河道水面线推求及参数
选取方法
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设计洪水水面线推算
根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。
（1）水面线推算的基本公式
水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。
具体如下：
式中： 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速；
2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速；
j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失；
l R
C V
h f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221g
V g V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失； ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，由于断面逐渐扩大的ζ取值0.333，桥渡处ζ取值0.05~0. 1。
C ——谢才系数；
R ——水力半径；
α——动能修正系数。
（2）河道糙率
河道的粗糙系数受到河床组成床面特性、平面形态及水流流态、植物、岸壁特性等影响，情况复杂，不易估计，本工程河道基本顺直，床面平整，经过整治的河床粗糙系数可以采用《水工
设计手册》第一卷P1-404介绍的当量粗糙系数x N
xn
n ∑=1当 ；设总湿周x 的各组成部分1x ，
2x ，……N
x 及所对应的粗糙系数分别为n 1，n 2……n N 。 1糙率的选取
河道糙率影响因素有河槽方面也有水流方面。河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态的变化是主要因素。大洪水糙率小于小洪水糙率，若附近有大洪水资料时可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；若河道纵横断面于大洪水有较大变化时应在河道原貌的基础上反推糙率；反推糙率实际上小于实际糙率。无资料时可根据经验参照水力计算手册确定，偏重于安全考虑，在河道整治工作中糙率适当选小些，在防洪规划中适当大一些。
2起推断面与起推水位的确定
水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游，急流时选在上游，附近下游有水文站时以水文站为起推断面，依据实测水位资料分析不同标准洪水位，当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延。三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断
面近似的水位流量关系，从而确定起推断面水位流量关系。四是没有实测资料时，起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面，应由此修正起推断面的水位。五是当没有水文站或控制工程时，起推断面一般由河段末端向下游延伸一段距离，距离的长短与河道纵坡有关，当起推断面的水位较难准确确定或不能确定起推断面是否受下游壅水影响时，应进行敏感性分析，即假定起推水位变化时，若河段末端水位没有明显变化，说明起推断面位置相对合适，否则向下游重新选取。
3推算断面的布设
河道水面线应逐段推算，河道分段，推断断面布设原则：
一是尽可能使断面间的水力坡度无明显变化；二是当河流有支流汇入或流量分出等流量突变时，需在突变位置加设断面；三是当有桥梁，涵洞等壅水不大的河道建筑时，在该位置增设断面；四是当存在橡胶坝等建筑物时，坝上，下均增设断面；五是当河道形状有明显扩宽或缩窄等变化时，变化位置应增设断面。计算河段的长度，分段数量等，可根据河道的宽度，比降，河势变化确定。当河流比降大，断面窄，河道平面形状变化剧烈时，计算河段及断面间距应短些，反之应长些。
4纵横断面的修订
当有局部回流区和死水区时，要依据地形，历史行洪情况修正行水范围，提取有效过水断面，行水范围修正包括平面及纵向的修正。当断面布设河道急剧扩散段且下游又急剧收缩位置时，扩散部分形成部分死水区，此时应根据上下游河势提出平面上的有效过水断面。天然情况下河道纵断面比较平顺，但近年来采砂情况比较严重，河道变化比较严重，此时应根据上下游纵坡还原河道原貌，在此基础上推算洪水位。
5局部水头损失及壅水计算
天然河道水面线的局部水头损失，与水流形体周界变化的几何形状及水流形态有关，当过水断面突然变化较大，河道内有桥梁卡口等阻水时，阻水物改变水流形态较大，仅用局部能量损失公式来反映是不能满足需求的，其产生的壅水可采用水力计算手册中堰流及建筑物泄流等公式计算。6成果合理性分析
一是推算成果应与已有实例的水位成果匹配；二是将不同标准水面线成果绘在一张图中，高低标准水面线应协调，且不同标准水面线不应有交叉；三是水面线应比较平滑，不能存在明显转折或跳跃现象；四是河道没有明显的突扩或缩窄时，相临断面的洪水流速及过水面积不能明显突变。
