百图天然河道水面线推算
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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:2g2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= (1-1)式中: 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速; 2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速;j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失; l RC Vh f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失;)22(2122gVg V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失;ζ——局部水头损失系数,根据《水力计算手册》,在收缩河段,一般局部水头损失系数ζ=0;在扩散<段,由于2V <1V ,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。
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。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
?? ??? ? ? ? ? ? ? ??? ?g v g v K lQ gv z gv z 2 2 2 2 2 1 2 222 222211 ? ? ?横断测量成果表举例如下:实Array际推算时,应保证横断数据顺序与推算方向一致,注意选择使用水面线推算对话框上的“横断数据顺序颠倒”核选框进行倒换。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++= + g v g v K lQ gv z gv z2 2 2 2 2 1 2 222 222211ξ α α格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++= + g v g v K lQ gv z gv z2 2 2 2 2 1 2 222 222211ξ α α格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验与《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空断面1桩号起点距 高程 点注释 起点距 高程 点注释 起点距 高程 点注释 ……起点距 高程 点注释 断面2桩号起点距 高程 点注释 起点距 高程 点注释 ……起点距 高程 点注释 ⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++= + g v g v K lQ gv z gv z2 2 2 2 2 1 2 222 222211ξ α α格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
说明;αζ试算 不用修改
说明;αζ试算 不用修改
流速不大的平原河段影响不大,单式断面较复式断面小,山区河流较平原河流大,断
河槽急极扩大-0.5~-1、河槽逐渐扩大-0.1~-0.336,方头墩0.35、圆头墩0.18、长宽比均为4、如果长宽ε2-2ε3
ε2-2ε3
流速不大的平原河段影响不大,单式断面较复式断面小,山区河流较平原河流大,断
河槽急极扩大-0.5~-1、河槽逐渐扩大-0.1~-0.336,方头墩0.35、圆头墩0.18、长宽比均为4、如果长宽
大,断面特变水流近似堰流河段可达2.1左右,平原河流1.15~1.5,山区河流1.5~2.0。
墩0.18、长宽比均为4、如果长宽比大于4则值应有所增加,支流汇入时0.1,弯道时0.05.
)
α1α1大,断面特变水流近似堰流河段可达2.1左右,平原河流1.15~1.5,山区河流1.5~2.0。
墩0.18、长宽比均为4、如果长宽比大于4则值应有所增加,支流汇入时0.1,弯道时0.05.
)
1
+J2) 1
+J2)
j
= v12/(2g)
j
= v12/(2g)
1
=Z2+α2v22/(1
=Z2+α2v22/(2。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
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原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++= + g v g v K lQ gv z gv z2 2 2 2 2 1 2 222 2 2 22 1 1ξ α α格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++= + g v g v K lQ gv z gv z2 2 2 2 2 1 2 222 2 2 22 1 1ξ α α格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
天然河道水面线推算方法及基本参数的分析天然河道水面线推算方法及基本参数的分析天然河道水面线推算是河道防洪规划和整治建设工作的基础,是河道堤防工程设计的依据,水面线推算的合理性和科学性对水利工程的投资有直接的影响。
