天然河道水面线计算的改进方法

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。

Wh g V Z g V Z ++=+22211222αα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）：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公式。

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：fan【】(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。

河道治理工程的改善措施分析随着经济的不断发展，水利建设事业也呈现日新月异的变化，各级政府对城市防洪、河道治理工作更加重视，明白了河道治理与城市经济的稳定发展是相对应的。

但由于河道管理工作在日益凸显的社会稳定中仍存在的质量管理问题，必须要在整体质量控制上进行相应的调控，搞好河道工程建设。

1 建设程序按照水利建设程序进行工程建设，主要包括：项目建议书、可行性研究报告、初步设计、施工准备（包括招标设计）、建设实施、生产准备、竣工验收、后评价等阶段。

河道管理过程中应在不违背法规的情况下对当地有关建设方面的方针政策进行有效的管理，改善工程的实施方式，并加强河道治理工程的建设融会贯通，灵活运用。

1.1 项目建议书阶段为了简化一定的建设程序，主要是在原河道的整治上进行治理，这样可以依据《水利基本建设投资计划管理暂行办法》第十六条规定，不用编制项目建议书，直接编制可行性研究报告并申请立项。

1.2 可行性研究阶段把好项目的投资规模。

编制一定的可行性的报告时，编制单位除了对勘测地点充分熟悉外，还应向了解现状的河道控制上进行两岸交通的灌溉、排涝等情况，严禁出现漏项、缺项或者是在实际的施工过程中再增加一定的投资项目。

1.2.1 简化审批手续根据新规范的要求以及新开项目的通知工作进行有效地调控，这样在改善工程质量的基础上来进行可行性研究，并在审批的基础上必须申请办理规划选址、用地的预审和环境的影响评价的审批过程的手续控制。

根据《关于农业基础设施项目规划手续办理意见的函》的解释，由于河道治理工程中的大部分河段都是在规划基础上实施的，这样在免于办理质量控制上进行调控的，也不需要办理一定的用地预审工作。

1.2.2 提前组建项目法人按规定，在可行性研究报告中应明确项目法人的组建方案，但为了更进一步地贯彻落实项目法人责任制，让项目法人对整个工程建设有个充分的了解，并能更好地管理工程建设。

建议在可行性研究报告编制前，就组建项目法人。

天然河道水面线计算的几种方法探讨作者：赵文丽来源：《城市建设理论研究》2012年第30期摘要：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中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）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。

=水文勘测>工程设计中天然河道水面线计算吴树煌,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) 1摘要2 天然河道水面线计算的方法及建议。

1关键词2 水面线;计算;建议中图分类号:TV131.4文章标识码:C文章编号:1009-0088(2008)03-0013-03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。

1流态为缓流的天然河道绘制其水面线所依据的基本方程式为恒定、非均匀缓变流的能量方程,其差分形式如公式(1)。

i-i f=v Esv L(1)式中i)计算分段纵坡;v L)计算分段长度(m);v E s)计算分段上、下游断面的断面单能量差;v E S=E sn-E sn+1=(h n+av n22g)-(h n+1+av n+122g)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。

i f)单位长度的摩阻损失。

近似按均匀流计算i f=v2c2R(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<h01时计算的水面线;Ò-Ò表示初始计算断面1-1假设水深hÒ1>h01时计算的水面线;1-1为初始计算断面,2-2、,,n-n、n+1-n+1等为从下游往上游其它计算断面的顺序编号;01、02,,0n+1表示正确水面线1-1、2-2、,,n+1-n+1等断面水力要素的下标。

