非控制断面设计水位推求

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：根据实测的水位、流量、断面面积和水面宽度，采用式即求得某一断面的糙率。表12.1天然河道糙率表注本表内容为单式断面（或主槽）较高水部分。表12.2滩地糙率表在使用表12.1和表12.2时，应注意以下方面。

一般而言，工程所在断面往往较少有水文测验断面或与水文测验断面有一定的距离，控制站设计水位或水位流量关系不可能直接引用，需通过水面线推算至工程所在断面。水面线推算必须具备如下资料。

（1）河道地形图及河道纵横断面图。

（2）水位、流量实测成果，洪水调查资料。

（3）天然同时水面线。

（4）河床或分洪区的土质与覆盖物。

（5）如推算河段中有分叉支流，则必须收集有关分叉支流的上述资料。

同时，对于河道及堤防历史变迁，河流泥沙及河道冲淤变化规律，亦应尽量收集并加以分析研究。

12.2.4.1　计算断面选择

具体选择断面时，一般应考虑以下方面。

（1）要求推算设计水位的断面。

（2）有实测纵断面时，应根据天然水面坡度变化选取断面，尽可能使分段的水面坡度接近一致，断面大小形状无剧烈变化。

（3）没有实测断面时，首先在平面图上的弯曲处选取断面，再配合横断面图中各断面形状大小的变化，进行补选和修正，以求在各分段内的断面具有相似的或渐变的形状和大小。

（4）当河流有分支或汇合等流量突变处，均需在分支或汇合的上下游选取断面，避免在一个分段内有流量的分出或汇入的突变。

（5）在河道上设有桥梁、节制闸等建筑物处，应选取断面。

（6）在广阔的分洪区或洪泛区地段选择断面时，应根据本区地形及农作物情况，并参照相似区域行水测验资料，划定行水范围。

（7）两断面间的落差宜在0.5～0.75m（山区河流可适当加大）。

12.2.4.2　河道糙率分析和选用

河道糙率与河道形态、糙度、植被、水位高低（流量大小）、河道曲直以及河道中是否有阻水物等有关。由于天然河道的形态和床面比较复杂，因此河道糙率一般采用本河道实测资料求得。对于实测资料短缺的河道，不能用实测资料推求河道糙率时，可参照类似河道的糙率予以确定。

（1）根据本河道实测资料推求糙率。依据公式

式中：n为河道糙率；A为过水断面面积；i为水面比降（一般取i＝i0，即稳定流比降）；R为水力半径；Q为实测流量。

根据实测的水位、流量、断面面积和水面宽度，采用式（12.1）即求得某一断面的糙率。对于一个河段，只在A、R值上作此处理；对于多个河段，而水位资料又不足时，则须通过水面线的反复试验确定河段的糙率。在具体糙率计算时，一般有下列几种情况：沿程均有水面线资料；河道上下断面有水位—流量关系；河道上下断面有水位资料。

根据以上情况，推算河段糙率的方法步骤是：首先假定或按公式（12.1）拟定一个糙率，然后自下而上依次推算各断面的水位，如推算河段末端的水位与实际水位符合，则假定或拟定的糙率即为所求；如不符合则应重新修改糙率值，并按上述步骤进行计算，直至完全符合为止。

（2）查表法。根据类似河道的糙率表查寻，见表12.1、表12.2。

表12.1　天然河道糙率表

注　本表内容为单式断面（或主槽）较高水部分。

表12.2　滩地糙率表

在使用表12.1和表12.2时，应注意以下方面。

1）天然河道糙率表内列有3个方面的影响因素，河道糙率是3个方面因素的综合作用结果，如果实际情况与表列组合有变化时，糙率值应适当调整。

2）两表只适用于稳定河道。对于含沙量大的、冲淤变化较严重的沙质河床，不宜查用。

3）表12.1中的第Ⅵ类，其糙率值超出了一般河道的糙率值。因把局部损失包括在内，所以在使用此糙率表时应予以注意。

12.2.4.3　计算方法

根据伯努利能量方程，计算河道水面线的基本方程为

式（12.2）经过简化，得