某渠道水面线计算 水面线是指在水体或船舶上方的水面上形成的线条，通常表示河流、湖泊或海洋中的水位。水面线是地理学和海洋学中常用的一个概念，它对于研究水体的演化、水资源管理和水文气象预测等都具有重要意义。 水面线的计算方法有很多种，下面将介绍其中一种较为常用的计算方法。 首先，需要明确计算水面线的目的和依据。水面线的计算通常是为了确定水体的边界，并且要根据具体情况选择不同的计算方法。例如，计算河流的水面线可以根据河道的地形和历史水位数据来确定，而计算湖泊的水面线则需要考虑湖泊的地势和水域容积等因素。 其次，根据所选的计算方法，需要收集相关的数据。例如，对于河流的水面线计算，需要测量河道的地形和记录历史水位数据；对于海洋的水面线计算，需要收集海洋气象和海洋观测数据等。这些数据将成为计算水面线的基础。 接下来，根据收集到的数据，可以进行水面线的计算。常用的计算方法包括水文学方法、地形测量方法、水文学模型方法等。水文学方法主要是根据测量的水位数据，结合河道断面的地形数据进行计算；地形测量方法是通过测量地形，然后根据地势来推算水面线的位置；水文学模型方法是利用数学模型来模拟水体的运动和变化，从而得出水面线的位置。 最后，根据计算结果，可以画出水面线的轮廓图或进行数据分析。根据需要，可以将水面线与其他地理数据进行对比，以便更好地了解水体的演变和特征。
总之，水面线的计算是一项复杂的工作，需要综合考虑多种因素。不同的计算方法适用于不同的水体，而且计算过程中需要准确、全面地收集和处理相关的数据。通过水面线的计算，可以帮助我们更好地理解水体的形态和动态，为水资源的管理和环境保护提供参考依据。水面线的计算是地理学和海洋学研究中的重要内容，随着科学技术的不断发展，相信水面线的计算方法也会越来越完善和准确。
工程设计中天然河道水面线计算 水文勘测 吴树煌,华智敏,王文彬 (内蒙古水利水电勘测设计院,内蒙古呼和浩特010020) 摘!要!天然河道水面线计算的方法及建议。关键词!水面线;计算;建 议 !!天然河道水面线的计算多采用不计局部水头损失的能量方程(差分 形式)逐段推算,计算中常遇的问题是初始计算断面的选择及其水深的确定。当河段内或距离不远处设有水文测站时,当然应以其实测断面为初始计算 断面,可从实测水位流量关系确定其计算水深。但中小河流的许多河段没 有测站或测站距离较远,这种情况下,经多年实践,我院采取的计算方法是 将计算河段的最下端河段当做均匀流计算其水深,并作为最下游端初始计 算断面的水深,由下游往上游逐段计算河道水面线。并在多次计算过程中 认识到,即使初始计算断面水深有一定误差,推算若干段后,均可趋近正确。 对于上述认识,在此做简单的论证,提出其运用条件并对如何使各种水 面线计算更为准确提出一些建议。 avn+1 )2g 具有下标n和n+1分别表示各计算分段下游断面和上游断面的水力要素。 !if单位长度的摩阻损失。v
近似按均匀流计算if=2!!!(2 ) cR 2 2 图1符号及下述运算符号的下标说明:0-0表示计算河段正确的水面线; I-I表示初始计算断面1-1,假设水深h11
第一章天然河道水面线推算 百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道，又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道，也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况，还可以处理整条河道上，支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。 缓坡河道应从下游向上游推算，根据经验及《水力学》教材的介绍，当最下游断面的起始水位无法确定时，可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。陡坡河道应从上游向下游推算，根据经验，当最上游断面的起始水位无法确定时，可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。 实际工程中，一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况，此时应先画出河底的纵断面图。根据纵断面图，当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点，可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时，可假定该整条河道为缓坡，选择整条河道从下游向上游推算，若软件一直能进行推算，说明该段为缓坡；若软件不能进行推算，说明该段为陡坡。软件运行终止的断面，即为缓、陡坡的分界点，按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点，把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算 一、现状天然河道水面线推算 根据下式，即华东水利学院编《水力学》（1999年版）式9.9，采用分段试算法，精确推算水位。 第一步、准备现状横断面数据文件 数据文件为txt 格式，在excel 中整理数据时必须另存为文本文件（制表符分隔）类型的txt 文件。 原始横断面测量成果表的内容格式如下： 横断测量成果表中，桩号允许带“+”或“-”，但不允许有其它非数字文本，程序通过加减号来识别桩号。起点距即是累距，零点桩的起点距为0。每个点的数据占一行，包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项，中间用空 ? ? ? ? ? ? - + ? + + = + g v g v K l Q g v z g v z 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 ξ α α
