導(dǎo)語：河道水位計(jì)算管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

在防汛過程中，河道的水位對(duì)防汛搶險(xiǎn)具有重要的參考價(jià)值。一般天然河道的水位測(cè)量站分布稀疏，當(dāng)一段河道離水位測(cè)量站較遠(yuǎn)時(shí)，通過計(jì)算的方法大致了解其水位顯得尤為重要。

就當(dāng)前贛撫平原灌區(qū)而言，東、西總干渠道均有一段渠段是天然河道，原人工開挖渠道經(jīng)過四十多年的流水沖刷，也漸漸變得與天然河道相差無幾。根據(jù)天然河道水位的計(jì)算方法計(jì)算渠道內(nèi)水位測(cè)站上下游水位，了解渠道水位漲落速度及最高承受水位，對(duì)灌區(qū)的防汛抗洪指揮、總結(jié)防汛經(jīng)驗(yàn)具有一定的參考作用。

2幾組水位計(jì)算公式的推導(dǎo)

天然河道蜿蜒曲折，其過水?dāng)嗝嫘螤顦O不規(guī)則，同時(shí)底板和糙率往往沿程變化。這些因素使得天然河道水力要素變化復(fù)雜。由于河道的這些特點(diǎn)，其水位計(jì)算時(shí)，可根據(jù)水文及地形的實(shí)測(cè)資料，預(yù)先將河道分為若干河段。分段時(shí)應(yīng)盡可能使各段的斷面形式、底坡及糙率大致相同，同時(shí)保證計(jì)算段內(nèi)流量不變。當(dāng)然，計(jì)算河段分得越多，計(jì)算結(jié)果也就越準(zhǔn)確，但計(jì)算的工作量及所需資料也大大增加。分段的多少視具體情況而定。一般計(jì)算河段可取2~4km，且河段內(nèi)水位落差不應(yīng)大于0.75m。此外，支流匯入處應(yīng)作為上、下河段的分界。

圖1所示為天然河道中的恒定非均勻流，取相距為Δs的兩個(gè)漸變流斷面1和2，選0—0為基準(zhǔn)面，列斷面1和2的能量方程為

z1+=z2++Δhw

式中z1，v1和z2，v2分別為斷面1和2的水位和流速；Δhw為斷面1和2之間的水頭損失，Δhw=Δhf+Δhj。沿程水頭損失可近似的用均勻流公式計(jì)算，即Δhj=Δs，式中為斷面1和2的平均流量模數(shù)。局部水頭損失Δhj是由于過水?dāng)嗝嫜爻套兓鸬?，可用以下公式?jì)算：

Δhj=（－）

式中為河段的平均局部水頭損失系數(shù)，值與河道斷面變化情況有關(guān)。在順直河段，=0；在收縮河段，水流不發(fā)生回流，其局部水頭損失很小可忽略，取=0；在擴(kuò)散河段，水流常與岸壁分離而形成回流，引起局部水頭損失，擴(kuò)散越大，損失越大。急劇擴(kuò)散的河段，可取=－（0.5~1.0）；逐漸擴(kuò)散的河段，取=－（0.3~0.5）。因擴(kuò)散段的v2<v1，而式正值，故取負(fù)號(hào)。

將Δhf和Δhj的關(guān)系代入能量方程得

z1+=z2++Δs+（－）⑴

上式為天然河道水位一般計(jì)算式。

如所選的河段比較順直均勻，兩斷面的面積變化不大，兩斷面的流速水頭差和局部水頭損失可略去不計(jì)，則上式可簡(jiǎn)化為

z1－z2=Δs⑵

利用式⑴或式⑵，即可進(jìn)行河道水位的近似計(jì)算。

3河道水位的計(jì)算方法

㈠一般河道水位計(jì)算——試算法

計(jì)算天然河道水位，應(yīng)已知河道通過的流量Q，河道糙率n，河道平靜局部水頭損失系數(shù)，計(jì)算河段長(zhǎng)度以及一個(gè)控制斷面的水位z2。若已知下游控制斷面水位z2，則可由向上游斷面逐段推算，此時(shí)與z2有關(guān)的量均屬已知。將式⑴有關(guān)的已知量和未知量分別寫于等號(hào)兩邊，則有

z1++－Δs=z2++

式中v=，代入后有

z1+－Δs=z2+

上式等號(hào)右邊為已知量，以B表示，左邊為z1的函數(shù)，以f（z1）表示，即得

f（z1）=B

計(jì)算時(shí)，假設(shè)一系列z1，計(jì)算相應(yīng)f（z1），當(dāng)f（z1）=B時(shí)的即為所求。通常將假設(shè)的3、4個(gè)z1值與相應(yīng)的f（z1）值繪制成z1~f（z1）曲線，如圖2所示。根據(jù)已知B值從曲線上查得相應(yīng)的z1值，即是所求的上游斷面水位。依次逐段向上推算，可得河道各斷面的水位。反之，若已知上游水位值z(mì)1，則從上游往下游逐段推算z2。

㈡圖解法

圖解法種類較多，現(xiàn)介紹其中較為常用的一種方法——斷面特性法。

利用簡(jiǎn)化公式⑵

Δz=Δs

令=（+）

其中K為特性流量，是斷面要素的函數(shù)，因

K2=

則⑵可改寫為

Δz=Δs（+）⑶

式中，A是水位的函數(shù)，即

=f（z）⑷

當(dāng)z=z1時(shí)，f（z1）=F1；z=z2時(shí)，f（z2）=F2。代入上式，則

Δz=Δs[f（z1）+f（z2）]=Δs[F1+F2]

根據(jù)水位資料，繪制上、下斷面的z~f（z）曲線。如圖3所示。假設(shè)河段上、下游斷面的水位為及，在圖3曲線上去aa’=z1，則oa’=F1；同樣，在曲線上去bb’=z2，則ob’=F2。過a作水平線交bb’于c點(diǎn)，則ab于ac之夾角的正切為

tgθ==

所以

Δz=tgθ（F1+F2）⑸

比較式⑷與⑸，得

tgθ=（n2Q2）Δs

因此，只要根據(jù)已知起始斷面水位，在曲線z1~f（z1）上取定a點(diǎn)，從a點(diǎn)作角度為θ=arctg（Δs）的射線，交曲線z2~f（z2）于b點(diǎn)，b點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為z2值。