马斯京根法洪水演算总结 河道洪水演算的方法很多，主要分为两类，一是以圣维南方程组为基础的水力学方法；另一类是以水量平衡方程和槽蓄方程为基础的水文学方法。水力学方法物理意义明确，但是需要详细的河道形态、糙率、比降资料。水文学方法重点考虑水文要素之间的联系，能很好模拟洪水在河道内的主要特征，简单实用，可操作性强。 水文学的河道洪水演进方法主要有：马斯京根法、线性回归法、汇流系数法、特征河长法、滞后演算法等，其中以马斯京根法应用最为广泛。马斯京根法计算简单、快捷，对河道地形和糙率资料要求低，在一般的河道洪水演算中效果较好。马斯京根法可分为线性和非线性两类，求解的参数估计方法包括试算法、最小二乘法、矩法、最小面积法和遗传算法等。 1．线性回归法 基于水文学方法和线性汇流叠加原理，建立了河段下断面某日演算流量与上断面多日流量的相关关系: 1 ,1,1,11()n S S S S S S S S t i t i t t t i Q Q L W R α++++-==--+∑ (1) 11n i i α ==∑ (2) 式中：t S Q 为s 断面t 时段断面平均流量3/m s ；i=0,1,…,n 为系数个数；i α为线性组合系数；,1t S S L +为河段损失流量3/m s ；,1t S S W +为河段区间饮水流量3/m s ；,1t S S R +为河段区间加水流量3/m s 。 上述枯水流量演算方程的实质是建立河段下断面流量与上断面若干历史时刻流量以及河段引水、损失等因子间的多元线性关系，系数i α反映了对枯水流量演进规律的定量描述，式(2)为河段水量平衡约束方程。
线性回归法的基本原理是在保证河段水量平衡的条件下，建立演算河段下断面出流与上断面各日入流过程的相关关系。通过优化，能充分反映河段演进规律的演算系数。 2．汇流系数法 汇流系数法的实质是基于马斯京根线性运动波方程，根据上断面的入流过程(上边界条件)和T=0时刻的流量沿程分布(初始条件)，通过连续应用运动波演算方程推求下断面的出流过程。对于任何一个复杂的入流过程，可以用单位脉冲序列和延迟单位脉冲序列进行离散化表达。由于线性差分方程满足叠加原理，任何一个复杂的入流序列所形成的出流序列都可借助于单位脉冲序列和汇流系数进行计算，因此只要求得连续演算情况下的汇流系数，应用运动波演算法即可推求下断面出流过程。 汇流系数法将演算河段等分为n 个子河段，假定每个子河段的马斯京根参数一致，用马斯京根法连续进行n 次演算，得到河段下断面出流过程。汇流系数法缩小了演算河段长度和演算时段，从而接近马斯京根流量演算法的基本假定，演算效果有所改善。 3．马斯京根法 3.1线性马斯京根法 天然河道中洪水波的演进与变形可用圣维南方程组表示，以槽蓄方程代替复杂的动力学方程、以水量平衡方程代替连续方程。马斯京根法将槽蓄量看作由柱蓄和楔蓄组成，在波前阶段，楔蓄量为正值，在波后阶段，楔蓄量为负值。用河段上、下两个断面的流量作参数，假定天然河道中的断面流量与相应的槽蓄量近似具有单值关系，建立蓄量方程： '[(1)]W K xI x Q Q =+- （3） 2021121Q C I C I C Q =++ （4） 00.50.5t Kx C t K Kx ?-=?+- 10.50.5t Kx C t K Kx ?+=?+- 20.50.5t Kx Kx C t K Kx -?+-=?+- （5） 012=1C C C ++ （6）
岸堤水库雨洪资源解析 使 用 说 明 书 二〇一五年六月一日 作者:文华 :******** :fblwh150@163. 目录 第一章概述 (3 第二章功能简介 (5 第一节功能特点 (5 第二节软件画面 (6 第三节运算功能 (7 第四节气象云图及气象雷达 (13 第三章数学模型 (14 第一节洪水模型 (14