天然河道水面线计算简析 摘要：河道整治、堤防工程设计中需要计算河道洪水水位，推算河道水面线，本文对河道水面线计算方法和公式作简单总结和介绍，并对计算结果合理性的分 析方法进行了描述。 关键词：天然河道；水面线；计算公式 1、天然河道水面线计算方法概述 在天然河道整治工程设计中，河道水面线的计算是关键的一步，推求水面线 的计算方法也很多，例如水深沿程变化的微分方程法、断面比能沿程变化的微分 方程法、水位沿程变化的微分方程法以及天然河道水面线计算系统等。这些方法 基本理论依据都是明渠恒定非均匀流渐变流一维平移流动能量平衡的微分方程， 在公式的推导过程中均有按其边界条件做了近似或技术处理，均有其边界条的局 限性。很多的水利工作者已经证明，对人工河道或水力参数变化不大相对规则的 天然河道，采用以上推算天然河道水面线的计算方法均能满足河道整治工程的精 度要求，但对于河道的过水断面极不规则、河床不断发生冲淤变化、沿程水力参 数变化较大的情况，建议采用天然河道水面计算系统分析计算水面线，这种方法 相对比较符合实际。 2、天然河道水面线计算常用方法 2.1 明渠 明渠均匀流公式是最基本、最简单的水面线计算公式，在工作中经常使用。 根据连续方程和公式，得到计算明渠均匀流的流量公式: 式中 Q—流量，m3 / s; n—粗糙系数; A—面积，m2 ;Ｒ—水流半径，m;i— 渠道比降。
明渠恒定均匀流公式必须具备以下条件:水流为恒定流、流量沿流程不变、渠道在足够范围内是顺直棱柱体槽、底坡是正坡、粗糙系数沿程不变、明渠段没有建筑物对水利的局部干扰。实际明渠中大量存在的是非均匀流，但是因为其计算简单，对于较为顺直、整齐的河段常按均匀流公式作近似解。 2.2 棱柱体明渠、天然河道 因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般均沿程改变，水流绝大多数是非均匀流。明渠恒定非均匀流方程，分析水深沿流程变化的方程和水位沿流程变化的方程，水深沿流程变化的方程主要用于分析棱柱体明渠非均匀流水面线的变化规律，在天然河道中，常用水位的变化来反映非均匀流变化规律。 对于棱柱体明渠，计算公式为: 式中△Es—流段的两端断面上断面比能差值;Esd，Esu—表示△s 流段的下游及上游断面的断面比能。 流段的平均水力坡度 J珋一般采用: 平均值用下式计算: 棱柱体渠道可将已知参数代入以上公式直接解出水面线，非棱柱体明渠则需要采用以上公式逐段试算计算河道水面曲线。 天然河道可视作非棱柱体明渠，采用非棱柱体明渠的计算方法来计算河道水面线。天然河道一般用水位的变化来反映非均匀流的变化规律更加方便，利用下式试算法即可计算天然河道水面曲线。计算的具体做法不同，但并没有本质上的差别。
小型河堤建设的水面线推求简述 小型河堤一般修建在县城或者县城以下场镇周边的河流两岸，在水面线推求上也力求简化、直观、安全。本文以璧山县高峰镇河堤工程为例，对小型河堤的水面线推求进而对沿程堤顶高程的计算进行简述。 一、工程概况 该堤防工程位于璧山县高峰镇场镇红水河河段，下游端起于高峰镇红水河河口，上游止于高峰镇孔雀桥处，设计河段全长1036m，拟建堤防沿河道右岸单面建设，堤线全长1012m。 本工程是高峰镇场镇防洪护岸工程，由高峰镇政府负责筹建和管理。该工程的建设，符合璧山县城镇总体规划和高峰镇场镇规划，具有显著的社会效益和经济效益。工程建成后使岸线变得平滑顺畅、岸坡稳固牢靠，对固化河道、稳定河势有积极作用，大大提高了场镇的防洪标准，将有效的保护河道两边场镇沿河商业门面、居户和企业等居民生命财产安全；改善和美化场镇周边环境，提升场镇的形象，促进地方经济的快速发展。 二、控制断面的选取 本工程下游末端有高峰红水河河口堰，该堰是高峰镇在红水河上的重要控制断面，在该堰下游附近仅有高峰红水河河口，高峰红水河河口位于高峰红水河河口堰下游30m，该桥对行洪影响很小，另外高峰红水河河口堰高较高为2.7m，因此高峰红水河河口回水对该堰行洪影响很小，故本次选取高峰红水河河口堰为控制断面。高峰红水河河口堰堰宽75m，堰高2.7m，堰顶厚度1.6m，由于此堰没有闸门，因此水流形态为堰流。 根据底坎的形状和厚度，堰流又可分为： (1)＜0.67，为薄壁堰流； (2)0.67＜＜2.5，为实用堰流，又可分为折线型和曲线型实用堰； (3)2.5＜＜10时，为宽顶堰流； (4) 10＜,为短渠水流。 其中，为堰顶厚度，为堰前水头(不包括堰前行近流速水头)，是从堰顶起算的水深。由于高峰红水河河口堰顶厚度=1.6m，根据堰流判断，此堰水流形态为实用堰流。根据高峰红水河河口堰的形状，为折线型实用堰，因此可作为控制断面进行水面线推求。
