河道汇流计算与水文分析

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：河道汇流计算就是利用河段中的蓄泄关系与水量平衡原理把上断面流量过程演算成下断面流量过程，常用河槽汇流曲线进行演算。此汇流曲线用于河道洪水演算的优越性，在于它能考虑演算河段中区间汇入的各支流各自的入流点距下游断面的远近而应受到的不同大小的调节作用。2）华水汇流曲线。

河道汇流计算就是利用河段中的蓄泄关系与水量平衡原理把上断面流量过程演算成下断面流量过程，常用河槽汇流曲线进行演算。

河槽汇流曲线也可用于产流不均匀情况的流域汇流计算和上下游断面之间有支流汇入的河道洪水演算。

（1）单一河段的流量演算法（马斯京根法）。马斯京根法流量演算方程

式中：I1、I2为时段始末的河段入流；Q1、Q2为时段始末的河段出流；C0、C1、C2系数，由下式计算

参数K、x的确定，常用的有试错法和特征河长法。

试错法：用实测上下游断面的流量资料，以Q′＝xI＋（1－x）Q计算示储流量Q′，假定几个不同的x值，作出一次洪水的Q′～W关系，这里的W代表河段槽蓄量，按时段内入、出流的差值进行累积计算。选取不同的x值，使Q′～W接近直线，Q′～W关系的坡度即K值。

特征河长法：马斯京根模型中参数x与特征河长L特的关系为

（2）河槽汇流曲线。当入流涨洪历时远远短于河段传播时间，单一河段马斯京根法中的计算时段Δt将会同传播时间K发生矛盾，因而需要将河段分成若干小河段，并连续演算下去，以求得下断面的出流过程。上断面某瞬间一个单位入流在下断面形成的出流过程，或流量为1m3／s、历时为tk的矩形入流在下游任一河段形成的出流过程，称为河槽汇流曲线。有了河槽汇流曲线，当知道入流过程后，就如同应用单位线一样，可直接计算出下游站的出流过程。

1）长办汇流曲线。将一流量为1m3／s，历时为tk的矩形流量过程作为第1河段的入流，根据线性河段（特征河长的河段）蓄泄关系式与水量平衡微分方程合并成的演算微分方程

进行逐河段的出流推算，同时对逐河段的入出流过程运用线性水库调蓄的概念进行组成分析以及分解与叠加，直至得出第n河段的出流，此出流过程线称为长办汇流曲线。其计算公式为

式中：tk为入流历时（常用计算时段Δt），s；τ为河段汇流时间；n为河段个数；Pn为第n河段的汇流系数。

此汇流曲线用于河道洪水演算的优越性，在于它能考虑演算河段中区间汇入的各支流各自的入流点距下游断面的远近而应受到的不同大小的调节作用。

2）华水汇流曲线。将演算河段L分成n个单元河段，其长度为L1＝L／n，假定每个单元河段的K1与x1都相等。设河段上断面仅在零时刻有一个单位入流量，其余时刻为零，相应水量为1·Δt＝Δt，显然上断面单位入流过程为三角形，传播到下断面的出流过程就是汇流系数Pmn，其实质为马斯京根分段连续流量演算法。

式中：C0、C1、C2分别为马斯京根模型演算系数；P0n，Pmn分别为汇流系数，角标第一个字表示时段数，第二个字表示河段数；n为河段数；m为相对时间，m＝t／K，其中K为河段传播时间。

河道汇流计算与水文分析

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