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河道水面线推求
篇一:天然河道水面线推求
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：
αV22αV12
（1-1） Z1?Z2??hw?
2g2g
式中：Z1、V1——上游断面的水位和平均流速；
Z2、V2——下游断面的水位和平均流速；
hw?hf?hj——上、下游断面之间的能量损失； hf?
V
22
CR
2
l——上、下游断面之间的沿程水头损失；
2
VV
hj?ζ(2?1)——上、下游断面之间的局部水头损失；
2g2g
，在收缩河段，一ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》
般局部水头损失系数ζ=0；在扩散<段，由于V2<V1，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。天然河道水面线推求。
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 沙河河道图天然河道水面线推求。
图1-3 河道局部横断面图、地形图
K1+600断面到K0+000断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0
。K3+200断面到
K1+600断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。K4+800断面到K3+200断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。K4+800断面到K5+600断面为渐扩段，局部水头损失系
数ζ=-0.333。K7+200断面到K5+600断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。。K8+000
断面到K7+200断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。K8+800断面到K8+000断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。K9+600断面到K8+800断面为渐扩段，局部水头损
失系数ζ=-0.333。K11+200断面到K9+600断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。
K12+000断面到K12+800断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。K13+600断面到K12+800断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。K14+400断面到K13+600断面为渐扩段，天然河道水面线推求。
局部水头损失系数ζ=-0.333。
以推求K0+800 断面水深为例。K0+00 断面水深已知，??1=61.45，Q=3000。
图1-4 K0+00过流断面
以K0+00断面作为起始断面。由河流横断面图1-2得：??1=1785，χ1=190.3。
??1=??=1.680672（1-2）
1
Q
R1=??1/χ1=9.3799（1-3） ??1=??11/6???=53.786 （1-4）
对K0+800 断面水深取值试算，最终计算结果为??2=61.59。
1
图1-5 K0+800过流断面
由河流横断面图1-3得：??2=2138.1，χ2=390.4。
??2=??=1.403115（1-5）
2
Q
R2=??2/χ2=5.47669（1-6） ??2=??21/6???=49.173（1-7） =0.5（??1+??2）=1.541894（1-8） ??
=0.5（R1+R2）=7.4283（1-9） ??
??=0.5（??1+??2）=51.479（1-10）
??2=0.0001（1-11） ??=???????=0.96615（1-12） ???=0.01438（1-13）
αV22αV12
H2?H1??hw??6.585（1-14）
2g2g
21
可以认为此时所取断面水位满足要求，否则重新取值试算，直到满足要求。
1.3 计算结果
图1-6水面线对比
结果：
表1-1 沙河设计水面线计算成果表单位：m
水面线计算推求
篇二:天然河道水面线推求
5.5.3设计洪水水面线推算
根据防洪设计标准及洪水分析，设计流量采用P=10%设计洪峰流量确定整治河道的治导岸线。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：
αV22αV12
Z1?Z2? ?hw?
2g2g
式中： Z1、V1 ——上游断面的水位和平均流速； Z2、V2 ——下游断面的水位和平均流速；
hw?hf?hj——上、下游断面之间的能量损失；
hf?
V
22
CR
2
l——上、下游断面之间的沿程水头损失；
2
VV
hj?ζ(1?2)——上、下游断面之间的局部水头损失；
2g2g
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
?xnn 当?1；设总湿周x的各组成部分x1，x2，……xN及所对应的粗糙系数分别
为n1，n2……nN。选用砂土及淤泥渠道n=0.030；砌石护面n = 0.030；草皮n = 0.030。本工程护坡基本为干砌块石及草皮，护底采用天然地层。根据水位情况可以计算出不同水位下的综合糙率为0.030。
（3）水面线计算成果
根据城市发展规划和河段所处的地理位置条件，确定河道横断面采用梯形断面型式。护坡类型共有草土体结合柳桩护坡、干砌石结合格栅石笼护脚护坡两种，护坡边坡均为1:2。结合上下游河床实际宽度和河道比降合理拟定断面底宽和纵向比降。为了不改变现有河势和水沙冲淤平衡，河道设计底坡尽量与天然河道底坡一致。
表5-1 治理段设计底宽及纵向比降分段统计表
N
根据清水沟的地形条件，按照控制断面侯汉公路断面（桩号4+365）、尹桥大沟（7+219）、清二沟（14+848）、新华桥水文站（24+400）、新渠渡槽（24+400）处的设计流量，从下游往上游逐段推算水面线。其中23+083~26+767段由于受到黄河洪水顶托作用，水位抬升，水面线需要进行修正。具体方法是：根据黄河50年一遇设计洪水位1118.30m作为起始控制断面，应用水面线推算的基本公式，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。计算出的设计洪水水面线加上0.6m的
堤顶超高即为堤顶高程，由于设计入黄口断面处黄河大堤堤顶高程1119.95m，本次设计的堤顶要和黄河大堤进行衔接，所以根据黄河大堤堤顶高程1119.95m对设计堤顶进行修正后，黄河50年一遇设计洪水位与清水沟入黄段设计水面线水位相同的位置，就是黄河回水的终点。用逐段试算法分别推求清水沟10年一遇、施工期（3~4月、9~11月）五年一遇设计洪水水面线。黄河叶盛段多年平均流量890 m3/s（1969年至2008年龙羊峡建库后），相应水位1113.15m，推算得清水沟入黄口设计渠底高程为1114.87m，因此不考虑黄河水位对施工期洪水的顶托作用。
计算成果见表5-2。
表5-2 清水沟设计水面线计算成果表 单位：m
河道设计断面水面线推求成果
篇三:天然河道水面线推求
河道设计断面水面线推求成果