1、瞬时单位线 (14 2、CAMMADIST函数语法 (15 3、CAMMADIST函数应用 (16 4、流域洪水错时叠加 (17 第二节洪水传播 (18 第三节泄量模型 (19 1、闸门出流 (19 2、推求水面线 (21 3、闸门泄量 (22 第四节调洪演算 (22 第五节控运案 (23 第四章扩展性设计 (23 第五章调洪实例 (29 第六章课目攻关概况 (30 第七章使用说明书 (31 第一节洪水预报 (31 第二节调洪演算 (33 第三节其他计算 (33
附件课题研发小组成员....................................................................... 错误!未定义书签。 第一章概述 控制和预见洪水,让洪水变为一种资源,实现科学预见、动态管理、合理利用,是本课题的研究对象。 科学控制洪水,真正能够对洪水运用自如,其首要问题是准确解析、及时预报,掌握洪水动态。但目前实际应用中,对水库防洪兴利控制运用,还仅限于依靠库水位的变化,结合下游河道的承受能力,试探性的调节洪水,这种洪水调整模式,具有较大的盲目性,理论面的支撑相对不足。 当前,各水库防汛主体单位,均制定了相应的《水库控制运用案》。如岸堤水库防洪调度图(图1,但这些案的编制和批复仅表现为粗线条和原则性的界定,是在进行大量假定的基础上进行编制的,应用中的可操作性相对欠缺,在实践中仅具有指导意义。 (图1 洪水调度控制案的编制,偏离实际应用,存在的突出问题,主要表现在以下几个面: 1、假定了降雨的空间分配是均匀的,即整个流域降雨分布是均等的。但实际降雨,特别是流域面积稍大的水库,降雨的空间分布几乎不可能是均等。 2、事先拟定了24小时降雨在1日各时段上的雨量分配。但实际降雨在时段上的分配,是个随机的不确定因素。 3、控制运用案的编制,起调水位为汛中限制水位,但实际降雨前的库水位,却几乎不可能恰巧是汛中限制水位。 4、所有闸门同开度启用,与实际控制运用也不相符。
第五章 河道洪水演算及实时洪水预报 河道洪水演算，是以河槽洪水波运动理论为基础，由河段上游断面的水位、流量过程预报下游断面的水位、流量过程。本文着重介绍马斯京根洪水演算方法以及简化的水力学方法。 5.1 马斯京根演算法 马斯京根演算法是美国麦卡锡(G . T. McCarthy)于1938年在美国马斯京根河上使用的流量演算方法。经过几十年的应用和发展，已形成了许多不同的应用形式。下面介绍主要的演算形式。 该法将河段水流圣维南方程组中的连续方程简化为水量平衡方程，把动力方程简化为马斯京根法的河槽蓄泄方程，对简化的方程组联解，得到演算方程。 5.1.1 基本原理 该法的基本原理，就是根据入流和起始条件，通过逐时段求解河段的水量平衡方程和槽泄方程，计算出流过程。 在无区间入流情况下，河段某一时段的水量平衡方程为 122121)(21 )(21W W t O O t I I -=?+-?+ (5-1) 式中：1I 、2I 分别为时段初、末的河段入流量；1O 、2O 分别为时段初、末的河段出流量；1W 、2W 分别为时段初、末的河段蓄量。 河段蓄水量与泄流量关系的蓄泄方程，一般可概括为 )(O f W = (5-2) 式中：O 为河段任一流量O 对应的槽蓄量。 根据建立蓄泄方程的方法不同，流量演算法可分为马斯京根法、特征河长发等。马斯京根法就是按照马斯京根蓄泄方程建立的流量演算方法。 5.1.2 马斯京根流量演算方程 马斯京根蓄泄方程可写为 Q K O x xI K W '=-+=])1([ (5-3) 式中：K 为蓄量参数，也是稳定流情况下的河段传播时间；x 称为流量比重因子； Q '为示储流量。 联立求解式(5-2)和(5-3)，得到马斯京根流量演算公式为