天然河道水面线计算的几种方法探讨 摘要：介绍了明渠恒定均匀流法、天然河道水面线系统、HEC-RAS软件及SOBEK软件4种常用的水面线推算方法，并对不同河道进行了水面线推算，然后对计算结果进行了对比分析。结果表明：对于坡度较小且沿程顺直、断面规整的河道，若下游起始水位对上游河道水位影响较小，则可用明渠恒定均匀流法进行水面线推算；若下游起始水位对上游河道水位影响较大，则可采用天然河道水面线系统进行水面线推算；对于断面不规整的缓流河道，水位推算结果大体呈天然河道水面线系统、HEC-RAS软件、SOBEK软件的趋势；对于急流河道，HEC-RAS软件推算的水位比SOBEK软件推算的水位偏高。 关键词：明渠恒定均匀流法；天然河道水面线系统；HEC-RAS软件；SOBEK 软件；水面线推算 Abstract: nullah constant uniform flow method, four kinds of water lines in the natural channel surface line system, HEC-RAS software and SOBEK software projection methods, and different river water surface line projections, then the calculation results of the comparative analysis. The results show that: if the downstream starting water level on the upstream river water level downstream starting water level For a slope smaller and straight along regular cross-section of the river, upstream water level of rivers, the available the nullah constant uniform flow method, the water line projections; greater impact, you can use the natural channel surface line system for the water line projections; sectional irregular slow flow of the river, the water level projection results in a substantially natural channel surface line> HEC-RAS software> SOBEK software trend; rapids river HEC-RAS software projected water level than SOBEK software projected high water level.Keywords: nullah constant uniform flow method; natural channel surface line system; HEC-RAS software; SOBEK software; surface line projections 前言 水面线推算是河道整治的基础工作，其推算结果直接影响到河道断面的规划设计，进而影响到河道整治的工程量和工程造价。按照弗劳德数(Fr)的不同，河道水流流态可分为三类：缓流(Fr1)和临界流(Fr=1)。平原河道水流一般为缓流，山区河道水流一般为急流，临界流只存在于局部河段。不同的流态有不同的水面线算法，开展不同条件下河道水面线计算方法的应用研究，对于河道水面线推算方法的合理选用、提高设计人员的工作效率都有很重要的作用。笔者对河道整治中经常采用的几种水面线推算方法进行了分析。 1 水面线推算的几种常用方法 1．1 明渠恒定均匀流法
4.6 洪水水面线 4.6.1计算公式 ⑴计算原理 天然河道的洪水大多属于不稳定流，水面线的计算可以近似地视为稳定流量以简化计算。稳定非均匀流按伯努利能量方程进行计算，即： j f h h g V Z g V Z +++=+222 1112 222αα 式中：Z 2、Z 1为计算段上、下游断面水位；V 2、V 1为计算段上、下游断面平 均流速，2α、1α为计算段上、下游断面的动能修正系数；h f 为沿程水头损失； h j 为局部水头损失。 在流量、控制断面水位和河段糙率确定后，即可由该式算出河道断面的水力要素。 ⑵主要参数的确定 根据一维水面线的计算公式，其关键在于沿程水头损失和局部水头损失的确定。 ①动能修正系数α α是以总流的断面平均流速V 代替过水断面上各点的点流速V i 来计算断面 的平均单位动能，为校正误差而引入的修正系数，理论上可按下式计算： A V dA V i A 33 ⎰=α 式中：V i 为断面单元流速（m/s ）；V 为断面平均流速（m/s ）；A 为过水面积。 α是个大于1.0的数值，其值取决于断面上流速分布不均匀的程度，流速分布越不均匀，α值越大。 ②沿程水头损失 水流在流动过程中，由于克服河床的阻滞作用，边壁的低流速层对高流速层
