天然河流水面线计算表
天然河流水面线计算表 ( 由上游往下游计算 )
流量模数K 1=A 1R 12/3 /n 1
单式断面动能修正系数 α 1=1+3ε 2-2 ε3
A 1
X 1
R 1
n 1
K 1
备注
C 1
ε 1
α 1
面积 (m2)
湿周 (m) 水力半径
糙率
(m 3
/s)
谢才系数
1/2
(m)
(m /s)
说明; α 流速不大的平原河段影响不大，单式断面较复式断面小，山区河流较平原河流大，断
ζ
河槽急极扩大- 0.5~-1 、河槽逐渐扩大 ，方头墩 0.35 、圆头墩 0.18 、长宽比均为 4、若是长宽 E1=E2时，试算值正确。
s 河段长度应沿相应流量和水位河床深泓线量取，原则上 1~4倍河宽范围内。
已知 试算
天然河流水面线计算表 ( 由下游往上游计算 )
流量模数K 1=A 1R 12/3 /n 1
单式断面动能修正系数 α 1=1+3ε 2-2 ε3
A 1
X 1
R 1
n 1
K 1
备注
C 1
ε 1
α 1
面积 (m2) 湿周 (m)
水力半径
糙率
3
谢才系数 (m)
(m /s)
(m 1/2 /s)
说明; α 流速不大的平原河段影响不大，单式断面较复式断面小，山区河流较平原河流大，断
ζ
河槽急极扩大- 0.5~-1 、河槽逐渐扩大 ，方头墩 0.35 、圆头墩 0.18 、长宽比均为 4、若是长宽 E1=E2时，试算值正确。
s 河段长度应沿相应流量和水位河床深泓线量取，原则上 1~4倍河宽范围内。
已知 试算
天然河流水面线计算表
)
前断面
复式断面动能修正
α 1=1+3ε2-2ε3系数α1=( Σ A1 ) 2Σ前断面能量E 1=Z1+α1 v12/ （2g)
(K 13/A 12)/( Σ K1) 3
备注α 1备注Z1Q v 1g单式断面E1 复式断面E1
145
(m)前断面流前断面流
3
速(m/s)
速(m /s)重力加速
(m) 2(m)
度(m/s)
大，断面特变水流近似堰流河段可达 2.1 左右，平原河流 1.15~1.5 ，山区河流 1.5~2.0 。墩0.18 、长宽比均为 4、若是长宽比大于 4则值应有所增加，支流汇入时0.1 ，弯道时 0.05.
)
前断面
复式断面动能修正
α1=1+3ε2-2 ε3系数α1=( Σ A1 ) 2Σ前断面能量E1=Z1+α1
v12/ （2g)
(K 13/A 12)/( Σ K1) 3
备注α 1备注Z1Q v 1g单式断面E1 复式断面E1 1138
1138
前断面流前断面流重力加速(m)
速(m/s)(m)
速(m3 /s)度(m/s 2)
大，断面特变水流近似堰流河段可达 2.1 左右，平原河流 1.15~1.5 ，山区河流 1.5~2.0 。墩0.18 、长宽比均为 4、若是长宽比大于 4则值应有所增加，支流汇入时0.1 ，弯道时 0.05.
