河道水位流量关系曲线和水面线的设计计算

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1、第1期广东水利水电No.12008年2月GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERFeb2008编者按:作者曾在本刊2005年第6期发表了《矮堰淹没出流过流能力计算—工程水利学几个问题之一》，从水力学的基本方程—能量方程出发，分析了现矮堰淹没出流过流能力计算习用方法中存在的问题及原因，提出了较准确计算方法的建议。本文属作者在工程水利学研究方面的系列之作，指出现行水面线和水位流量关系曲线设计计算方法存在的问题，并提出改进建议，值得有关工程技术人员借鉴。河道水位流量关系曲线和水面线的设计计算—工程水力学几个问

2、题之二茹建辉(广东省水利厅，广东广州510635)摘要:该文通过对水文实测资料、试验资料和河道变化规律的分析，指出现行水面线和水位流量关系曲线设计计算方法存在的问题，提出用水位流量关系可能值设计的概念和一些计算方法的改进建议，供工程技术人员参考。关键词:水位流量关系;可能值设计;水面线;倾料分割;实测断面修正中图分类号:TV133文献标识码:A文章编号:1008-0112(2008)01-0001-07水工建筑物下游水位流量关系和河道水面线的设道部分淤高，“绳套”位置较高;当该次洪水历时较长和计计算，是几乎所有涉水的水利水电工程设计都

3、需解决总量较大，“绳套”的张开度较小;反之则张开度较大。的课题，是保证工程设计安全和经济合理的重要前提。如果只分析较低水位部分的水位流量关系，会发现这是由于水工建筑物下游水位流量关系和河道水面线确定在一定范围内的无确定相关关系的点群，规律性更差。失当，导致工程局部破坏甚至危害主体建筑物安全等事图1为海南龙塘水文站在20世纪70年代的3次水位故经常发生。较完整地了解水位流量关系和河道水面流量过程线，由图1可见，因20世纪70年代该水文站线的特性以及它的可靠计算和选用方法，最大限度地减所在河段的河床相对稳定，“绳套”位置变化不大;这几少乃

4、至防止由此造成工程事故或浪费，应当是水利工程次洪水总量不大，“绳套”的张开度小、位置亦较低。技术人员必备的技术素质。本文的讨论仅限于河道中无明显的急滩和跌水的缓流河段。11月{刻目洲}，’1天然河道水位流量关系的特点及其应用、10一J、1，，U，0甲---一1978.10「，:匕岁严水文观测资料证明，河道中任何断面的水位与流量多对脚L关系，都不是单一曲线，而是一多值对应的曲线族。对尸‘同一场洪水过程而言，在来水流量持续增加的涨水期，foi，;:夕r由于下游河道的槽蓄作用，使水位的升高滞后于流量的试尹增加，水位较低;而在来水流量逐渐减少

5、的退水期，同样护丫因下游河槽的作用，使水位的下降滞后于流量的减少。圈故对同一流量而言，退水段水位较涨水段高，每一次洪01自扣20003000400050006000Q/(m3s-})水过程的水位流量关系是流量与水位双值对应的“绳套”状曲线。“绳套”的位置和张开度不仅与该次洪水图1海南龙塘站20世纪70年代洪水的Q一z关系特性有关，还与前期水文条件有关。若前期发生过较大自20世纪最后的10多年中，由于河沙大量被开洪水，河槽刷深，“绳套”位置较低;当前期连续干旱，河收稿日期2007-12-26作者简介茹建辉，男，广东省水利厅原总工程师。·

6、1·万方数据2008年2月第1期茹建辉:河道水位流量关系曲线和水面线的设计计算—工程水力学几个问题之二No.1Feb2008采，有些河流河沙年开采量超过自然补给量10倍以上;和流量的关系，不能反映客观实际。笔者在分析图1的加上部分水土流失严重地区己受一定的控制，来砂开始水位流量关系曲线时发现，虽然其下游河槽较稳定，没减少，河床普遍下切，河道水位亦普遍降低。图2为广有明显的冲淤变化，但若以水深计算，其水位上、下包络东省水文局点绘的20世纪80年代中期以来，化州水文线的水深与中值曲线之差约为7%一9%。因此，即使站几次较大洪水过程的水位流

7、量关系的“绳套”。由图建筑物下游有可靠的水文实测资料，亦不能简单地用把2可见，自1991-2001年的10a间，化州水文站的水位这些资料综合为水位流量关系的单值曲线(例如用平均降低近2m，这是广东省江河普遍存在的现象。笔者在中值)，作为用于各种设计工况的依据。对消能设计尤1990年参加普宁市乌石拦河坝改建工程审查时，当地其是底流消能来说，此曲线水位偏高，不安全;对计算上技术人员己反映，榕江下游近年因河沙被大量采挖，河游防洪水面线来说，此曲线水位偏低，亦可能不安全。床下切，河道水位已下降且仍在发展，要求将根据实测如果所研究的断面下游的冲

8、淤变化仍处于发育过断面推算出的下游水位流量关系曲线降低2m作为设程，以图2为例，除需用已有资料分析出下游河道下切计依据，但当时大家对过量采砂引起河槽下切和水位降的变化趋势和水位流量“绳套”曲线下降的极限位置低的趋势未有足