无资料地区水文计算剖析Word格式.docx
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3.综合单位线法适用条件
综合单位线法指根据流域特征与单位线要素或参数之间的经验关系,由流域特征推求出单位线要素而求得的单位线。
流域自然地理特征一般指流域面积F,平均比降J等;
单位线要素一般指时段单位线的洪峰流量qm,洪峰滞时tp,单位线底长T,或瞬时单位线参数m1(=n.K)等。
一般先进行单位线的单站综合,然后进行单位线的地区综合,供推求无资料地区单位线应用。
适用于流域集水面积50km2以以上,流域坡度不大的小流域。
4.暴雨公式推求设计流量方法适用条件
《室外排水设计规范》(GB50014-2006)推荐的雨水流量计算公式:
Qs=qΨF(4.2.2)
式中:
Qs-雨水设计流量(L/s);
q-设计暴雨强度[L/(s·
hm2)];
Ψ-径流系数;
F-汇水面积(hm2)。
适用于城市区和城市规划区的河道设计洪水计算,原则上集水面积应小于1km2。
重庆市主城区(都市区)应采用重庆市城乡建设委员会2013年发布重庆市主城区暴雨强度修订公式:
(1)沙坪坝
1年≤P≤10年时:
(L/s•104m2)
10年<
P≤100年时:
(2)巴南区
(3)渝北区
其中:
P——设计重现期(年);
q——暴雨强度(L/s•104m2);
t——降雨历时(min)。
1.1.1.2暴雨强度修订公式适用范围
重庆市主城区暴雨强度公式适用范围见下图:
1.沙坪坝暴雨强度公式适用范围:
长江和嘉陵江之间的地区,包括沙坪坝区、渝中区、九龙坡区、大渡口区和北碚区嘉陵江以南部分区域。
2.巴南暴雨强度公式适用范围:
长江以南地区,包括巴南区、南岸区。
3.渝北暴雨强度公式适用范围:
长江和嘉陵江以北的地区,包括渝北区、江北区和北碚区嘉陵江以北部分区域。
1.1.2合理性分析
各频率设计洪水计算成果是否合理、可靠,需要对计算使用的基础资料、计算方法等进行可靠性、合理性进行分析,对计算条件与实际流域下垫面不符的应进行修正。
1.对资料的可靠性进行分析。
一般情况是本流域内的资料优于外流域的资料可靠,近期资料优于比远期资料,长系列资料优于短系列,实测资料优于手册概化后的成果。
2.方法的合理性分析。
主要分析水文计算流域降水、流域形态、流域下垫面、洪水特性与计算方法的适应性。
3.计算成果与就近已成工程设计成果分析比较,与已审规划成果分析比较,与防洪五线划定计算成果比较。
1.2规划河段水面线计算
1.2.1典型断面选择
1.起算断面选择。
原则选在水位流量关系基本单一有拦河建筑的选择拦河建筑物处,没有拦河建筑物河段选择河道规整顺直处。
2.控制断面选择。
平面上,应选择在河道明显弯道处;
立面上,应选择河道比降有明显变化的衔接断面处。
1.2.2计算河段长度
计算河段,应为规划范围内各条河流的干流河段。
计算河段长度应与规划河段长度基本一致,有必要时,可延长计算河段长度。
1.过境河流,进、出规划范围界之间的干流中心线长度为计算河段长度。
2.流入规划范围与其他河流汇合的河流,汇合口以上至规划范围界入口之间的干流中心线长度为计算河段长度。
1.2.3河道糙率确定
有洪水实测资料和调查洪水资料的,尽量通过计算推求;
没有资料的,按照规范查表取值。
详见“天然河道糙率表”、“滩地河道糙率表”、“渠道糙率表”。
天然河道糙率表
(1)单式断(或主槽)较高水部分
类型
河段特征
糙率n
河床组成级床面特征
平面形态及水流特征
岸壁特征
I
河床为砂质组成,床面较平整
河段顺直,断面规整,水流通畅
两侧岸壁为水土质或土砂质,形状较整齐
0.020-0.024
II
河床为岩板,砂砾石或卵石组成,床面较平整
两侧岸壁为土砂或石质,形状较整齐
0.022-0.026
III
1
砂质河床,河底不太平顺
上游顺直,下游接缓弯,水流不够通畅,有局部回流
两侧岸壁为黄土,长有杂草
0.025-0.029
2
河底为砂砾或卵石组成,底坡较均匀,床面尚平整
