河道洪水流量过程线变化因素分析

《河道洪水流量过程线变化因素分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第三届黄河国际论坛论文集203河道洪水流量过程线变化圆素分析翟媛(清华大学水利系)摘要：本文通过理论分析和实例说明，强调影响河道洪水传播时间和洪峰流量衰减的因素，既有河道边界条件等外部因素，也有洪水过程自身的内部因素。建议在注重河道的外部影响因素之外，一定要重视洪水自身的内部因素。对于可以进行调控的洪水，要加强水库的优化调度，根据试验目标对进入下游河道的洪水过程进行塑造和优化。关键词：洪峰衰减洪水传播塑造洪水优化调度1问题的提出在进行河道洪水预报时，经常是根据上站的洪峰流量预报下站的洪峰流量，其中，下站的洪峰流量大小和峰现时间是两个最受关注的指标，这两个参数的精度高低对做好下游河段的防

2、洪减灾工作至关重要。但是发现，有不少人经常把一些河段各类洪水的传播时间和洪峰衰减率罗列在一起，不加分析进行比较，实在不合理。其实，下站洪峰流量和洪峰的传播时间的大小除了与河道边界条件、上站洪峰流量、洪水的泥沙有关系外，主要还与上站的洪水流量过程有关。为了有助于人们加强对洪水过程的认识，并运用其规律于生产，撰写此文，以供参考。2理论分析2．1洪峰流量的衰减变化根据马斯京根法流量演算公式，02=Col2+C1Il+C20l(1)式中且可以得出Co=(0．5At—kx)／(k一‰+0．5At)C1=(0．5At+kx)／(k一玩+0．5At)C2=(k一玩一0．5At)／(k一玩+0．5At

3、)Co+Cl+C2=120403=Col3+C112+C202=Col3+C112+C2(Col2+C1Il+C201)=Col3+(C1+CoC2)12+ClC211+C2C20l04=Col4+Cll3+C203=Col4+Cll3+C2[Col3+(Cl+CoC2)12+C1C2Il+C2C201]=Col4+(Cl+CoC2)13+(C1C2+CoC2C2)12+ClC2C2Il+C2C2C20l由以上可以看出，下断面某时刻的出流量，与上断面相应时刻及其以前时段的人流量有关，至于上断面各个时刻流量的影响权重大小，与系数有关。这些系数与河道边界条件有关。2．2洪峰流量的传播时间洪

4、水传播时间的计算方法主要有两种，一种是根据非恒定流连续方程推求洪水的波速，然后根据河段长度计算洪水传播时间；另一种是认为洪水波的传播速度近似等于断面平均流速，然后根据上下两个断面的平均流速和河段长度计算洪水传播时问。根据非恒定流连续方程可以导出：∞=V+A×dV／dA(2)式中，叫为波速；A为过水断面面积；V为断面平均流速。一般情况下，波速大于流速。对于复式河道，当洪水发生漫滩时，断面面积增大，流速减小，则波速小于流速。若洪水漫滩后河宽不再增加，随着流量增大，过水断面面积和流速同时增加时，波速又大于流速。根据谢才公式：V=C(RJ)“2(3)式中，c为谢才系数；R为水力半径；J为水面纵

5、比降。将曼宁公式C=n。1Rv6代人公式(3)，并用平均水深h代替水力半径R，可得：V=17,。1h2／3JⅣ2(4)可以看出，洪水传播时间与河床糙率、过水断面面积、平均水深、河道水面比降等因素有关。影响洪水传播时间的因素较为复杂，但概括起来可分为两种，即外部因素和内部因素。外部因素主要是河道边界条件的变化；内部因素主要包括人流的洪水过程以及洪水含沙量的大小等。2053实例分析3．1外部因素的影响对于大部分河流，随着社会经济的不断发展和人口的不断增长，人类活动范围增大，人与河争地现象严重。尤其是北方河流，由于常年小流量或干涸，河道被挤占，过水断面减小，河床糙率增大，致使河道变形严重，洪

6、峰流量衰减比例增大。洪水流速减小，传播时间增长。黄河下游花园口至高村河段，河道长189km，属于“地上悬河”，区间基本无水加入。该河段滩大人多，河道宽浅，人为活动影响逐年增大，致使洪峰流量衰减率不断增大，洪水的传播时间逐渐加长。根据每年的最大洪峰流量统计分析，20世纪60年代洪峰流量衰减率平均为4％，洪峰传播时间平均为28h；70、80年代洪峰流量衰减率平均为16％，洪峰传播时间平均为38h；90年代洪峰流量衰减率平均为26％，洪峰传播时间平均为42h，最长传播时间达103．5h。当然，造成同一河道洪峰流量衰减率逐渐加大，传播时间逐渐变长的原因，正如前面所述，因素较多，既有内部因素，也

7、有外部因素，但总体上来讲，河道边界条件这一外部因素的变化起到了重要作用。3．2内部因素的影响所谓洪水内部因素，主要是指洪水的流量级和洪水过程，以及洪水所含的泥沙。洪水流量级的大小主要是影响过水断面面积和水深，从而改变了对水流影响的外部条件。洪水含沙量及其颗粒级配不同主要是影响了水流自身的密度，本文暂不考虑。这里主要分析在相同外部边界条件下，不同的上游人流洪水过程对下游断面形成的洪水过程的影响，包括洪峰流量的衰减和传播时间。对于同一河段，河床纵比