产生的阻力而消耗的能量，就是沿程阻力损失损失h f ，主要决定于均匀流的坡降， 可表示为： 23/42222A R L Q n L K Q L J h f === 式中：L 为计算段上下游断面间距（m ），K 为流量模数，R CA K =，一般采用22 21111K K K +=，K 1、K 2是上下两断面的流量模数；C 为谢才系数，y R n C 1=，n 为糙率，y 可取1/4～1/6。 由上式可知，欲求h f ，主要是确定糙率n 值，工程河段天然河道糙率根据河 道形态，河床组成及两岸植被情况结合，采用历史洪水反推糙率，未进行历史洪水调查段结合《天然河道糙率表》选定。 ③局部水头损失 局部水头损失即为河道的河床断面沿程不均匀引起的水头损失。局部阻力系数与河槽形态、收缩或放宽的比例以及水流情况有关，特别是在跨河桥梁河段特别明显，局部水头损失h f 可按下式计算： )22(2221g V g V h j -=ξ 式中：ξ为局部阻力系数。对于逐渐扩散段，取ξ=-0.3～-0.5；对于急剧扩散段取ξ=-0.5～-1.0；对于收缩段ξ=0。
河道水面线推求及参数 选取方法 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
设计洪水水面线推算 根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。 （1）水面线推算的基本公式 水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。 具体如下： 式中： 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速； 2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速； j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失； l R C V h f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221g V g V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失； ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，由于断面逐渐扩大的ζ 取值，桥渡处ζ取值~0. 1。 C ——谢才系数； R ——水力半径； α——动能修正系数。 （2）河道糙率 河道的粗糙系数受到河床组成床面特性、平面形态及水流流态、植物、岸壁特性等影响，情况复杂，不易估计，本工程河道基本顺直，床面平整，经过整治的河床粗糙系 数可以采用《水工设计手册》第一卷P1-404介绍的当量粗糙系数x N xn n ∑=1当 ；设总湿周 x 的各组成部分1x ，2x ，……N x 及所对应的粗糙系数分别为n 1，n 2……n N 。 1糙率的选取
河道糙率影响因素有河槽方面也有水流方面。河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态的变化是主要因素。大洪水糙率小于小洪水糙率，若附近有大洪水资料时可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；若河道纵横断面于大洪水有较大变化时应在河道原貌的基础上反推糙率；反推糙率实际上小于实际糙率。无资料时可根据经验参照水力计算手册确定，偏重于安全考虑，在河道整治工作中糙率适当选小些，在防洪规划中适当大一些。 2起推断面与起推水位的确定 水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游，急流时选在上游，附近下游有水文站时以水文站为起推断面，依据实测水位资料分析不同标准洪水位，当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延。三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断面近似的水位流量关系，从而确定起推断面水位流量关系。四是没有实测资料时，起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面，应由此修正起推断面的水位。五是当没有水文站或控制工程时，起推断面一般由河段末端向下游延伸一段距离，距离的长短与河道纵坡有关，当起推断面的水位较难准确确定或不能确定起推断面是否受下游壅水影响时，应进行敏感性分析，即假定起推水位变化时，若河段末端水位没有明显变化，说明起推断面位置相对合适，否则向下游重新选取。 3推算断面的布设 河道水面线应逐段推算，河道分段，推断断面布设原则： 一是尽可能使断面间的水力坡度无明显变化；二是当河流有支流汇入或流量分出等流量突变时，需在突变位置加设断面；三是当有桥梁，涵洞等壅水不大的河道建筑时，在该位置增设断面；四是当存在橡胶坝等建筑物时，坝上，下均增设断面；五是当河道形状