河段顺直段较长,断面较规整,水流较通畅,基本上无死水,斜流或回流
两侧岸壁为土砂,岩石,略有杂草,小树,形状较整齐
IV
细砂,河底中有稀疏水草或水生植物
河段不够顺直,上下游附近弯曲,有挑水坝,水流不顺畅
土质岸壁,一岸坍塌严重,为锯齿状,长有稀疏杂草及灌木;
一岸坍塌,长有稠密杂草或芦苇
0.030-0.034
河床为砾石或卵石组成,底坡尚均匀,床面不平整
顺直段距上弯道不远,断面尚规整,水流尚通畅,斜流或回流不甚明显
一侧岸壁为石质,陡坡,形状尚整齐,另一侧岸壁为砂土,略有杂草,小树,形状较整齐
V
河底为卵石,块石组成,间有大漂石,底坡尚均匀,床面不平整
顺直段夹于两弯道之间,距离不远,断面尚规整,水流显出斜流,回流或死水现象
两侧岸壁均为石质,陡坡,长有杂草,树木,形状尚整齐
0.035-0.040
VI
河床为卵石,块石,乱石或大块石,大乱石及大孤石组成,床面不平整,底坡有凹凸状
河段不顺直,上下游有急弯,或下游有急滩,深坑等;
河段处于S形顺直段,不整齐,有阻塞或岩溶情况较发育;
水流不通畅,有斜流,回流,旋涡,死水现象;
河段上游为弯道或为两河汇口,落差大,水流急,河中有严重阻塞,或两侧有深入河中的岩石,伴有深潭或有回流等;
上游为弯道,河段不顺直,水行于深槽峡谷间,多阻塞,水流湍急,水声较大
两侧岸壁为岩石及砂土,长有杂草,树木,形状尚整齐;
两侧岸壁为石质砂夹乱石,风化页岩,崎岖不平整,上面生长杂草,树木
0.04-0.10
滩地河道糙率表
滩地特征描述
平纵横形态
床质
植被
变化幅度
平均值
平面顺直,纵断平顺,横向整齐
土,砂质,淤泥
基本上无植物或为已收割的麦地
0.026-0.038
0.03
平面,纵面,横面尚顺直整齐
土,砂质
稀疏杂草,杂树或矮小农作物
0.030-0.050
0.04
砂砾,卵石滩,或为土砂质
稀疏杂草,小杂树,或种有高秆作物
0.040-0.060
0.05
上下游有缓弯,纵面,横面尚平坦,但有束水作用,水流不通畅
土砂质
种有农作物,或有稀疏树林
0.050-0.070
0.06
平面不通畅,纵面,横面起伏不平
有杂草,杂树,或为水稻田
0.060-0.090
0.075
平面尚顺直,纵面,横面起伏不平,不洼地,土埂等
长满中密的杂草及农作物
0.080-0.120
0.1
VII
平面不通畅,纵面,横面起伏不平,不洼地,土埂等
3/4地带长满茂密的杂草,灌木
0.011-0.160
0.13
VIII
平面不通畅,纵面,横面起伏不平,不洼地,土埂阻塞物
全断面有稠密的植被,芦柴或其它植物
0.160-0.200
0.18
注:
天然河道糙率表内均列有三个方面的影响因素,河道糙率是三个方面因素的综合作用结果,如实际情况与本表组合有变化时,糙率值应适当变化。
本表只适用于稳定河道,对于含砂大的冲淤变化较严重的砂质河床,由于其糙率值有其特殊性,此表未能包括其特殊性,所以不宜用此表。
表
(1)中的第
类糙率值是很大的,超出了一般河道的糙率值,这种河段的水流实质上已为非均匀流,所列糙率值已把局部损失包括在内,所以糙率值就大了。
此次收集的糙率资料中,糙率n值超过0.04的只有长江上游8个站和铁路、公路部门的糙率类型编号中的西南地区有8个,以及中南华东地区1个,为数都是很少的,在使用此糙率表时应予以注意。
影响滩地糙率很重要的一个因素是植物,植物对水流的影响随水深与植物高度比有着密切的关系,表中没有反映此种关系,在应用时应注意此因素。
渠道糙率表
渠道特征
灌溉渠道的糙率n值
备注
土质,平整顺直,养护良好
0.02
土质,平整顺直,养护一般
0.0225
渠床多石,杂草丛生,养护较差
0.025
渠床多石,平整顺直,养护良好
渠床多石,平整顺直,养护一般
渠床多石,杂草丛生,养护较差
0.0275
渠床多石,毛渠
渠床多石,支渠以下的固定渠道,渠床弯曲,养护一般
岩石经过良好修整
岩石,经过中等修整无凸出部分
岩石,经过中等修整有凸出部分
0.033
岩石,未经修整有凸出部分
0.035~0.045
各种材料护面抹光的水泥抹面
0.012
不抹光的水泥抹面
0.014
光滑的混凝土护面
