浅析天然河道水面线计算中的几个问题
浅析天然河道水面线计算中的几个问题
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河流是地表水的重要组成部分，其研究和管理对于地表水资源的可持续发展具有重要意义。其中，天然河道水面线计算可以帮助科学家们更好地理解河流的形态特征，为河流研究和管理提供重要信息。本文旨在通过浅析天然河道水面线计算中的几个问题，以期帮助读者更好地理解天然河道水面线的计算过程。
一、关于水面线计算的基本原理
1.1 水面线是什么
水面线是指在某一特定时刻，由水流冲刷和侵蚀形成的河道的边界。它是一个定义特定时刻河道形态的重要指标，可以用来反映河道形态的动态变化。
1.2 水面线计算的基本原理
水面线计算是地理信息科学中一项重要的任务，其基本原理是通过测量或估算河流水位、河床变化和河流形态参数来估算水面线。河流水位估算是水面线计算的基本步骤，通常包括测量河流水位、应用水位公式、利用水文站数据和应用诸如ArcGIS等GIS技术来估算河流水位。估算完水位后，即可根据实际情况进行水面线计算，以得出具体的水面线。
二、关于水面线计算的几个具体问题
2.1 水位估算的问题
水位估算是水面线计算的关键步骤，但是它也存在一些问题，如因测量数据不准确而导致估算误差大、因数据来源不同而导致估算误差大、因数据来源不够充分而导致估算误差大以及因水文站分布不均匀而导致估算误差大。
2.2 水文参数的选取问题
在进行水面线计算时，要正确选取合适的水文参数，以保证获得准确的水面线。因此，选取合适的水文参数也是一个重要问题。一般来说，要正确选取合适的水文参数，应考虑到河流形态特征、水文特征、地形特征以及与水文相关的物理地理特征。
2.3 数据处理问题
在进行水面线计算时，还要处理大量的数据，如测量数据、遥感数据、DEM数据以及GIS数据。这些数据处理也是一个重要问题，因为不正确的数据处理会对最后的水面线计算造成很大影响。
三、总体考虑
从上述几个具体问题来看，天然河道水面线计算是一个复杂的过程，要正确获得准确的水面线，必须考虑到各方面因素：包括正确选取合适的水文参数、准确估算河流水位以及正确处理大量数据。各方应尽快开展相关工作，努力实施天然河道水面线计算，以促进河流资源的可持续发展。
百图天然河道水面线推算知识讲解 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
山区河道水面线和管涵漫水桥壅水计算探讨 摘要：在防洪规划和咨询类项目中对山区河道水面线和管涵漫水桥壅水的精确计算一直是一个重点难点。随着计算机技术的发展，人们在工程实践中对防洪规划工作的科学化、精细化要求越来越高，突出表现在面对一些比较复杂情况的水面线计算问题时提出了更高的精度要求。山区天然河道设计水面线和对管涵漫水桥壅水计算是江河堤防工程设计的重要依据，直接关系到堤防工程的规模和安全。 关键词：山区；管涵；漫水桥；水面线；壅水 一、山区天然河道水面线计算 (一)计算方法 山区天然河道水面线的计算，就是根据河道地形、断面资料、糙率、比降等资料，推求该河段某个断面处在某一流量下的水位，据此可连接出一条对应于该流量的水面曲线。山区天然河道水面线计算一般采用恒定非均匀流能量方程计算，其公式为： 式中：Zu、Zd分别为上、下游断面水位；Q为断面流量；△s为断面间距；Ku、Kd为上、下游断面流量模数， n为断面糙率，A为断面面积，R为水力半径；α为动能修正系数，与断面上流速的不均匀性有关，对流速不大的平原河道影响较小，一般取α=1；对流速较大的山区河流或急流险滩其α值应偏大，山区河流α=1.5～2.0；ξ为局部水头损失系数。计算的常用方法为试算法和图解法，由于计算机的普及和计算技术的发展，适用于计算机编程的试算法应用普遍。 (二)参数确定 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
