳定流时的水面比降，以表示；附加比降，比降S为整理得洪水涨落影响的流量公

6、式为式中为稳定流的流量。称为校正因数。二、洪水绳套曲线的特征1.洪水绳套曲线为一逆时针的绳套洪水上涨时，其涨落率为正，附加比降为正，涨水的校正因数大于1，因此其流量大于同水位的稳定流流量。同理，落水的涨落率为负，其流量小于同水位的稳定流流量。这样，一次洪水涨落过程的水位流量关系曲线为一逆时针绳套曲线。2.洪水绳套曲线上各水力因素极值的出现顺序有一定的规律1）最大流量出现在最高水位之前2）最大流速出现在最大流量之前。由可得3）最大比降（最大涨率）出现在最大流速之前综上所述，各水力因素极值出现的顺序是：最大比降（最大涨率）、最大流速、最大流量和最高水位。3.洪水绳套曲线与水位过

7、程线关系密切。洪水流量的大小与涨落率（即水位过程线的斜率）密切相关。在水位过程线较陡的时段中，因附加比降较大，使洪水绳套曲线偏离稳定水位流量关系曲线的程度也较大。对同一测站的各次洪水而言，水位涨落急剧者，所形成的绳套曲线较胖。对于水位过程线的峰、谷点，因其涨落率为零，故其流量应与同水位下稳定流的流量相同。4.复式绳套中后一个绳套较前一个绳套稍为偏左。通常把单次洪水所形成的绳套曲线称为单式绳套曲线。若一次洪水上涨后尚未退完，另一次洪水又接踵而至，形成连续洪峰，与此同相应的洪水绳套曲线称为复式绳套曲线。由于连续洪水的后