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1、浅论防汛中河道水位的几种计算方法摘要：利用试算法和图解法可以求解天然河道或渠道中测站上下游的水位，理解河道或渠道水位涨落速度及最高承受水位，为灌区的防洪抗洪指挥、总结防洪经历提供一定的参考作用。关键词：防汛河道水位试算法图解法1引言在防汛过程中，河道的水位对防汛抢险具有重要的参考价值。一般天然河道的水位测量站分布稀疏，当一段河道离水位测量站较远时，通过计算的方法大致理解其水位显得尤为重要。就当前赣抚平原灌区而言，东、西总干渠道均有一段渠段是天然河道，原人工开挖渠道经过四十多年的流水冲刷，也渐渐变得与天然河道相差无几。根据天然河道水位的计算方法计算渠道内水位测站上下游水位，理解渠道水位涨落速度及
2、最高承受水位，对灌区的防汛抗洪指挥、总结防汛经历具有一定的参考作用。2几组水位计算公式的推导天然河道蜿蜒曲折，其过水断面形状极不规那么，同时底板和糙率往往沿程变化。这些因素使得天然河道水力要素变化复杂。由于河道的这些特点，其水位计算时，可根据水文及地形的实测资料，预先将河道分为假设干河段。分段时应尽可能使各段的断面形式、底坡及糙率大致一样，同时保证计算段内流量不变。当然，计算河段分得越多，计算结果也就越准确，但计算的工作量及所需资料也大大增加。分段的多少视详细情况而定。一般计算河段可取24k，且河段内水位落差不应大于0.75。此外，支流汇入处应作为上、下河段的分界。图1所示为天然河道中的恒定非
3、均匀流，取相距为s的两个渐变流断面1和2，选00为基准面，列断面1和2的能量方程为z1+=z2+h式中z1，v1和z2，v2分别为断面1和2的水位和流速；h为断面1和2之间的水头损失，h=hf+hj。沿程水头损失可近似的用均匀流公式计算，即hj=s，式中为断面1和2的平均流量模数。局部水头损失hj是由于过水断面沿程变化所引起的，可用以下公式计算：hj=式中为河段的平均局部水头损失系数，值与河道断面变化情况有关。在顺直河段，=0；在收缩河段，水流不发生回流，其局部水头损失很小可忽略，取=0；在扩散河段，水流常与岸壁别离而形成回流，引起局部水头损失，扩散越大，损失越大。急剧扩散的河段，可取=0.5
4、1.0；逐渐扩散的河段，取=0.30.5。因扩散段的v2v1，而式正值，故取负号。将hf和hj的关系代入能量方程得z1+=z2+s+上式为天然河道水位一般计算式。如所选的河段比较顺直均匀，两断面的面积变化不大，两断面的流速水头差和局部水头损失可略去不计，那么上式可简化为z1z2=s利用式或式，即可进展河道水位的近似计算。3河道水位的计算方法一般河道水位计算试算法计算天然河道水位，应河道通过的流量Q，河道糙率n，河道平静局部水头损失系数，计算河段长度以及一个控制断面的水位z2。假设下游控制断面水位z2，那么可由向上游断面逐段推算，此时与z2有关的量均属。将式有关的量和未知量分别写于等号两边，那么
5、有z1+s=z2+式中v=，代入后有z1+s=z2+上式等号右边为量，以B表示，左边为z1的函数，以fz1表示，即得fz1=B计算时，假设一系列z1，计算相应fz1，当fz1=B时的即为所求。通常将假设的3、4个z1值与相应的fz1值绘制成z1fz1曲线，如图2所示。根据B值从曲线上查得相应的z1值，即是所求的上游断面水位。依次逐段向上推算，可得河道各断面的水位。反之，假设上游水位值z1，那么从上游往下游逐段推算z2。图解法图解法种类较多，现介绍其中较为常用的一种方法断面特性法。利用简化公式z=s令=+其中K为特性流量，是断面要素的函数，因K2=那么可改写为z=s+式中，A是水位的函数，即=fz当z=z1时，fz1=F1；z=z2时，fz2=F2。代入上式，那么z=sfz1+fz2=sF1+F2根据水位资料，绘制上、下断面的zfz曲线。如图3所示。假设河段上、下游断面的水位为及，在图3曲线上去aa=z1，那么a=F1；同样，在曲线上去bb=z2，那么b=F2。过a作程度线交bb于点，那么ab于a之夹角的正切为tg=所以z=tgF1+F2比较式与，得tg=n2Q2s因此，只要根据起始断面水位，在曲线z1fz1上取定a点，从a点作角度为=artgs的射线，交曲线z2fz2于b点，b点的纵坐标即为z2值。