河道洪水演算 流域上的降水在流域出口断面形成一次洪水过程， 它在继续流向下游的流动过程中，洪水过程线的形状会 发生不断的变化。如果比较天然河道上、下断面的流量 过程线，在没有区间入流的情况下，下断面的洪峰流量 将低于上断面的洪峰流量；下断面的洪水过程的总历时 将大于上断面的总历时；下断面的洪水在上涨过程中， 会有一部分流量增长率大于上断面。即是说，洪水在向 下游演进的过程中，洪水过程线的形状，将发生展开和 扭曲，如图3－21所示。 水力学的观点认为：在河流的断面内各个水质点 的流速各不相同而且随断面上流量的变化而变化。在 上断面流量上涨过程中，各水流质点的流速在不断增 大，下断面流量和水流质点的流速也在不断上涨。当 上断面出现洪峰流量时，上断面各水流质点的流速达 到最大值。由于上断面各水流质点不可能同时到达下 断面，故下断面的洪峰流量必然低于上断面的洪峰流 量。在涨洪阶段，由于各水流质点流速在加大，沿程都有部分水质点赶超上前一时段的水流质点，因此在涨洪段，下断面洪水上涨过程中的增加率要大于上断面，即峰前部分将发生扭曲（如图3－2１），但下断面流量绝对值都小于同时刻的上断面流量。在落洪阶段，由于断面各水流质点的流速逐渐减小，沿程都有部分水质点落在后面，因而下断面的落洪历时将加大。但在下断面落洪期间，其流量一定大于同时刻上断面的流量。 即是认为在涨洪阶段，由于断面平均流速逐渐加大，后面的洪水逐渐向前赶，因而产生涨洪段的扭曲现象，落洪阶段，断面平均流速逐渐减小，后面的洪水断面逐渐拖后，因而拖长了洪水总历时。 马斯京根法流量演算 此法是1938年用于马斯京根（Muskingin）河上的流量演算法。这一方法在国内外的流量演算中曾获得广泛的应用。 对于一个河段来说，流量Q与河段的蓄水量S之间有着固定的关系，流量和河槽蓄水量之间的关系称为槽蓄曲线，槽蓄曲线反映河段的水力学特性。涨洪时河槽蓄水量大于稳定流时槽蓄量，落洪时河槽蓄水量小于稳定流时的槽蓄量，因此，在非稳定流的状态下，槽蓄量S和下游断面的流量间不是单值的对应关系。
楚江青山桥河段治理工程设计水文计算 基本资料 1、设计资料 1.1、流域概况 楚江是湘江一级支流——沩水上的一级支流，其发源于宁乡县扇子排，流经宁乡县青山桥镇、流沙河镇、老粮仓镇以及横市镇，在横市镇的金棋村和望北峰村交界处汇入沩水。楚江流域降水较充沛，产流较丰富。 楚江流域集雨面积416Km2，河长49 Km，河流平均坡降3.26?，多年平均径流量 2.57亿m3。本次楚江河流治理工程河段位于宁乡县青山桥镇，治理河段总长 3.76Km，治理河段终端以上流域面积116.04Km2（其中1+764断面以上流域面积65.71Km2），河段平均坡降2.68?（其中1+764断面以上平均坡降 4.4?）。 1.2、气象 气温：楚江流域地处亚热带季风性湿润气候区，受季风影响大。冬季多为西伯利亚干冷气团控制，气候干燥寒冷；夏季为低纬海洋暖湿气团所盘据，温高湿重。在春夏之交，常处在冷暖气流交替的过渡地带。锋面和气旋活动频繁，造成阴湿多雨的梅雨天气。据宁乡县气象局的资料分析，多年平均气温为16.8℃，日照时数1700小时，相对湿度80%，无霜期272天。 降雨：地表径流由于受降水、蒸发等气候条件、地质地貌、森林植被和河流等下垫面因素影响，时空分布上也相应的不够均匀。流域多年平均降雨量1362.3mm，年降水量主要来自降雨。每当春夏之交，冷暖气团相互交替，降雨剧增，因此4~7月份降雨集中，8~9月转入干旱季节，12月降雨最少。降雨年际分配也不均匀，一般年雨量的变差为2~3倍。 风速：流域多年平均风速为2.5m/s，最大风速因地而异。 1.3、径流 径流的分布与降雨的分布基本相似。该流域多年平均径流量为2.57亿m3。径流的年内分配也不均匀，流域的汛期一般为4~9月。 1.4、洪水 楚江流域洪水主要由降雨形成，洪水时空变化与暴雨特性一致。年最大洪水多发生于每年4~8月，其中5、6两月出现次数最多。 1.5、水文资料 1.5.1水文站，楚江干流水文站仅有18年实测资料，资料系列较短，无代表性。