水利工程河道治理问题及其优化措施随着社会经济的发展和人口的增加，水资源日益稀缺，河道的治理问题变得尤为重要。

目前，我国存在着许多河道治理问题，主要包括河道水流不畅、水质污染、河道的土壤侵蚀和生态破坏等。

为了解决这些问题，需要采取一系列的优化措施。

针对河道水流不畅问题，可以采取河道疏浚措施。

疏浚河道能够增加河水通行能力，减轻水流阻力，提高河道的排水能力。

疏浚可以通过清理淤泥、清除浮物和修复河道的方式来实现。

还可以通过河道岸线的整治、植物的引植以及岛屿的剪除等方式来增加河道的通行能力。

针对水质污染问题，可以采取污水处理的措施。

现代工业和生活中产生的废水会对河道的水质造成污染，因此需要对废水进行处理。

可以建设污水处理厂，对废水进行预处理、生物处理和化学处理等方式，降低废水中的污染物浓度。

还可以加强对污水排放的监测和管理，加大对违法排污行为的打击力度。

针对河道的土壤侵蚀问题，可以采取生态防护的措施。

河岸和河道周围的植被能够起到一定的保护作用，防止土壤侵蚀。

因此可以进行植被的引种和植被的恢复，提高植被覆盖率，增强土壤的抗侵蚀能力。

还可以采取保护性耕作和水土保持措施，减少水土流失，保护河道的土壤。

针对河道的生态破坏问题，可以采取生态修复的措施。

河道生态破坏主要包括河道生态系统的破坏和河道生物多样性的减少。

可以采取生态修复的方式，恢复生态系统的功能和结构。

可以进行湿地的恢复和修复工作，建立湿地保护区，保护珍稀濒危物种。

还可以加强对污染物的监测和管理，减少对河道生态系统的破坏。

水利工程中存在着许多河道治理问题，需要采取一系列的优化措施来解决。

通过河道疏浚、污水处理、生态防护和生态修复等措施，可以有效地解决河道治理问题，保护河道的水资源和生态环境。

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；2、相邻断面之间水流必须是渐变性质，不能有水跃；3、相邻断面距离不能太长，以满足方程的微分特性。

天然河道水面线推算方法及基本参数的分析作者：宗希宇范旭辉来源：《名城绘》2018年第06期摘要：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。

关键词：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一是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；二是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。

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。

阐述河道治理工程的优化措施1、河道治理工程存在的问题近些年，我国的河道治理工程具备了一定的规模，并且也多次开展了以河道整治为主要内容的大规模水环境整治工作，然而，在河道治理过程中其采用的水利措施具有一定的局限性，在治理过程中将河道与整体的生态系统割裂开来的现象严重，治理方法不当对于水环境造成极严重的负面影响，主要体现在：1.1 对水文情势的不利影响分洪河道是分担主河道洪水量的主要水道。

有闸控制分洪河道一般在洪水的分洪期对水文情势造成影响，而无闸控制分洪河道则在各个时期都对水文情势造成影响。

在洪水的分洪期，分洪河道将可能阻塞两岸低洼地区原有的排水系统出路，形成涝灾。

在河道遭遇洪水灾害时，扩挖河道和修筑护堤能够很好地提高泄流能力，保证涝水顺畅下泄，提高河道的防洪水位，然而，不合理地扩挖水道和修筑护堤可能会导致河道两侧地下水位下降过多，影响人们生活，也可能对其他引水工程造成负面影响。

节制闸工程在汛期行洪和非汛期蓄水时用来控制闸上的水位。

节制闸工程造成河道两岸一定范围内的地区水位增高，使得土壤盐碱化，或过度开发影响下游水用户对于用水的需求。

1.2 对水环境的不利影响分洪河道的水流主要来自于主河道，其水流的最终流入受纳水体，所以，分洪河道对于水环境的不利影响主要取决于主河道水质情况、污染源情况以及受纳水体自身的情况。

节制闸对于水环境的不利影响主要体现在：（1）节制闸关闭期间，闸上的水环境是封闭的、不流动的，这严重影响了水对于污染物质的降解能力。

（2）节制闸使得下泄水量减少，使闸下水流变缓，因此，若闸下的污染源较多，必然会对闸下的水质造成不利影响。

（3）当河道两岸地下水位较低时，河道水将会补给地下水，若此时河道受污染则必将污染地下水，严重影响当地居民的生活。

在河道治理工程中经常会进行施工导流来满足施工的需求，但是，在针对受污染的河道进行导流时，极可能将已被污染的水源导入到水质较好的河道中去，从而进一步影响河道流经地区的水环境。

一种天然河道水面线概化计算方法
顾立忠
【期刊名称】《广东水利水电》
【年(卷),期】2018(000)007
【摘要】从河道水面线计算求解过程中水力半径和糙率引发的问题出发,提出了一种新的概化河道断面方法,并对该方法进行了实例验证.验证结果表明该方法满足水文分析计算要求,计算结果合理可信.
【总页数】4页(P50-53)
【作者】顾立忠
【作者单位】广东省水利水电科学研究院, 广东广州 510635
【正文语种】中文
【中图分类】TV133
【相关文献】
1.天然河道水面线计算的一种改进方法 [J], 周斌;王义帮
2.非棱柱形河道恒定非均匀流水面线的一种数值计算方法 [J], 王维凤
3.天然河道水面线计算方法的改进 [J], 宿继成;曲少萍;胡湘
4.城市建成区复杂断面河道水面线计算方法探讨 [J], 陈杜锐
5.基于实例剖析小流域河道水面线的推求计算方法 [J], 刘学智
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