5第五章 河道工程设计水位及流量推求

第二节设计洪峰流量及设计洪量的推求由流量资料推求设计洪峰及不同时段的设计洪量，可以使用数理统计方法，计算符合设计标准的数值，一般称为洪水频率计算。

一、资料审查在应用资料之前，首先要对原始水文资料进行审查，洪水资料必须可靠，具有必要的精度，而且，具备频率分析所必须的某些统计特性，例如洪水系列中各项洪水相互独立，且服从同一分布等。

除在第三章谈到审查资料的可靠性之外，还要审查资料的一致性和代表性。

为使洪水资料具有一致性，要在调查观测期中，洪水形成条件相同，当使用的洪水资料受人类活动如修建水工建筑物、整治河道等的影响有明显变化时，应进行还原计算，使洪水资料换算到天然状态的基础上。

洪水资料的代表性，反映在样本系列能否代表总体的统计特性，而洪水的总体又难获得。

一般认为，资料年限较长，并能包括大、中、小等各种洪水年份，则代表性较好。

此可见，通过古洪水研究，历史洪水调查，考证历史文献和系列插补延长等增加洪水列的信息量方法，是提高洪水系列代表性的基本途径。

根据我国现有水文观测资料情况，SL44—93规定坝址或其上下游具有较长期的实测水资料(一般需要30年以上)，并有历史洪水调查和考证资料时，可用频率分析法计算计洪水。

二、样本选取河流上一年内要发生多次洪水，每次洪水具有不同历时的流量变化过程，如何从历洪水系列资料中选取表征洪水特征值的样本，是洪水频率计算的首要问题。

根据SL44—93规定，应采用年最大值原则选取洪水系列，即从资料中逐年选取一个大流量和固定时段的最大洪水总量，组成洪峰流量和洪量系列。

固定时段一般采用l、3、5、7、15、30天。

大流域、调洪能力大的工程，设计时段可以取得长一些；小流域、调洪能力小的工程，可以取得短一些。

在设计时段以内，还必须确定一些控制时段，即洪水过程对工程调洪后果起控制作用的时段，这些控制时段洪量应具有相同的设计频率。

同一年内所选取的控制时段洪量，可发生在同一次洪水中，也可不发生在同一次洪水中，关键是选取其最大值。

第一章：绪论1.水文学中使用的方法？在认识和掌握这些随机现象的规律以及预测其未来的发展进程时，通常需要应用概率论和梳理统计的方法来来进行研究。

我们要学会运用“实践、认识、再实践、在认识”这一认识客观世界的规律，去收集、整理、分析和统计各种水文现象，以便使我们的估计比较切合实际，尽量减少它与实际可能性之间的差异。

2.学习《工程水文学》的目的？了解水文现象的历史和预测其未来，因此必须冲跟认识到现场调查和收集积累资料的意义，以及运用历史唯物主义和辩证唯物主义的观点对资料进行分析处理的重要性。

第二章：河川水文基础知识1.河流的形成：降水扣除损失以后剩余的水体，在重力的作用下，经地面与地下沿着一定方向和路径流动，最初水流侵蚀地面，冲成沟壑，形成小溪。

许多小溪汇集呈小河，若干小河有汇合成大的江河，最后流入海洋或者内陆湖泊。

2.河流的分段：一般天然河流，按照河谷和河床情况，冲淤程度，水情变化等特点，分为河源、上游、中游、下游和河口五段。

河源是河流最初具有水流的地方，它可能是溪涧、泉水、冰川、湖泊或沼泽等。

上游是紧接河源的河段上段，多处于深山峡谷中，坡陡流急，河谷下切强烈，流浪小而水位涨落急剧，常有急滩或瀑布，河底纵断面多呈梯形。

中游是河流的中间段，两岸多丘陵，常有滩地，河床坡度较平缓，冲淤不明显。

下游是河流的下段，一般处于平原区，河槽宽阔，流量大，流速小，坡底缓，淤积明显，浅滩和河湾较多。

河口是河流流入海洋或湖泊的河段。

3.河流的基本特征：河流的基本特征一般用河流断面、河流长度及河流比降来描述。

4、流域：降水落到地面形成的径流，被高地、山岭分割而汇集到不同的河流中，汇集水流的同一区域成为某河流的流域。

概况地说，流域就是河流的集水区域。

流域特征：1)几何特征：主要指流域面积和流域形状。

2)自然地理特征：主要指流域的地理位置和地形。

5、分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，呈分水线（或分水岭）。

中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1. 课程描述（中英文）本课程是港航专业的一门必修学科基础课，所包括的专业教育知识单元和知识点，是本专业的每个学生都必须学习和掌握的。