W h g V Z g V Z ++=+222 112 22αα推求法计算天然河道水面曲线的局限性 和解决办法 ---暴雨洪水的水力学模型及其应用程序 张校正 （新疆水利厅 新疆乌鲁木齐 830000） 【摘 要】 天然河道水面曲线计算的‘推求法’使用中是有很多限制的，很多情况下不便应用，应该与‘比降法’配合使用，解决天然河道水面曲线计算问题。 【关键词】 天然河道 水面曲线 推求法 比降法 水力学模型 应用程序 2012年，暴雨洪水给我国很多地方造成了生命财产的重大损失，引起了防洪部门的重视，纷纷加大了防洪工程的投入。因而防洪工程的水力学计算，尤显重要。 怎样计算天然河道的水面曲线？应该不是问题，但一些设计单位确实出现过这个问题，问题是从使用推求法计算天然河道水面曲线时产生的。 在我国的有关防洪工程的规范中，大量的篇幅，是有关工程措施的规定，水力学计算部分内容很少，没有具体的公式。虽然规范没有详细的公式，但是在旧版的《水工设计手册》以及水力学教科书中，却有‘天然河道水面曲线’的详细论述和方法讲解。大家都是按照这些常规算法，解决天然河道水面曲线计算问题。新版的《水工设计手册》也有‘天然河道水面曲线的计算’的章节。武汉大学水利水电学院出版的《水力计算手册》中也有“河道恒定流水面曲线计算”章节。对于天然河道的各种水力要素的计算，有着详尽的规定。 上面所说的这些书中的方法是暴雨洪水的一种水力学模型，是一种一维静态的水力学模型，它就是所谓‘推求法’，是从已知水位推求未知水位的计算方法。本文从这个方法的使用过程中产生的问题，就暴雨洪水的一维静态的其它的水力学模型进行一些研讨。 《水利水电工程设计计算程序集》为天然河道的水力计算提供了两个程序，一个是“D-14A 推求法计算天然河道水面曲线程序”；一个是“D-14B 比降法计算天然河道水面曲线程序”。 一、D-14A 推求法计算天然河道水面曲线程序的使用情况 这个程序的方法，是求解下面的基本方程（过去叫做柏努立方程）：
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
天然河道水面线推算方法及基本参数的分析 天然河道水面线推算方法及基本参数的分析 天然河道水面线推算是河道防洪规划和整治建设工作的基础，是河道堤防工程设计的依据，水面线推算的合理性和科学性对水利工程的投资有直接的影响。本文主要介绍天然河道水面线的计算方法及基本参数的选取原则，为今后相关工程水力计算作参考。 标签：天然河道；水面线推算；基本参数分析 1、天然河道水面线计算公式 天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般沿程均会发生变化，水流一般为非均匀流。水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程，从下游向上游断面逐段推算水位，最终得出整个河段的水面线。基本方程式如下： 2、天然河道水面线计算中参数的确定 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。 2.1河道糙率确定 河道糙率是反应河流阻力的一个综合性系数，也是衡量河流能量损失大小的一个特征量，它是水流与河槽相互相互作用的产物。所以影响河道糙率的因素有河槽方面也有水流方面，但两者相互作用，相互影响，无明显的划分界限。 河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态、水位的高低变化等是主要因素。天然河道水面线计算糙率的确定主要有两种方法：一是有实测资料时，可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；二是无实测资料时可根据河道现状平面形态、河床组成、床面及滩地植被情况，参照《水力计算手册》和以往同类工程确定，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。 2.2起推断面与起推水位的确定
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。