本文主要介绍天然河道水面线的计算方法及基本参数的选取原则,为今后相关工程水力计算作参考。
标签:天然河道;水面线推算;基本参数分析1、天然河道水面线计算公式天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般沿程均会发生变化,水流一般为非均匀流。
水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程,从下游向上游断面逐段推算水位,最终得出整个河段的水面线。
基本方程式如下:2、天然河道水面线计算中参数的确定水面线计算中参数确定很重要,关系到计算结果的准确性,如糙率、比降均沿流程都有变化,而要准确确定参数,就必须尽可能的收集水文、泥沙、断面及河道地形等基础资料,包括历史洪水调查资料。
2.1河道糙率确定河道糙率是反应河流阻力的一个综合性系数,也是衡量河流能量损失大小的一个特征量,它是水流与河槽相互相互作用的产物。
所以影响河道糙率的因素有河槽方面也有水流方面,但两者相互作用,相互影响,无明显的划分界限。
河槽边壁及河床粗糙程度,滩地植被,河槽纵横形态、水位的高低变化等是主要因素。
天然河道水面线计算糙率的确定主要有两种方法:一是有实测资料时,可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率;二是无实测资料时可根据河道现状平面形态、河床组成、床面及滩地植被情况,参照《水力计算手册》和以往同类工程确定,偏重于安全考虑,在河道整治工作中糙率适当选小些,在防洪规划中适当大一些。
2.2起推断面与起推水位的确定一是水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游,急流时选在上游;二是附近下游有水文站时以水文站为起推断面,依据实测水位资料分析不同标准洪水位,当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延;三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断面近似的水位流量关系,从而确定起推断面水位流量关系;四是没有实测资料时,起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面,应由此修正起推断面的水位;五是当没有水文站或控制工程时,起推断面一般由河段末端向下游。
天然河道水面线推算方法及基本参数的分析作者:宗希宇范旭辉来源:《名城绘》2018年第06期摘要:天然河道水面线推算是河道防洪规划和整治建设工作的基础,是河道堤防工程设计的依据,水面线推算的合理性和科学性对水利工程的投资有直接的影响。
本文主要介绍天然河道水面线的计算方法及基本参数的选取原则,为今后相关工程水力计算作参考。
关键词:天然河道;水面线推算;基本参数分析1、天然河道水面线计算公式天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般沿程均会发生变化,水流一般为非均匀流。
水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程,从下游向上游断面逐段推算水位,最终得出整个河段的水面线。
基本方程式如下:2、天然河道水面线计算中参数的确定水面线计算中参数确定很重要,关系到计算结果的准确性,如糙率、比降均沿流程都有变化,而要准确确定参数,就必须尽可能的收集水文、泥沙、断面及河道地形等基础资料,包括历史洪水调查资料。
2.1河道糙率确定河道糙率是反应河流阻力的一个综合性系数,也是衡量河流能量损失大小的一个特征量,它是水流与河槽相互相互作用的产物。
所以影响河道糙率的因素有河槽方面也有水流方面,但两者相互作用,相互影响,无明显的划分界限。
河槽边壁及河床粗糙程度,滩地植被,河槽纵横形态、水位的高低变化等是主要因素。
天然河道水面线计算糙率的确定主要有两种方法:一是有实测资料时,可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率;二是无实测资料时可根据河道现状平面形态、河床组成、床面及滩地植被情况,参照《水力计算手册》和以往同类工程确定,偏重于安全考虑,在河道整治工作中糙率适当选小些,在防洪规划中适当大一些。
2.2起推断面与起推水位的确定一是水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游,急流时选在上游;二是附近下游有水文站时以水文站为起推断面,依据实测水位资料分析不同标准洪水位,当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延;三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断面近似的水位流量关系,从而确定起推断面水位流量关系;四是没有实测资料时,起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面,应由此修正起推断面的水位;五是当没有水文站或控制工程时,起推断面一般由河段末端向下游延伸一段距离,距离的长短与河道纵坡有关,当起推断面的水位较难准确确定或不能确定起推断面是否受下游壅水影响时,应进行敏感性分析,即假定起推水位变化时,若河段末端水位没有明显变化,说明起推断面位置相对合适,否则向下游重新选取。