第一章 天然河道水面线推算 本软件既可以处理单式断面的天然河道，又可以处理复式断面的天然河道。 第一节 天然河道水面线粗略推算 根据华东水利学院编《水力学》（1999年版）式9.18， ()23212K K K l Q z ++∆=∆ 采用分段试算法，逐段试算水位。 该公式适用于长距离顺直河道，过水断面宽度变化不大的情况，忽略了局部水头损失和流速水头。初步设计阶段也可用来粗略计算。 第一步、准备原始横断面测量成果表文件 原始横断面测量成果表的格式如下： 测量成果表中，桩号允许带“+”或“-”，但不允许有其它非数字文本，程序通过加减号来识别桩号。起点距即是累距，零点桩的起点距为0。每个点
的数据占一行，包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项，中间用空格隔开，空格多少不受限制，其中“点注释”可以省略。 用户需用Windows下的记事本软件（操作方法为：开始\程序\附件\记事本）把原始测量记录输入整理成测量成果表，并保存成文本格式的文件，也可以用excel软件整理，切记保存成文本格式的文件，或者利用“断面工具”下的“测量数据转为成果表”功能把原始测量读数（来自水准仪、经纬仪、全站仪）转换为横断测量成果表，详细内容，请参考用户手册第九章的内容。 友情提示：用户须注意应保证横断面的两个端点高出可能达到的最高水位，即横断面能够“盛着”洪水。 横断成果表举例如下（小清河部分数据）：
当从下游向上游推算时，断面1为最下游的断面，断面2为近邻断面1的上游断面，依此类推。 当从上游向下游推算时，断面1为最上游的断面，断面2为近邻断面1的下游断面，依此类推。实际应用中，若原始数据文件顺序与推算方向不一致时，可以利用断面工具菜单下的“横断成果表上下游颠倒”工具进行倒换。 第二步、整理河道要素文件 河道要素为文本文件，格式举例如下： 桩号左滩槽分界点编号右滩槽分界点编号 36+260 12 22 35+320 5 16 34+550 3 12 33+670 6 12 32+740 3 11 31+860 5 12 31+570 3 16 图1-1 复式断面河道示意图 其中：滩槽分界点见图1-1示意图，滩槽分界点编号为河道测量断面的端点编号，编号规则为：从左到右，按0、1、2、3、4……的顺序编号。可以利用断面CAD系统的统计点号工具，直接从断面图上统计出点号，保存成河道要素文件，即直接从图形上分滩分槽。具体操作方法如下：从“断面”菜单
天然河道水面线计算及合理性分析 【摘要】天然河道水面线计算问题一直是水利工程中一个十分重要的问题。科学合理的分析计算水面线是对水面线推求的基本要求。笔者在本文中结合对某条河流的水面线推求，对加强水面线计算的合理性进行讨论，对几种常用的水面线计算方法和计算软件进行说明。 【关键字】天然河道、水面线计算、合理性分析 一、前言 我国现阶段在水面线的推求和计算过程中，经常用到的方法有明渠恒定均匀流法、天然河道水面线系统等，常用的软件有MIKE 11和HEC-RAS，这些方法和软件都有自己的使用范围和特点，下面请和笔者共同来一探究竟。 二、天然河道水面线计算常用方法 明渠恒定非均匀流是一种流速沿程变化的流动，伴随着流速变化，水位或水深，过水断面面积等水力要素也将沿程变化。许多明渠非均匀流问题都可归纳为探求水位或水深的沿程变化规律，即求出函数z=z(s)或者h=h(s)的具体形式，其中s为流程坐标。这里所讲的明渠恒定非均匀流水深或者水位的沿程变化规律包括两方面的含义：一是水面曲线的定性分析，即探求水面曲线大致是什么形状的曲线，二是水面曲线的定量计算，即需要知道沿程的水深或水位。为解决这两个问题，首先必须建立描述水深或水位沿程变化规律的微分方程。 1、明渠恒定非均匀流法 明渠恒定非均匀流法是最基本的水面线算法，在断面规整的明渠中经常采用。其基本公式如下形式： 式中：Z1、Z2——上游断面和下游断面的水位高程 、——上游断面和下游断面的流速水头 ——动能修正系数； ——断面平均流速； 、——此河段水流的沿程水头损失和局部水头损失。
2、天然河道水面线系统 天然河道过水断面一般极不规则，糙率及纵坡沿程都有变化，明渠恒定均匀流法已不适用。天然河道水面线系统能较好地解决这一问题，在平原河道整治中运用较为广泛。该系统的优点是可直接读取断面资料，通过图形窗口划分断面滩槽，利于人机交互，从而提高水面线推算的工作效率。缺点是只能用于缓流河道，不能直接推算桥、坝等建筑物处的水位。 三、天然河道水面线计算参数设定 水面线计算中参数确定很重要，关系到计算结果的准确性，如糙率、比降均沿流程都有变化，而要准确确定参数，就必须尽可能的收集水文、泥沙、断面及河道地形等基础资料，包括历史洪水调查资料。 1、糙率确定。河道糙率是反映河流阻力的一个综合性参数，也是衡量河流能量损失大小的一个特征量，是水面线计算中一个关键性参数，取值的变化将对水面线成果影响很大。糙率与河流的水深、比降、河床质组成、断面几何形状、水流平面形态等诸多水力因素有关，同时河道沿程也在变化，同一河段水位不同也会变化。在实际计算中，如计算河段有水文站，我们可以借用水文站多年实测糙率资料分析出各河段糙率与水位、糙率与流量的关系曲线。没有水文站的河段，或根据计算河段实测水面线采用试糙法来确定糙率，或历史洪水调查洪痕用曼宁公式反推糙率，也可查相关资料的天然河道糙率表。 2、局部水头损失系数确定。