浅论防汛中河道水位的几种计算方法

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1、浅论防汛中河道水位的几种计算方法摘要：利用试算法和图解法可以求解天然河道或渠道中测站上下游的水位，了解河道或渠道水位涨落速度及最高承受水位，为灌区的防洪抗洪指挥、总结防洪经验提供一定的参考作用。关键词：防汛河道水位试算法图解法1引言在防汛过程中，河道的水位对防汛抢险具有重要的参考价值。一般天然河道的水位测量站分布稀疏，当一段河道离水位测量站较远时，通过计算的方法大致了解其水位显得尤为重要。就当前赣抚平原灌区而言，东、西总干渠道均有一段渠段是天然河道，原人工开挖渠道经过四十多年的流水冲刷，也渐渐变得与天然河道相差无儿。根据天然河道水位的计算方法计算渠道内水位测站上下游水位，

2、了解渠道水位涨落速度及最高承受水位，对灌区的防汛抗洪指挥、总结防汛经验具有一定的参考作用。2几组水位计算公式的推导天然河道蜿蜒曲折，其过水断面形状极不规则，同时底板和糙率往往沿程变化。这些因素使得天然河道水力要素变化复杂。由于河道的这些特点，其水位计算时，可根据水文及地形的实测资料，预先将河道分为若干河段。分段时应尽可能使各段的断面形式、底坡及糙率大致相同，同时保证计算段内流量不变。当然，计算河段分得越多，计算结果也就越准确，但计算的工作量及所需资料也大大增加。分段的多少视具体情况而定。一般计算河段可取2~4km,且河段内水位落差不应大于0.75mo此外，支流汇入处应作为

3、上、下河段的分界。图1所示为天然河道中的恒定非均匀流，取相距为As的两个渐变流断面1和2,选0—0为基准面，列断面1和2的能量方程为刁1+二刁2++△hw式中zl,vl和z2,v2分别为断面1和2的水位和流速；Ahw为断面1和2之间的水头损失,Ahw=Ahf+Ahjo沿程水头损失可近似的用均匀流公式计算，即Ahj-As,式中为断面1和2的平均流量模数。局部水头损失Ahj是由于过水断面沿程变化所引起的，可用以下公式计算：Ahj二(—)式中为河段的平均局部水头损失系数，值与河道断面变化情况有关。在顺直河段，二0；在收缩河段，水流不发生回流，其局部水头损失很小可忽略，取二0；在

4、扩散河段，水流常与岸壁分离而形成冋流，引起局部水头损失，扩散越人，损失越人。急剧扩散的河段，可取二-(0.5〜1.0)；逐渐扩散的河段，取二一(0.3~0・5)。因扩散段的v2<vl,而式正值，故取负号。将Ahf和Ahj的关系代入能量方程得zl+二z2++As+(—)(1)上式为天然河道水位一般计算式。如所选的河段比较顺直均匀，两断面的面积变化不人，两断面的流速水头差和局部水头损失可略去不计，则上式可简化为zl—z2=As(2)利用式⑴或式⑵，即可进行河道水位的近似计算。3河道水位的计算方法㈠一般河道水位计算——试算法计算天然河道水位，应已知河道通过的流量Q,河道糙

5、率n,河道平静局部水头损失系数，计算河段长度以及一个控制断面的水位z2o若已知下游控制断面水位z2,则可由向上游断面逐段推算，此时与z2有关的量均属已知。将式⑴有关的已知量和未知量分别写于等号两边,则有zl++—As二z2++式中V=,代入后有zl+—As二z2+上式等号右边为已知量，以B表示，左边为zl的函数，以f(zl)表示，即得f(zl)二B计算时，假设一系列zl,计算相应f(zl),当f(zl)=B时的即为所求。通常将假设的3、4个zl值与相应的f(zl)值绘制成zl〜f(zl)曲线，如图2所示。根据已知B值从曲线上查得相应的zl值,即是所求的上游断面水位。依次逐

6、段向上推算，可得河道各断面的水位。反Z,若已知上游水位值Z1,则从上游往下游逐段推算Z2。㈡图解法图解法种类较多，现介绍其中较为常用的一种方法——断面特性法。利用简化公式⑵Az=As令二(+)苴中K为特性流量，是断面要素的函数，因K2二则⑵可改写为Az=As(+)(3)式中，A是水位的函数，即=f(z)(4)当z二zl时，f(zl)二Fl；z二z2时，f(z2)二F2。代入上式，则Az二As[f(zl)+f(z2)]二As[F1+F2]根据水位资料，绘制上、下断面的Z~f(z)曲线。如图3所示。假设河段上、下游断面的水位为及，在图3曲线上去aa，二zl,贝Ijoa，二Fl

7、；同样，在曲线上去bb'=z2,则ob‘=F2o过a作水平线交bb'于c点，则ab于ac之夹角的正切为tg°二二所以Az=tg9(F1+F2)(5)比较式⑷与⑸，得tg9=(n2Q2)As因此，只要根据已知起始断面水位，在曲线zTf(zl)上取定a点，从3点作角度为O^arctg(As)的射线，交曲线z2~f(z2)于b点，b点的纵坐标即为z2值。