0.015
料石砌护
1.2.4水面线推求方法的选择
水面线推求有按工程河段计算和按天然河段计算两种方法。
1.工程河段水面线推求
有工程的河段,根据工程类型按照规范计算水深或水面线。
2.天然河段水面线推求
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,一般采用能量方程求解水面线。
计算方法:
天然河道水面线的计算,就是根据河道地形、断面资料、糙率、比降等资料,推求该河段某个断面处在某一流量下的水位,据此可连接出一条对应于该流量的水面曲线。
天然河道水面线计算一般采用恒定非均匀流能量方程计算,其公式为:
Zu、Zd分别为上、下游断面水位;
Q为断面流量;
△s为断面间距;
Ku、Kd为上、下游断面流量模数,
n为断面糙率,A为断面面积,R为水力半径;
α为动能修正系数,与断面上流速的不均匀性有关,对流速不大的平原河道影响较小,一般取α=1;
对流速较大的山区河流或急流险滩其α值应偏大,平原河流α=1.15~1.5,山区河流α=1.5~2.0;
ξ为局部水头损失系数。
1.2.5合理性分析
水面线计算是一个比较复杂的课题,尤其是天然河道的水面线计算,因为河道断面的不规则,河底坡降的不断变化,经常计算不出结果或者计算的结果不合理、不可用,这时就需要细心的调整和分析。
不同设计洪水的水面线计算完成之后,应对其进行合理性分析。
合理性分析包括:
天然与设计的对比、不同防洪标准之间的对比、不同堤距间的对比等。
天然与设计的对比应符合断面的变化情况,一般来说断面缩窄时水位应有所抬升,断面变宽时水位有所降低的变化规律;
不同防洪标准之间的对比应满足防洪标准越高设计水位越高的变化规律;
不同堤距间的对比应满足堤距越窄设计水位越高的变化规律。
1.单断面水位合理性检查。
根据计算出各断面的水力要素,结合断面形态分析其合理性,并与各断面的调查洪水位进行分析比较。
2.对计算河道内特殊断面(如桥梁、卡口等)水位,应考虑壅水等因素,单独进行合理性分析。
3.结合河道地形图及断面图,对整个计算河段的水面线进行综合检查分析,分析水面线突出点是否合理,计算流量水面比降与调查洪水比降是否一致等。
4.与已成工程、已有规划的设计成果对比分析,与防洪五线划定计算成果对比分析,不能有矛盾和较大差距。
2河势稳定性分析
根据规划范围内河道及河势的演变过程,分析河道冲淤特性和河势变化的特点,从河岸是否顺直、规划河段内是否有大的滑坡、崩岸、是否有河岸冲刷等分析河岸的变化规律,在此基础上,根据近年来河道整治和堤防工程建设的情况,对河道及河势变化的趋势进行分析判断河岸的稳定性。
2.1基本要求
1.收集、整理河道规划范围内现有的河道基础资料、河道治理工程、险工险段情况等基础资料,以及规划区河道地形图,作为河岸稳定性分析的基础。
对资料条件较差的河流(段)可根据需要进行补充调查。
2.结合近年来河道整治和堤防工程建设的情况,对不同河段河势变化的趋势进行分析,评估河势稳定性。
2.2河势稳定性分析
1.按照近年来河道调查成果,结合现场调查情况,以河道地形图为基础,结合河道左右岸的地质特性,分析河道的冲淤特性、河岸的冲刷变化。
2.分析上游水利工程建设、水土保持工程等对河势变化的影响。
3.说明河道规划范围内河势变化的基本情况,对防洪、航运、水资源利用等影响较大,近年来冲淤变化大、主流摆动、崩塌岸现象较严重、河势变化剧烈的河段,应对河势的稳定性作重点分析。
4.根据以上分析结果,对河势的稳定性进行评价,提出评价意见。
(1)河道基本稳定是指河段主流线、河岸顶冲部位和河床基本稳定,河流冲淤变化不大或仅有微冲微淤。
(2)河道相对稳定是指河段上下游节点具有一定控导能力,主流线、河岸顶冲部位和河岸、河床存在一定幅度的摆动、变化,河流冲刷或淤积程度较小。
(3)不稳定河道是指河段上下游节点控导能力较差,主流线、河岸顶冲部位和河岸、河床存在较大幅度的摆动、变化,河流冲刷或淤积变化较大。
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