2.4 洪水 2.4.1 洪水的暴雨特性、洪水成因、洪水的时空分布规律 流域地处副热带北缘，属山地温带湿润气候，是南北冷暖气流交绥要道，夏季受西风带天气系统的控制和副热带系统的影响，有时受两系统共同作用，锋面活动显著，降雨充沛，实测降水资料统计表明,流域年平均降水分布主要集中在5～10月,年最大暴雨发生在6月～8月居多。一次大的降雨过程多集中在一天内，主要降雨历时为8～12h 。 ##河洪水由暴雨形成．因流域地处南北冷暖气流交绥要道，每遇较强降雨均可形成一次洪水过程，如遇深厚的强冷空气入侵，便可导致大强度的暴雨，即可发生特大洪水，其洪水特征受暴雨强度和地形的影响，暴雨主要集中在5～10月，由于该流域暴雨强度大，河床坡降陡，洪水汇流时间短，致使洪水暴涨暴落。主要大洪水均系单峰,由于流域森林植被较好，河槽调蓄能力强，使得主峰段持续时间较长，峰型略胖。 2.4.2 设计洪水 1、计算依据及基本方法 依据GB50201～94《防洪标准》、SL252～2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》及工程布置，确定##三级电站等级为V 等，永久性水工建筑物为5级。次要建筑物为5级，##三级电站坝址处按10年一遇设计，50年一遇校核。电站厂房按30年一遇设计，50年一遇校核。 ##河流域##三级电站所在的##河流域位于##省水文气象分区第Ⅷ区，##河流域##三级电站坝、厂址设计洪水采用瞬时单位线法，地区小流域经验公式等方法计算，以互验成果的合理性。 2.4.3 采用小流域经验公式法推求设计洪水 1、暴雨经验公式法推求设计洪水 根据《##省暴雨径流查算图表》第Ⅷ小流域洪峰流量经验公式推算，其公式如下： βt m KH Q = 式中：m Q —相应频率的洪峰流量，m 3/s ；
河道治理防洪工程设计洪水计算简述 发表时间：2018-05-28T11:45:38.823Z 来源：《基层建设》2018年第7期作者：唐崇熙[导读] 摘要：随着水利工程建设不断的加快，相关项目的水准也在不断的提升，而项目的施工要求也越来越高，尤其是在防洪形式不断变化的情况下，水利工程防洪堤的施工和设计也有了更为严格的要求。河北省水利水电勘测设计研究院天津 300250 摘要：随着水利工程建设不断的加快，相关项目的水准也在不断的提升，而项目的施工要求也越来越高，尤其是在防洪形式不断变化的情况下，水利工程防洪堤的施工和设计也有了更为严格的要求。因此，水利工程应该贯彻落实理念政策，加强提高防洪堤设计的原则性和施工的技术性，另外施工要注重各个环节的控制管理，以及在设计过程中要做到全面的综合考虑。只有有效的提高了水利工程防洪堤的 施工质量和设计的合理性，才能从真正意义上实现施工效益和水准的同步发展。关键词：河道治理；防洪工程；防洪设计 1防洪设计的基本原则全面贯彻以人为本、人与自然和谐相处的治水新思想，遵循流域规划和防洪规划统筹兼顾、全面规划、除害与兴利相结合，促进生态环境改善，严格遵循照顾现状，立足长远的指导思想。防洪堤堤身的结构设计应经济实用、就地取材、便于施工与维护。堤身设计包括断面布置，填筑材料的碾压标准、堤顶高程、护坡与坡面排水、防渗与排水设施等。堤身设计要依据地基条件、河道运行宽度、水面比降等因素综合考虑，分段设计防洪堤形式，尽量避免一个防洪堤工程运用一种横断面形式一概而论。在设计堤身过程中充分考虑周边环境要求。 2防洪设计的具体措施 2.1驳岸的形式设计前期的现场调研及沟通协调非常重要，了解现场才能准确其景观定位。前期可以根据周边的环境及空间，对驳岸做一个简单的定位，确定驳岸形式及节点位置等。而如在防洪河道设计前介入景观设计而各相关部门专业将景观的因素考虑进去后再对河道进行设计，那么后期设计更能达到效果。城市防洪河道景观的设计与驳岸息息相关，根据不同驳岸形式做不同的设计。驳岸形式的话根据其景观生态性分为以下几种：（1）刚性挡墙。刚性挡墙主要是指生态性差的挡墙形式，这种形式安全性较高，占用空间小，但较为生硬，生态性差。