河流系統(tǒng)-河道的水力要素

河流系統(tǒng)河道的水力要素和特性033.3流量單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一過(guò)水?dāng)嗝娴乃糠Q為流量，其單位為m3/s。河流的流量經(jīng)常在變化，常根據(jù)隨時(shí)間變化的流量值點(diǎn)繪流量過(guò)程線。逐日平均流量過(guò)程線用來(lái)研究河流在一年內(nèi)流量變化的過(guò)程和推求徑流總量。流量過(guò)程線也可以根據(jù)瞬時(shí)流量繪制瞬時(shí)流量過(guò)程線，用來(lái)分析洪水變化過(guò)程。在水文水利規(guī)劃設(shè)計(jì)中常需用不同流量的歷時(shí)，故常將日平均流量繪制為流量歷時(shí)曲線。3.3流量特征流量與特征水位一樣，是表示流量變化特點(diǎn)并具有普遍實(shí)用意義的流量，稱為特征流量，有最大流量、最小流量、平均流量。在一定時(shí)段內(nèi)（時(shí)、日、月、年)通過(guò)河流某一斷面的總水量，叫徑流量，單位以m3計(jì)。為了表示每年洪水期的徑流的情況，常統(tǒng)計(jì)各時(shí)段最大洪水量，如最大1日、最大3日、最大5日、最大7日、最大12日、最大15日、最大30日、最大45日的洪水量。對(duì)于河流防洪來(lái)說(shuō)，確定各級(jí)洪峰流量是最重要的工作之一。目前最普遍的方法是把洪峰流量當(dāng)做隨機(jī)變量。由于河流實(shí)測(cè)最大洪水流量年限一般不很長(zhǎng)，只有幾十年或最多百余年，用頻率統(tǒng)計(jì)的方法在暴雨洪水的河流上推算千年一遇、萬(wàn)年一遇的稀遇洪水，頻率曲線延長(zhǎng)太多，很不可靠，對(duì)進(jìn)行大江大河的設(shè)計(jì)洪水流量計(jì)算時(shí)，常常需用幾種方法,互相參照印證，經(jīng)分析判斷確定設(shè)計(jì)洪水。3.4其他水力要素水面比降：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的水頭差叫水面比降，天然河流某一河段的水面比降等于該河段的水面高程之差與其間距之比。河流阻力：水流在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，要損失一定的能量。對(duì)于天然河流來(lái)說(shuō)，在一般情況下，這種能量損失主要表現(xiàn)在水位的降低上，亦即水流的勢(shì)能損失上。產(chǎn)生這種能量損失的原因，是具有黏滯性的水流在受邊壁的阻滯作用時(shí)，流速做不均勻分布，低速液層對(duì)高速液層產(chǎn)生阻力，水流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，為了克服阻力,必須消耗能量，在水力學(xué)中水流的能量損失常稱為阻力損失。河流系統(tǒng)河道的水力要素和特性033.1水位最高水位：在某一時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)的最高水位。洪水時(shí)的最高水位叫洪峰水位。多年來(lái)最高的一次水位叫最高洪水位（或歷年最高水位）。還有月最高水位、年最高水位。最低水位：在某一時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)的最低水位。如月最低水位、年最低水位、歷年最低水位。平均水位：在某一時(shí)期內(nèi)水位的算術(shù)平均值。如日平均水位、月平均水位、年平均水位、歷年平均水位。每年最高水位的算術(shù)平均值叫平均最高水位，每年最低水位的算術(shù)平均值叫平均最低水位。正常水位：即多年平均水位值。水位：是指水體的自由水面的高程。3.1水位保證率水位：即在一年內(nèi)保證一定天數(shù)出現(xiàn)的水位，常用的有15d、30d、90d、180d、270d的保證率水位。在有灌溉或航運(yùn)的河流上，常需要一定的保證率水位。保證率水位從水位歷時(shí)曲線上求得。水位歷時(shí)曲線的繪制方法是：將一年內(nèi)逐日平均水位按其高低順序排列，以水位為縱坐標(biāo)，以由髙水位至低水位各級(jí)水位發(fā)生的次數(shù)順序累加次數(shù)為橫坐標(biāo)，點(diǎn)繪在方格紙上，即得水位歷時(shí)曲線。水位：是指水體的自由水面的高程。HM＞HN即保證率越高，保證率水位越低HMHN3.1水位例題：右圖哪條曲線為水位歷時(shí)曲線？答：該河流水位最高大約72，出現(xiàn)在7月份持續(xù)時(shí)間只有幾天所以在以水位為縱坐標(biāo)的72處對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)只有不到1個(gè)月的一小段，而水位越低則出現(xiàn)的時(shí)間越長(zhǎng)，所以對(duì)應(yīng)的曲線只能是甲。3.1水位相應(yīng)水位：沿河上下游水位過(guò)程線上，一次水位漲落過(guò)程相應(yīng)的特征水位（如最高水位、最低水位），叫做相應(yīng)水位。警戒水位：汛期的洪水漲到一定高程，堤身就容易發(fā)生險(xiǎn)情，必須注意防守，這時(shí)的水位叫警戒水位。保證水位：根據(jù)堤防抗洪能力，規(guī)定出一定的水位，在這種水位下保證洪水安全下泄，不準(zhǔn)決口，這一水位就叫保證水位。水位：是指水體的自由水面的高程。河流系統(tǒng)河道的水力要素和特性033.2流速河水在單位時(shí)間流過(guò)的距離叫流速，單位一般用m/s表示。河道中水流在重力作用下流動(dòng)，其流速大小決定于水體重力的縱向分力與河床摩阻力的關(guān)系。由于河床形態(tài)、糙度及斷面水力條件的不同，天然河道中流速的分布是十分復(fù)雜的，不僅隨深度不同而異,而且也在整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝嫔献兓?。旋槳流速儀ADV流速儀激光流速儀3.2流速流速沿深度的變化稱為流速的垂線變化。在垂線上最小流速出現(xiàn)在河底處，從河底至水面，流速隨著糙度影響的減小而增大，若以水深為縱坐標(biāo)，垂線上各點(diǎn)的流速為橫坐標(biāo)，可根據(jù)實(shí)測(cè)資料繪出垂線流速分布圖。垂線流速的分布是由河底向水面遞增，接近水面時(shí)流速達(dá)到最大值，在水面因與空氣摩擦又略有減小，垂線平均流速一般在距河底0.4H處。3.2流速流速分布規(guī)律：（1）受河周界摩擦力影響，流速自水面向河底逐漸減少，流速自河中向河岸逐漸減少；（2）沿鉛垂線上的流速分布，最大流有時(shí)在水面，有時(shí)在水面下0.2-0.3m水深處；（3）橫斷面最