关于河道的局部水头损失，一般对于逐渐收缩的河段，局部水头损失很小，可忽略不计；对于扩散河段，局部水头损失视扩散的急剧程度不同来选定，一般选用-0.3～-1.0。 3、起始水位的确定。由于大多数河道水流为缓流，河道控制断面设在下游，自下而上推算，起始断面应在设计河段的最下游。若起始断面恰好为水文站断面，可根据该水文站水位～流量关系曲线给定起始水位。若水文站断面在上游，可根据水文站水位～流量关系曲线结合河道比降初定起始断面水位，或用曼宁公式确定下游断面的起始水位。 四、对工程中常遇的水面线计算的建议 1、确定水库或枢纽工程淹没范围时河道天然水面线的计算 在对水库和枢纽工程淹没范围的河道进行天然水面线的计算时，其主要目的是确定回水曲线以及水面线的交点。要想对水库尾部的交接点进行确认，可以从库尾前往河的上游，如果上游的水面线正确，那么就能得出交点。根据河道水流的状态，可以选择不同的地点作为初始计算断面进行计算。当水流比较湍急时，适合选用上游河段的断面进行计算，依次向下计算，算出水面线的具体值。相反，当河道水流均匀时，就以坝址处的断面进行计算，通过假设一个水深值，然后不断向上游计算，得出水面线的具体值，可以忽略对其他分段的计算。
浅谈天然河道水面线推算要点及改进方法 摘要：天然河道水面线推算是河道整治与建设工作的基础，是江河堤防工程设计的重要依据，在堤防工程建设和整治中发挥着重要的作用。本文通过对天然河道水面线的推算的要点进行分析，并对水面线推算方法及改进进行探讨，以作实践参考。 关键词：天然河道;水面线推算;问题分析 水面线推算是天然河道治理防洪规划和水利工程建设中的一个重要的工作内容，水面线推算的合理性和科学性对水利工程的效益产生直接影响。然而，由于河道断面的不规则，河底坡降的不断变化，尤其是天然河道的水面线计算，是比较复杂的。天然河道的水流一般是非恒定非均匀流，河道中各种水力要素随时间的变化相对缓慢，可以认为天然河道在一定时间内是恒定非均匀流。在水利工程建设工作中，需要计算水面线时，经常计算不出结果或者计算的结果不合理，这时就需要我们掌握正确的水面线推算方法，根据天然河道恒定非均匀流水面线的计算公式，对天然河道水面线的计算前期的整理资料、划分河段、确定各参数进行计算，并指出水面线成果合理性和科学性。 一、天然河道水面线推算前期工作要点分析 1.1 准确收集地形资料 准确的计算水面线，要依赖于较为完整的河道地形资料，计算前要对地形资料加以分析以适应水面线计算的要求。横断面资料两岸高程应测到设计洪水位以上，水下部分应测完整，并要对断面资料加以分析，不是有效的过水面积如挖沙的深坑要进行断面修订。纵断面资料应包括沿程高中低水位的同时水面线，以便了解水流沿程变化情况，还应沿河段进行洪水调查。 1.2 计算河段的划分 水面线计算是逐段进行的，需要将计算河道划分为若干个计算断面，河道分段是否恰当直接影响水面线的计算成果，计算河段的划分应遵循以下原则： (1)每个计算河段内过水断面的形状、尺寸、糙率、比降等变化不应太大。 (2)在一个计算河段内上下游断面水位差不能过大，一般平原河流取0.2～1.0米，山区河 流取1.0～3.0米。 (3)每个河段内没有支流流入或流出，若河道有支流存在，在支流汇入或分出的河段处， 由于流量有变化，应在支流汇入或分出点前后加设断面，设的断面位置应使同一河段的流量沿程不变。由于支流的汇入或分出，将引起下游河段流量的改变，因此应考虑流量的变化。
设计洪水水面线推算 根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。 （1）水面线推算的基本公式 水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。 具体如下： 2g 2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= 式中： 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速； 2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速； j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失； l R C V h f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失； )22(2221g V g V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失； ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》 ，由于断面逐渐扩大的ζ取值0.333，桥渡处ζ取值0.05~0. 1。 C ——谢才系数； R ——水力半径； α——动能修正系数。 （2）河道糙率 河道的粗糙系数受到河床组成床面特性、平面形态及水流流态、植物、岸壁特性等影响，情况复杂，不易估计，本工程河道基本顺直，床面平整，经过整治的河床粗糙系数可以采用《水工设计手册》第一卷P1-404介绍的当量粗糙系数 x N xn n ∑=1当 ；设总湿周x 的各组成部分1x ，2x ，……N x 及所对应的粗糙系数分别为n 1，n 2……n N 。