这类挡墙大多通过后期用植物来做软化，或者结合灯光景墙，甚至下沉式的立面空间等达到最佳的景观效果；（2）结合型驳岸。用刚性的材料制造绿化空间，让植物融入到生硬的混凝土和石材中。如反滤混凝土砌块、棕榈石、格宾笼，甚至于生态混凝土等等，都在用现代技术去将植物融入到材料中，相依相存。这种形式不但生态，稳定性也很高；（3）生态型驳岸。生态型驳岸主要是指如草坡入水的方式，结合置石甚至于底部大量使用抛石形成自然的水面效果。但是这类型驳岸需要一定的条件，如需要较大空间、必须能够控制常水位等。否则洪水期与枯水期变化较大，植物可能被冲走或者河道底裸露杂草丛生。 2.2计算分析在任何设计中，计算分析都是设计过程中最核心的环节，只有准确的计算和分析，才能保证设计的质量和效果。而在防洪堤设计中，设计人员要对地形地质条件、地基承载力、荷载组合进行精准的计算和严格的分析，以此来保证防洪堤设计的严谨性和科学性。在实际计算测量过程中，防洪堤的主要荷载包括以下几个方面：至承台梁底的上部主动土压力作用在迎水侧、背水侧挡墙的垂直和水平力，两侧挡墙自重，框架梁自重，外挡土板自重，迎水侧挡墙的静水压力和浪压力，作用承台及拉梁上的填土自重。而由于设计水位出现机率不大，并且出现的时间也不长，并且防洪堤身所采用的黏土渗透系数也不大，所以，荷载组合可以按建筑物本身恒载组合作为计算荷载。设计是水利工程防洪堤建设中最核心的工作内容，防洪堤设计只有做好了工程规划和计算分析，才能有效的保证防洪堤工程顺利施工，进而也能保证防洪堤的施工质量和整体防洪效果。 2.3防洪堤横断面设计结合环境保护的有效措施在防洪堤横断面设计过程中要以防洪堤设计的相关规范为前提，结合现状，结合环境保护要求设计防洪堤。在保障防汛安全的前提下，创新设计思路，开放设计理念，综合考虑防洪与环保的深度结合，拓展设计视野，考察其他地区较为成熟的设计方案，引为己用。针对大部分防洪堤基础容易损坏的实际情况，设计防洪堤横断面基础时不可一味的要求深度，防洪堤横断面深度约大，施工难度越大，成本也会越高。河道汛期冲刷基础，汛期过后河床冲坑再次淤平，针对洪水特性，设计防洪堤基础当以“不被冲走”为目的，即使基础被冲出，裸露河床，只要其保存完整，防洪堤护坡可依旧保持良好。铅丝石笼，或者较大抛石可防止洪水冲走，且施工简易，维修方便。在抛石距离工地较远的下游河道，可浇筑不规整大块砼，抛于防洪堤基础部位。基础深度在保障最大冲刷深度不掏刷为主。针对防洪堤坡面宜垮塌的实际情况，可考虑用格槟笼铺设为防洪堤护坡。槟槟笼为软性材料，堤身塌陷，护坡依旧可保持完整性，由于槟槟笼有很好的透水性，无需考虑地下水对护坡的影响，防洪堤后坡面水土流失问题可考虑种植草木，防止水土流失。 2.4郊野型水系景观设计特点：水系两岸用地空间宽敞，周边主要为山体、农田、散布自建民居等，水系两侧绿地空间宽裕，为城市与郊区发展过渡区域；功能定位：城市生态格局、城市旅游、城市休闲游憩空间；发展策略：生态型水系两岸多为开发程度较低区域，生态基底良好，通过恢复自然原生型景观形式，丰富植物群落，维护生物多样性，布置生态休闲、娱乐空间，适当增加休闲旅游设施，营造城市周边生态休闲和旅游场所；主要措施：结合该类型水系两岸空间宽裕的优势以及生态驳岸的特点，建设结合性驳岸形式或生态型驳岸，植物种植形式以灌木和大草坪为主，且建设生态滞留带，保障郊野型水系水质，适当增加休闲旅游设施，建设城市郊野滨水公共绿地空间。结束语 在水利工程中，防洪堤是一个尤其关键的组成部分，其关系着人们的生命安全和财产安全，并且其对于整个水利工程项目的效益以及社会影响都有深远的作用。因此，在水利工程施工建设过程中，应该高度重视防洪堤的设计与施工，要结合防洪堤施工的难点和问题，制定出完善的规章制度，以此来提高施工的科学性和设计的原则性。只有保证了防洪堤的工程质量，才能使得防洪堤充分发挥出应有的作用，进而为国家和人民的生命财产安全提供保障。参考文献：