前断面水力坡降流量模数K2
=A2R22/3 /n 2
22
J1=Q/K 1
备注J1备注A2X2R2n2K2备注
面积 (m2)湿周 (m)水力半径糙率(m3 /s)
(m)
前断面水力坡降流量模数K2
=A2R22/3 /n 2
22
J1=Q/K 1
备注J1备注A2X2R2n2K2备注
面积 (m2)湿周 (m)水力半径糙率(m3 /s)
(m)
单式断面动能修正系数α2=1+3ε 22-2ε
3
2
C2ε 2α2备注谢才系数
1/2
(m /s)
单式断面动能修正系数α2=1+3ε22 -2 ε
3
2
C2ε 2α2备注
谢才系数
(m1/2 /s)复式断面动能修正系
数α2=( Σ A2 ) 2Σ
(K23/A 22 )/( ΣK2) 3
α2备注
1
复式断面动能修正系
数α2=( Σ A2 ) 2Σ
(K23/A 22 )/( ΣK2) 3
α2备注
1
1
后断面水力坡降
22
J2=Q/K2
J2备注
后断面水力坡降
22
J2=Q/K2
J2备注
平均水力坡
J=1/2(J 1+J2 )
J
平均水力坡
J=1/2(J 1+J2 )
J
后断面
水力坡降
平均流水头损失h f =J s 河槽扩大的局部水头损失h j =ζ桥墩阻力的j =
J=1/2(J 1+J2 )(v 22/(2g)-v12/(2g))ζ v12/(2g)
备注s h f备注ζv 2h j备注ζ
00
段距 (m)(m)系数前断面流
系数
(m)
速(m/s)
后断面
水力坡降
平均流水头损失h f =J s 河槽扩大的局部水头损失h j =ζ桥墩阻力的j =
J=1/2(J 1+J2 )(v 22/(2g)-v12/(2g))ζ v12/(2g)
备注s h f备注ζv 2h j备注ζ
1500
3500
段距 (m)(m)系数前断面流
(m)系数速(m/s)
阻力的局部水头损失h j =汇流的局部水头损失
弯道的局部水头损失
h j =0.1(v2/(2g)-2
ζv12 /(2g)2h j =0.05(v 12/(2g)+v22/(2g))前断面能量E1=Z2+α2 v2 /（
v12/(2g))
h j备注h j备注h j备注Z2
(m)(m)(m)(m)
阻力的局部水头损失h j =汇流的局部水头损失
弯道的局部水头损失
h j =0.1(v 22/(2g)-断面能量E1=Z2 +α2v 22/ （2
ζv12 /(2g)h j =0.05(v 12/(2g)+v22/(2g))
v12/(2g))
h j备注h j备注h j备注Z2 (m)(m)(m)(m)
天然河流水面线计算表
判断
能量E1=Z2 +α 2v22/（2g)+h f +h j E2 -E1单式断面E2复式断面E2备注单式复式
E2-E1=0时，试算值吻合要求
判断
能量
E1=Z2+α2v22/ （2g)-h f -h j E2 -E1单式断面E2复式断面E2备注单式复式
E2-E1=0时，试算值吻合要求
河道水面线推求及参数 选取方法 Last revised by LE LE in 2021
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
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，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，中间用空格隔开，空格多少不受限制，其中“点注释”可以省略。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 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 ? ? ?
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
沙河水面线推求过程 1.1 水面线计算理论基础 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 2 1w 2221V h V Z Z αα- ++= （1-1） 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(2 12 2g 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》 ，在收缩河段，一般局部水头损失系数ζ=0；在扩散<段，由于2V <1V ，所以ζ<0，其中在渐扩段， ζ取值-0.333，急扩段、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。 分段求和法计算时，应注意以下及点：第一，把已知水深的断面作为起始断面。第二，明渠中水流必须是恒定流，并且流量沿程不变。第三，渠道糙率系数n 沿程不变。 （2）河道糙率 沙河河道与滩地糙率虽然有所不同，但相差较小，沙河主槽0.027，滩地0.03