1、通过现状地形图划分横断数据2、根据最低点主河槽定比降(可分段)3、在平面图上拟治导线中线及边线(堤脚)4、将设计河底、中线、边线代入到生成现状横断面图中5、形成整治后的河道断面(设计横断面),其堤顶可略高些,方便水面线推算6、统计/设置横断成果表初值(其纵横比例应当与原现状横断面生成时比例一致)同时对稍后保存的文件默认或命名,回车结束7、统计/统计保存横断线数据选桩号/标尺/零点/左点/右点回车结束,再回车进行下一断面全部完成则可打开生成的TXT,查看8、点击水力计算/单一糙率天然河道水面线/统计生成单一糙率河道要素文件9、用excel打开刚生成的要素TXT文件,将流量和水位跌差值输入,并打开TXT查看10水力计算/单一糙率天然河道水面线/单一糙率天然河道水面线推算选择设计横断成果TXT文件和要素TXT文件,设置参数,推算水面线使用前先设置百图文件夹为正在用的的文件夹计算“2+700”目录下的“设计横断成果06.22.TXT”和“设计横断成果06.22_糙率要素.TXT”两个文件,计算到2+700断面后停止,说明0+000~2+700为缓坡河道,2+800至3+528为陡坡河道。
已计算出“设计横断成果06.22_成果.TXT”和“设计横断成果06.22_计算书.TXT”两个文件。
计算截图如下:桩号推算水位(m)0+000 60.3300+100 61.1420+151 61.4950+151 61.5950+200 61.7150+300 62.1740+400 62.3120+500 62.5690+600 63.0690+644 63.4170+644 63.4170+700 63.5550+770 63.9260+770 64.0260+800 64.4240+866 64.7780+900 65.3731+000 65.6131+072 65.7101+100 65.7951+200 66.4271+300 67.2921+400 67.6901+500 68.1651+551 68.6061+600 68.9091+649 69.3131+700 69.9431+800 70.5761+900 71.0262+000 71.7832+100 72.7972+200 73.3982+300 74.1172+400 74.8582+485 75.7422+485 75.7422+520 75.8142+594 76.2282+594 76.3282+611 76.4422+700 76.675打开成果文件,其计算到2+700然后用原有的“设计横断成果06.22.TXT”里面的0+000~2+700横断参数去掉,并将其顺序颠倒,形成“设计横断成果06.23.TXT”,同样将要素文件也作相应修改,并将顺序与其保持一致。
01第一章天然河道水面线推算第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++ = + g v g v K lQ gv z g v z 2 2 2 2 2 1 2 222 22 2 211ξ α α横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
说明;αζ说明;αζε2-2ε3
流速不大的平原河段影响不大,单式断面较复式断面小,山区河流较平原河流大,断
河槽急极扩大-0.5~-1、河槽逐渐扩大-0.1~-0.336,方头墩0.35、圆头墩0.18、长宽比均为4、如果长宽ε2-2ε3
流速不大的平原河段影响不大,单式断面较复式断面小,山区河流较平原河流大,断
河槽急极扩大-0.5~-1、河槽逐渐扩大-0.1~-0.336,方头墩0.35、圆头墩0.18、长宽比均为4、如果长宽
)
α1大,断面特变水流近似堰流河段可达2.1左右,平原河流1.15~1.5,山区河流1.5~2.0。
墩0.18、长宽比均为4、如果长宽比大于4则值应有所增加,支流汇入时0.1,弯道时0.05.
α1大,断面特变水流近似堰流河段可达2.1左右,平原河流1.15~1.5,山区河流1.5~2.0。
墩0.18、长宽比均为4、如果长宽比大于4则值应有所增加,支流汇入时0.1,弯道时0.05.
)
1
+J2) 1
+J2)
j
= v12/(2g)
j
= v12/(2g)
1
=Z2+α2v22/(1
=Z2+α2v22/(2。
设计洪水水面线推算根据沿程比降、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:2g2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= 式中: 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速;2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速;j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失;l RC Vh f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失; )22(2221gV g V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失; 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x Nxnn ∑=1当 ;设总湿周x 的各组成部分1x ,2x ,……N x 及所对应的粗糙系数分别为n 1,n 2……n N 。
1糙率的选取河道糙率影响因素有河槽方面也有水流方面。