浅析天然河道水面线计算中的几个问题 浅析天然河道水面线计算中的几个问题 ________________________________________________________________________ 河流是地表水的重要组成部分，其研究和管理对于地表水资源的可持续发展具有重要意义。其中，天然河道水面线计算可以帮助科学家们更好地理解河流的形态特征，为河流研究和管理提供重要信息。本文旨在通过浅析天然河道水面线计算中的几个问题，以期帮助读者更好地理解天然河道水面线的计算过程。 一、关于水面线计算的基本原理 1.1 水面线是什么 水面线是指在某一特定时刻，由水流冲刷和侵蚀形成的河道的边界。它是一个定义特定时刻河道形态的重要指标，可以用来反映河道形态的动态变化。 1.2 水面线计算的基本原理 水面线计算是地理信息科学中一项重要的任务，其基本原理是通过测量或估算河流水位、河床变化和河流形态参数来估算水面线。河流水位估算是水面线计算的基本步骤，通常包括测量河流水位、应用水位公式、利用水文站数据和应用诸如ArcGIS等GIS技术来估算河流水位。估算完水位后，即可根据实际情况进行水面线计算，以得出具体的水面线。 二、关于水面线计算的几个具体问题
2.1 水位估算的问题 水位估算是水面线计算的关键步骤，但是它也存在一些问题，如因测量数据不准确而导致估算误差大、因数据来源不同而导致估算误差大、因数据来源不够充分而导致估算误差大以及因水文站分布不均匀而导致估算误差大。 2.2 水文参数的选取问题 在进行水面线计算时，要正确选取合适的水文参数，以保证获得准确的水面线。因此，选取合适的水文参数也是一个重要问题。一般来说，要正确选取合适的水文参数，应考虑到河流形态特征、水文特征、地形特征以及与水文相关的物理地理特征。 2.3 数据处理问题 在进行水面线计算时，还要处理大量的数据，如测量数据、遥感数据、DEM数据以及GIS数据。这些数据处理也是一个重要问题，因为不正确的数据处理会对最后的水面线计算造成很大影响。 三、总体考虑 从上述几个具体问题来看，天然河道水面线计算是一个复杂的过程，要正确获得准确的水面线，必须考虑到各方面因素：包括正确选取合适的水文参数、准确估算河流水位以及正确处理大量数据。各方应尽快开展相关工作，努力实施天然河道水面线计算，以促进河流资源的可持续发展。
天然河道水面曲线计算问题 新疆水利厅张校正 在水力学教科书中，论述天然河道水面曲线计算的方法时，一般都是对河道相邻两断面列出伯努立方程，从已知断面水位，依次求解此方程，得出未知断面的水位，这些断面的水位的连线，就认为是河道的水面曲线。《程序集》中的D-14A就是按照这个原理编制的。 一、D-14A的程序功能 已知天然河道各横断面的地形点坐标及糙率，从起始断面水位开始，按照伯努里方程，逐段向上游或者向下游推算，求出各断面的水位。计算结果输出地形点坐标，绘出河道横断面图，标出水位，打印流量、平均流速值。 1，河床的糙率可以随地形点的不同而变化。 2，局部阻力系数可随不同河段选用不同值。 3，程序采用二分法，优选试算，从而加快了收敛。 二、D-14A的计算原理 1，水面曲线计算原理：
W h g V Z g V Z ++ =+ 222 112 22αα 如图示，根据伯努里方程： -------------(1) 式中： Z 1、V 1 -- 断面1的水位和流速； Z 2、V 2 -- 断面2的水位和流速； h W = h y + h j -- 断面1到断面2之间的水头损失； h y = j ×ΔL -- 沿程水头损失； j = V 2 /(C 2 R) -- 沿程摩阻坡度； V C ，R -- 断面1和断面2的平均流速、平均流速系数、平均水力半径； ΔL -- 两断面间的距离； h j =-ξ(V 12 /2g-V 22 /2g)—局部水头损失； ξ -- 河段的局部阻力系数， 在顺直河段及收缩河段ξ=0，
()0 22222121=??+??? ? ??--+-L j g V g V Z Z ξα() 022222121=??+??? ? ??--+-=L j g V g V Z Z K ξ α逐步扩散河段ξ=(0.3～0.5)， 急剧扩散河段ξ=(0.5～1.0)。 将(1)式移项： --------------(2) 方程 (2) 中，Z 1，V 1，α，ξ，ΔL 均为已知，采用二分法试算求解Z 2。 令： 设有Z ，使得K=0，则此Z 即为方程的解，用二分法求解。 二分法原理如下： Z=B 时，K=D ；Z=A 时，K=J ，现令Z=（A+B ）/2求出K 值 若K 〃D>0令B=Z ；D=K 若K 〃D<0令A=Z ；J=K
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