对水位影响较小，这里统一按0.027取值计算。推求中一律按河道糙率计算。 1.2 计算过程 本次计算从K0+000断面到K14+400断面，河道纵断面变化如图1-1，图1-2。 图1-1 河道纵断面图 图1-2 沙河河道图
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
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。
广东省吴川市城市防洪工程 初步设计阶段 洪水水面线计算书 ----------设计院 工程设计证书：--级1991178-sy 二00六年六月
鉴江及袂花江洪水水面线推算 一、基本资料 1)、断面资料 鉴江及塘尾河河道横断面为实测断面，断面间距180米~990米。袂花江河道横断面为实测断面，博茂减洪河8号断面以上为设计断面,8号断面以下为实测断面。断面间距为150米~1150米。 ２）、用糙率 鉴江干流及分洪河平均水深较深,河面较宽,分析确定鉴江干流糙率为0.027，塘尾分洪河糙率为0.03。袂花江及分洪河平均水深较深,河面较宽,分析确定袂花江糙率为0.03，博茂分洪河糙率为0.027。 二、洪潮组合方案的确定 1、鉴江及袂花江堤防设计标准为50年一遇。 2、洪潮组合采用《广东省城乡水利防灾减灾工程建设指引》中推荐的洪潮组合计算方法：“对于下游河口有洪潮遭遇组合的河道，考虑到洪潮遭遇的不同组合，受潮影响大小等，河道设计水面线可采用以洪水为主的设计洪水水面线和以潮水为主的设计洪水水面线的外包线作为成果。对以洪水为主的设计洪水水面线确定，可采用以常遇潮位（多年平均或五年一遇）为起推水位，用河道设计洪水洪峰流量推求。对以潮水为主的设计洪水水面线确定，则采用以设计潮位为起推水位，用河道常遇洪水（多年平均）洪峰流量推求。” 本次城防工程设计的洪潮组合根据上述原则，采用多年平均高潮位，遭遇50年一遇洪水水面线和50年一遇潮位遭遇2年一遇洪水
水面线的外包线作为设计成果。 三、鉴江洪水水面线推算 鉴江干流集水面积6320平方公里，干流河长231公里，境内河长46.3公里,河床坡降0.000374,塘尾河为鉴江干流的分洪河，全长3.1公里。 1、鉴江干流起推水位、流量的推求 1）鉴江及塘尾分洪河出海口断面起推潮位的确定 根据《广东省海堤工程设计导则（试行）宣贯材料》，鉴江的多年平均高潮位为2.52米，50年一遇高潮位为4.26米。 2)鉴江30#断面下游及塘尾河分流量的推求 采用广东省水利厅推荐的天然河道水面线计算程序HD-5进行水位及分流量的推求。 Ｉ、起推潮位为平均高潮位（2.52米）。 （一）鉴江干流30#断面下游水位～流量关系的推求 A）根据二○○四年湛江市水利水电勘测设计院编写的《广东省吴川市大岸1、2号水闸和大岸3号水闸水文分析报告》的计算结论，大岸1、2、3号闸，闸上最高设计闸排水水位为2.5米，低于闸下多年平均高潮位2.52米，因而本次从沙角漩河口采用2.52米潮位推求鉴江干流水面线，不考虑鉴西大岸闸的排水。 吴阳坝位于鉴江出海口上游19号断面处，此坝已经运行四十多年，残旧不堪，经吴川市水利局和湛江市水利局安全鉴定为四类坝，属拆除重建工程，初步规划在吴阳原坝址附近建深水闸，初步规划深
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。
4防洪评价计算 4.1水文分析计算 4.1.1防洪标准 1、河道防洪标准：根据《区防洪规划》，减河防洪标准为50年一遇洪水设计。 2、堤防工程防洪标准：减河堤防工程级别为2级，防洪标准为50年一遇。 3、给水管线防洪标准：根据国家《防洪标准》中规定：穿越和跨越有洪水威胁水域的输水、输油、输气等管道工程，应根据工程规模分为三个防护等级，其防护等级和防洪标准应按表6.5.1及所穿越和跨越水域的防洪要求确定。 表4-1 管道工程的等级和防洪标准 表4-2 管道穿越工程等级 根据表4-1和表4-2划分，本工程给水管线工程的防洪标准为50年一遇。 4.1.2设计洪水 根据防洪规划，新北关分洪闸50年一遇分洪流量为900m3/s，因
此，减河50年一遇设计流量为900m3/s。 表4-3 北关分洪枢纽不同等级洪水控制运用指标 4.1.3施工期洪水 本工程在非汛期施工，施工过程中采用分段围堰导流施工，因此需要计算施工期时减河的水面线。 施工期设计洪水采用减河10年一遇分洪流量，根据《区减河清淤整治工程实施方案》，北关分洪闸非汛期10年一遇分洪流量为106m3/s。 因此，本工程施工期设计洪峰流量采用106m3/s。 4.2洪水位计算 4.2.1运行期洪水位 本工程给水管线位于河底以下，项目建成后不占用减河河道过流断面。 减河已按照《区减河清淤整治工程实施方案》完成河道清淤整治，已达到20年一遇洪水不出主槽，50年一遇洪水漫滩不出堤的要求。项目运行期洪水位、流速采用《区减河清淤整治工程实施方案》中的水面线计算成果。 《区减河清淤整治工程实施方案》中水面线计算采用美国陆军工程兵团HEC-RAS河流分析系统和北京市水利规划设计研究院编制的