河槽边壁及河床粗糙程度,滩地植被,河槽纵横形态的变化是主要因素。
大洪水糙率小于小洪水糙率,若附近有大洪水资料时可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率;若河道纵横断面于大洪水有较大变化时应在河道原貌的基础上反推糙率;反推糙率实际上小于实际糙率。
无资料时可根据经验参照水力计算手册确定,偏重于安全考虑,在河道整治工作中糙率适当选小些,在防洪规划中适当大一些。
2起推断面与起推水位的确定水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游,急流时选在上游,附近下游有水文站时以水文站为起推断面,依据实测水位资料分析不同标准洪水位,当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延。
第一章天然河道水面线推算百图软件既可以处理一个糙率的单式断面天然河道,又可以处理二个或任意多个糙率的复式断面天然河道,也可以处理河道某处出现江心洲或分叉情况,还可以处理整条河道上,支流汇入或流出、过桥水头跌差等情况。
缓坡河道应从下游向上游推算,根据经验及《水力学》教材的介绍,当最下游断面的起始水位无法确定时,可用该断面附近的正常水深对应的水位作为起始水位。
陡坡河道应从上游向下游推算,根据经验,当最上游断面的起始水位无法确定时,可用该断面的临界水深或略小于临界水深对应的水位作为起始水位。
实际工程中,一条长距离的河道可能是缓、陡坡交替变化的情况,此时应先画出河底的纵断面图。
根据纵断面图,当人工能够分辨出缓、陡坡的分界点,可人工划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
当人工不能够分辨出缓、陡坡的分界点时,可假定该整条河道为缓坡,选择整条河道从下游向上游推算,若软件一直能进行推算,说明该段为缓坡;若软件不能进行推算,说明该段为陡坡。
软件运行终止的断面,即为缓、陡坡的分界点,按此方法判断出整条河道上的所有缓、陡坡的分界点,把整条河道划分成单一的缓坡或陡坡分别进行推算。
第一节 一个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算根据下式,即华东水利学院编《水力学》(1999年版)式9.9,采用分段试算法,精确推算水位。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空⎪⎪ ⎭⎫⎝ ⎛ - + ∆ ++= + g v g v K lQ gv z gv z2 2 2 2 2 1 2 222 222211ξ α α格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
横断测量成果表举例如下:实际推算时,应保证横断数据顺序与推算方向一致,注意选择使用水面线推算对话框上的“横断数据顺序颠倒”核选框进行倒换。
第二步、批量绘制横断面图用批量绘制现状横断面功能,读入第一步准备的数据,画出河道横断面图,根据图形校核数据文件的正确性。
第三步、对断面测量数据进行删减因为测量数据,可能包含两岸堤防背坡的数据,堤顶及堤背坡的数据无用,须把该部分数据删除,只保留两岸堤防迎水坡及河道的数据。
再一次用“批量绘制现状横断面”功能画出断面图。
第四步、生成河道糙率要素文件图1-1 单式断面河道(一个糙率)示意图软件按照断面上端点编号来确定不同糙率的范围,端点编号从左到右,按0、1、2、3、4……的顺序编排。
假设15+350断面上共有15个端点,河道糙率要素文件的前三列可以写成:桩号左滩槽分界点(点号) 右滩槽分界点(点号)15+350 0 14也可写成:桩号左滩槽分界点(点号) 右滩槽分界点(点号)15+350 0 999即右分界点可以是大于总点数的一个很大的数字。
点菜单“水力计算”->“单一糙率天然河道水面线”->“统计生成一糙率河道要素文件”,弹出对话框,在对话框中点取“横断数据文件名”按钮,在浏览方式下,选择第三步生成的数据文件,软件会自动生成糙率要素文件名,点确定按钮后,软件生成一个糙率的河道糙率要素文件,内容如下:第五步、用记事本或excel打开第四步生成的文件,加入断面流量和过桥水位跌差值,构成以下内容,这就是推算河道水面线时需要的河道糙率要素文件,保存该文件为文本文件。
△h为水流流经桥梁断面时,水头变化的数值,不管具体推算方向如何,顺着水流方向,水头增加者△h为正值,水头降低者△h为负值。
所以在实际推算时,△h均为负值。
第六步、推算水面线从“水力计算”菜单栏点取“单一糙率天然河道水面线”->“单一糙率天然河道水面线推算”菜单项,弹出图1-2所示的对话框,输入有关参数,按“原始数据文件名”按键,在浏览方式下指定记录原始横断面数据的文件名;按“河道要素文件名”按键,在浏览方式下指定记录河道要素信息的文件名,软件会自动计算书文件名和推算成果文件名(用户可以再行修改)。
设置完有关参数,点“推算”按钮,系统会生成推算成果文件。
成果文件为纯文本表格格式,可用Excel、记事本(notepad)、写字板(wordpad)等软件打开,以便进一步编辑、打印。
图1-2 单一糙率河道水面线推算对话框二、设计断面河道水面线推算一般先确定河底的开挖高程,再假定填筑堤顶高程(堤顶高程假设的高低没有太大关系),按横断面模板的要求制作河道的设计要素文件,再用横断模板的功能批量绘制整条河道的横断面图,包括现状线和设计线,软件会自动生成设计断面对应的过水内轮廓数据(湿周断面数据),用来推算设计断面河道水面线推算,重复第一部分的步骤即可完成。