1糙率的选取 河道糙率影响因素有河槽方面也有水流方面。河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态的变化是主要因素。大洪水糙率小于小洪水糙率，若附近有大洪水资料时可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；若河道纵横断面于大洪水有较大变化时应在河道原貌的基础上反推糙率；反推糙率实际上小于实际糙率。无资料时可根据经验参照水力计算手册确定，偏重于安全考虑，在河道整治工作中糙率适当选小些，在防洪规划中适当大一些。 2起推断面与起推水位的确定 水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游，急流时选在上游，附近下游有水文站时以水文站为起推断面，依据实测水位资料分析不同标准洪水位，当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延。三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断面近似的水位流量关系，从而确定起推断面水位流量关系。四是没有实测资料时，起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面，应由此修正起推断面的水位。五是当没有水文站或控制工程时，起推断面一般由河段末端向下游延伸一段距离，距离的长短与河道纵坡有关，当起推断面的水位较难准确确定或不能确定起推断面是否受下游壅水影响时，应进行敏感性分析，即假定起推水位变化时，若河段末端水位没有明显变化，说明起推断面位置相对合适，否则向下游重新选取。 3推算断面的布设 河道水面线应逐段推算，河道分段，推断断面布设原则： 一是尽可能使断面间的水力坡度无明显变化；二是当河流有支流汇入或流量分出等流量突变时，需在突变位置加设断面；三是当有桥梁，涵洞等壅水不大的河道建筑时，在该位置增设断面；四是当存在橡胶坝等建筑物时，坝上，下均增设断面；五是当河道形状有明显扩宽或缩窄等变化时，变化位置应增设断面。计算河段的长度，分段数量等，可根据河道的宽度，比降，河势变化确定。当河流
1、通过现状地形图划分横断数据 2、根据最低点主河槽定比降〔可分段〕 3、在平面图上拟治导线中线与边线〔内堤脚〕 4、将设计河底、中线、边线代入到生成现状横断面图中 5、形成整治后的河道断面〔设计横断面〕,其堤顶可略高些,方便水面线推算 6、统计/设置横断成果表初值 〔其纵横比例应当与原现状横断面生成时比例一致〕同时对稍后保存的文件默认或命名,回车结束 7、统计/统计保存横断线数据 选桩号/标尺/零点/左点/右点 回车结束,再回车进行下一断面 全部完成则可打开生成的TXT,查看 8、点击水力计算/单一糙率天然河道水面线/统计生成单一糙率河道要素文件 9、用excel打开刚生成的要素TXT文件,将流量和水位跌差值输入,并打开TXT查看 10水力计算/单一糙率天然河道水面线/单一糙率天然河道水面线推算 选择设计横断成果TXT文件和要素TXT文件,设置参数,推算水面线 使用前先设置百图文件夹为正在用的的文件夹 计算"2+700〞目录下的"设计横断成果06.22.TXT〞和"设计横断成果06.22_糙率要素.TXT〞两个文件,计算到2+700断面后停止,说明0+000～2+700为缓坡河道,2+800至3+528为陡坡河道.已计算出"设计横断成果
06.22_成果.TXT〞和"设计横断成果06.22_计算书.TXT〞两个文件. 计算截图如下： 桩号推算水位
水文水利计算 1 水文计算 1.1 流域概况 茶阳镇地处三条河流（汀江、小靖河、漳溪河）汇合之处，三条河流流域情况如下： ⑴汀江：汀江是韩江的主要支流，位于福建省西部，广东省东部，它发源于福建省宁化县南部山区武夷山脉的大悲山东麓，自北向南流经福建长汀、武平、上杭、永定、广东大埔等县。沿河先后有旧县河、黄潭河永定河、樟溪河、小靖水等主要支流汇入，于三河坝处于梅潭河、梅江汇合后注入韩江。韩江流经丰顺、潮汕平原，注入南海。 汀江流域集水面积11802km2，福建省境内集水面积10141km2，占全流域集水面积的85.9%，广东省境内仅占14.1%，干流河长328km，主要在福建境内，广东境内仅约40km。 流域内地势北高南低，河道狭窄。峰市以上盆地峡谷相间，平均坡降1～1.64‰，峰市至石下坝约6km间两岸悬崖峭峻，水流湍急，为峡谷段，平均坡降4.4‰。石下坝至茶阳河道虽然较开阔，但仍属“U”型河谷，茶阳以下才逐渐开阔。 流域内平原约占3%，丘陵占5%，而山地则占92%。流域内植被盖和水土保持一般尚好。 ⑵漳溪河：漳溪河，又名大靖河。属于汀江一级支流。发源于福建永定县东华山，流至大埔县的西河区上黄砂车上村后称为漳溪河。沿程经过西河区的上黄砂、下黄砂、漳北、漳溪、车龙、黄塘乡和茶阳镇的梅林、角庵等乡村，到茶阳镇穿过仙基桥流入汀江。总集雨面积825平方公里，大埔境内165平方公里，河流长度87公里，大埔境内32公里。河床比降0.419%，河面宽50-100米。1996年前，漳溪圩以下原可通小木船，由于自然情况的变化，河床日高，水量渐少，而且沿河多级筑坝，兴建水电站和水轮泵站，障碍通航，加上公路畅通，已经不再通船。