在EXCEL中实现恒定非均匀流水面线计算，首先要判断是哪类水面线。然后根据水面线类型及控制断面水深计算第二个断面水深。主要难点在1、断面面积计算(已经解决)，2、不同水面线类型之间的变化，3、试算的方法是否合理，4、程序的容错性优劣。 不过网上提供下载的较多，建议在网上下载一个得啦， 我发几句杂音 楼主所谓“变断面”其实是一个可大可小的问题，关键在与你怎么简化问题。 在EXCEL中实现恒定非均匀流水面线计算是可行的，通过变化湿周可以达到计算过水能力的要求进而推求水面线。 但是大家是否注意到，前提是恒定流，其实在天然河道的中是没有恒定流的，况且是变断面的，更加是“非恒定”的，我有个博士师姐搞非恒定流天然河道的三维水面计算，一段10几公里的河道，看上去不难，但我知道，，到她博士毕业，也没完全做好！ 楼主实在要，可以看看HEC-RAS，这个软件可能能满足你的要求！ 【请教】河道水面线的推求该帖被浏览了1075次| 回复了3次 现在需要推求一个河道洪水时的水面线，由于景观需要，在河道的一段需设置几个溢流堰（初步确定采用折线型实用堰），向大家请教，这种情况该如何推求洪水时河道的水面线呢？ 我也式这样想的 但是临界水深的位置怎么确定啊因为有水跃也有水跌 坡度为0.016 50m 0.012 100m 0.019 50m 0.016 500m 0.020 50m 谢谢大侠们指点一下 通过临界水深来判断我在推求过程众，水面会突变 如果用0.016的正常水深来推求的话，其实水面线就是把正常水深联起来评审的时候说这样不可以需要推水面线谢谢 请问一下河道雍水距离有计算公式没的 你的问题不在临界水深如何计算 而是在于没有一个明显的控制断面，那么推算的起始水深是多少就难以确定 所以首先要确定一个起算断面 起算断面给你两个方法 1是根据边界条件来确定，比如从缓坡到陡坡，那么交界处的水深＝该断面的临界水深 2是用分段试算法，可以任意假定“相当远”的一个断面的水深来计算 其理由在数学算法，具体你可以参考水工设计手册1-456页左边末尾的一段话 另外还有个问题就是，你底坡在变化，所以整个过程中，可能发生水跃或者水跌 而推算水面线时，算到水跃或者水跌前后，就最好停止 水跃的高度、长度等，根据其前后水面线的成果，作为边界进行水跃计算 个人看法，大家讨论～～呵呵 有变坡点怎么会没有控制水深？
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。
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
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。
探讨天然河道水面曲线计算方法 2012年的暴雨洪水给我国很多地方造成了生命财产的重大损失，引起了防洪部门的重视，纷纷加大了防洪工程的投入。因而防洪工程的水力学计算，尤显重要。 在我国的有关防洪工程的规范中，大量的篇幅，是有关工程措施的规定，水力学计算部分内容很少，没有具体的公式。旧版的《水工设计手册》以及水力学教科书中，有对天然河道水面曲线的详细论述和计算方法讲解。大家都是按照这些常规算法，解决天然河道水面曲线计算问题。新版的《水工设计手册》也有天然河道水面曲线计算的章节，武汉大学水利水电学院出版的《水力计算手册》中也有河道恒定流水面曲线计算章节。对于天然河道的各种水力要素的计算，有着详尽的规定。 上面所说的这些书中的方法是暴雨洪水的一种水力学模型，是一种一维静态的水力学模型，也就是所谓的'推求法'，是从已知水位推求未知水位的计算方法。本文从这个方法的使用过程中碰到的问题，就暴雨洪水的一维静态的其它的水力学模型进行一些研讨。 一、推求法计算天然河道水面曲线 该方法是求解下面的基本方程（即伯努利方程）： 这是一个在河道上解决非均匀流，从已知水位推求未知水位的方程。 在没有计算机的年代，这是一个繁琐的计算工作，旧版的《水工设计手册》详细的列出了它的計算方法。随着计算机的出现，很多技术人员，用计算机编程解决这个问题。但使用的结果却让人有些失望，大家为此困惑不解的是程序编制经过多次检查，又有成功的范例，为什么有些情况下就计算不下去，问题到底出在哪里呢？ 经过分析，本人认为这种方法用于水库回水曲线计算时，大都是对的，能得到满意的结果。但是用到一些山区河流，以及从没有发生过这么大洪水的河流，甚至季节性干涸的河流，就可能出现问题。原来，这个基本方程的使用是有条件的，它有3个前提： 1、计算的起始断面水深，必须来之有据，不能任意假定；