第二节 二个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算指一个断面上有二个糙率值,一般河槽取一个糙率,左滩地和右滩地取另一个糙率,一般河槽糙率值较小,滩地糙率值较大。
根据下式,采用分段试算法,精确推算水位。
其中:K 1 为左滩地的平均流量模数,K 2 为河槽的平均流量模数,K 3 为右滩地的平均流量模数。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文( ) ⎪ ⎪ ⎭ ⎫⎝ ⎛ - + + + ∆ + + = + g v g v K K K lQ g v z g v z 2 2 2 2 2 1 2 2 2 32 1 2 222 2 11 ξ α α本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
横断测量成果表举例如下:实际推算时,应保证横断数据顺序与推算方向一致,注意选择使用水面线推算对话框上的“横断数据顺序颠倒”核选框进行倒换。
第二步、批量绘制横断面图用批量绘制现状横断面功能,读入第一步准备的数据,画出河道横断面图,根据图形校核数据文件的正确性。
再一次用“批量绘制现状横断面”功能画出断面图。
第三步、对断面测量数据进行删减因为测量数据,可能包含两岸堤防背坡的数据,堤顶及堤背坡的数据无用,须把该部分数据删除,只保留两岸堤防迎水坡及河道的数据。
第四步、生成河道糙率要素文件图2-1 复式断面河道示意图滩槽分界点见图2-1示意,滩槽分界点编号为河道测量断面线的端点编号。
端点编号规则为:从左到右,按0、1、2、3、4……的顺序。
点菜单“水力计算”->“二个糙率天然河道水面线”->“统计生成二个糙率河道要素文件”,在软件提示下,由用户在横断面图上,用鼠标点取左滩槽分界点和右滩槽分界点,软件会生成二个糙率的河道糙率要素文件,内容如下:第五步、用记事本或excel打开第四步生成的文件,加入断面流量和过桥水位跌差值,构成以下内容,这就是推算河道水面线时需要的河道糙率要素文件,保存该文件为文本文件。
△h为水流流经桥梁断面时,水头变化的数值,不管具体推算方向如何,顺着水流方向,水头增加者△h为正值,水头降低者△h为负值。
所以在实际推算时,△h均为负值。
第六步、推算水面线从“水力计算”菜单栏点取“二个糙率天然河道水面线”->“二个糙率天然河道水面线推算”菜单项,弹出图2-2所示的对话框,输入有关参数,按“原始数据文件名”按键,在浏览方式下指定记录原始横断面数据的文件名;按“河道要素文件名”按键,在浏览方式下指定记录河道要素信息的文件名,软件会自动计算书文件名和推算成果文件名(用户可以再行修改)。
设置完有关参数,点“推算”按钮,系统会生成推算成果文件。
成果文件为纯文本表格格式,可用Excel、记事本(notepad)、写字板(wordpad)等软件打开,以便进一步编辑、打印。
图2-2 二个糙率河道水面线推算对话框二、设计断面河道水面线推算一般先确定河底的开挖高程,再假定填筑堤顶高程(堤顶高程假设的高低没有太大关系),按横断面模板的要求制作河道的设计要素文件,再用横断模板的功能批量绘制整条河道的横断面图,包括现状线和设计线,软件会自动生成设计断面对应的过水内轮廓数据(湿周断面数据),用来推算设计断面河道水面线推算,重复第一部分的步骤即可完成。
第三节 多个糙率天然河道水面线推算一、现状天然河道水面线推算指一个断面上有多级滩地的情况,可以取多个糙率值,也可适用一段河道上下游各个断面取不同糙率的情况。
根据下式,采用分段试算法,精确推算水位。
其中:K 1 为断面第一分块的平均流量模数,K 2为断面第二分块的平均流量模数,…,K n 为断面第n 分块的平均流量模数。
第一步、准备现状横断面数据文件数据文件为txt 格式,在excel 中整理数据时必须另存为文本文件(制表符分隔)类型的txt 文件。
原始横断面测量成果表的内容格式如下:( )⎪⎪⎭⎫⎝ ⎛ - + .... + ∆ ++= + g v g v KK K lQ gv z gv z 2 2 2 2 2 1 2 2 2n2 1 2 222211ξ α α横断测量成果表中,桩号允许带“+”或“-”,但不允许有其它非数字文本,程序通过加减号来识别桩号。
起点距即是累距,零点桩的起点距为0。
每个点的数据占一行,包括“起点距”、“高程”和“点注释”三项,中间用空格隔开,空格多少不受限制,其中“点注释”可以省略。
横断测量成果表举例如下:实际推算时,应保证横断数据顺序与推算方向一致,注意选择使用水面线推算对话框上的“横断数据顺序颠倒”核选框进行倒换。
第二步、批量绘制横断面图用批量绘制现状横断面功能,读入第一步准备的数据,画出河道横断面图,根据图形校核数据文件的正确性。
第三步、对断面测量数据进行删减因为测量数据,可能包含两岸堤防背坡的数据,堤顶及堤背坡的数据无用,须把该部分数据删除,只保留两岸堤防迎水坡及河道的数据。
再一次用“批量绘制现状横断面”功能画出断面图。
第四步、生成河道糙率要素文件图3-1 多级滩地河道断面示意图软件按照断面上端点编号来确定不同糙率的范围,端点编号从左到右,按0、1、2、3、4……的顺序编排。
点菜单“水力计算”->“多个糙率天然河道水面线”->“统计生成多个糙率河道要素文件”,在软件提示下,由用户在横断面图上,用鼠标点取不同糙率的分界点,软件会生成多个糙率的河道糙率要素文件,内容如下:第五步、用记事本或excel编辑生成流量要素文件流量要素文件中包含流量和过桥跌差△h项,过桥跌差△h为水流流经桥梁断面时,水头变化的数值,不管具体推算方向如何,顺着水流方向,水头增加者△h为正值,水头降低者△h为负值。