该课程的质量对于保证港航专业的教学质量具有重要的意义。

该课程以概率统计知识为基础，使用合适的统计方法对河川、近海的长、短期水文要素进行统计分析，得出对工程设计所需的设计参数。

由于水文要素的类型多样，水文资料的观测时长不同，在选择统计方法时需要根据具体情况慎重考虑。

本课程注重基础理论和基础概念，同时注重理论联系实际。

主要特点是：与现行的《港口与航道水文规范》相接轨，指导工程实际应用；注重在不同情况下（具有长期、短期资料以及实测水文资料缺乏）各种水文要素设计值的推求原理与方法。

This course is a compulsory basic course for the major of Port, Waterway and Coastal Engineering, including the professional education knowledge unit and knowledge points, which every student of this major must learn and master. The quality of the course is of great significance to ensure the teaching quality of this major. Based on the knowledge of probability and statistics, this course uses appropriate statistical methods to analyze the long-term and short-term hydrological elements of rivers and coastal waters, and obtains the design parameters required for engineering design. Because of the variety of hydrological elements and the different observation time of hydrological data, the selection of statistical methods should be carefully considered according to the specific situation.This course focuses on basic theory and basic concepts, and emphasizes the combination of theory and practice. The main features are: to be in line with the current " Harbor and Waterway Hydrological Code" to guide the practical application of the project; to payattention to the principle and method of calculating the design values of various hydrological elements under different conditions (with long-term and short-term data and lack of measured hydrological data).2. 设计思路本课程以港口航道与海岸工程设计参数的确定为主线，通常课堂授课，辅以习题练习，使同学们将掌握的设计参数来源的背景知识，掌握概率论数理统计的方法，循环往复，让同学们掌握工程水文学的基本技能。

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。

工程水文学复习要点工程水文学知识点复习1、大陆海岸线长约18000公里，岛屿海岸线长约14000公里。

2、海岸带类型：按其形态，成因及物质组成分５大类：①基岩海岸；②砂砾质海岸；③淤泥质海岸；④红树林海岸；⑤珊瑚礁海岸3、海岸及海洋工程中的灾害A、灾害性天气：灾害性天气包括寒潮、台风、暴雨、大雾等.主要是前两者。

B、大陆与海洋作用强烈C、人类活动影响显著4、海岸防护：保护海岸线免遭波浪，水流的侵蚀和防止风暴潮对滨海地区的袭击。

具体工程包括：海堤、护岸和保滩促淤等工程。

第一章绪论//////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////////第二章河川水文基础知识（多为概念和知识点，较琐碎）一、河流1、河流形成和分段：小溪：降水扣除损失后，在重力作用下经地面和地下沿一定方向和路径流动，最初水流侵蚀地面，冲成沟壑，形成小溪河谷：小溪汇成小河，河水流经的谷地称为河谷河床：河谷底部有水流的部分称为河床水系：脉络相通的大小河流所构成的系统为水系（或河系）干流：水系中直接流入海洋或湖泊的河流部分称为干流一级支流：汇入干流的河流2、天然河流可分为的五段，分为五段的标准及各段特点a河源：河流最初具有水流的地方b上游：紧接河源，坡陡流急，流量小，水位急变c中游：河流中间段，河床坡度较缓，常有滩地d下游：一般处平原区，河槽宽，流量大，流速小，坡底缓，淤积明显，浅滩多e河口：入海或入湖段，断面急剧扩大，流速小，易淤积，形成拦门沙3、河流基本特征（用河流断面，河流长度及河流比降来描述）河流断面：①垂直于水流方向的断面称为河流横断面②横断面内，自由水面用某一水准基面的高程标定，称为水位③深泓线：河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线，区别于中泓线（最大流速的连线）④纵断面：沿河流深泓线的断面河流长度：河源到河口的距离河流比降（公式，百分或千分率表示）：单位长度河段的落差，分水面比降和河底比降。

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。

湖北长河设计流量及水位推求的简化方法吴瑕【摘要】平原湖区河网密集,水系复杂,对缺乏实测资料的河段,设计流量和水位的推求十分困难,通过湖北省长河治理工程初步设计工作实践,探索出了一种简化方法.在推算河道设计流量时,分别计算各汇流片设计流量.平原区按平均排除法计算,而丘陵区按瞬时单位线法进行汇流计算.由于河道设计水位主要受外排泵站抽排能力的影响,故以经过蓄排涝演算的最高水位作为控制水位,以外排泵站抽排能力作为设计流量来推求设计水位.该方法对推求平原湖区无资料地区的设计流量和水位有一定的借鉴作用.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2012(043)018【总页数】3页(P82-84)【关键词】设计流量;设计水位;简化计算方法;平原湖区;湖北长河【作者】吴瑕【作者单位】湖北省水利水电科学研究院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TV8821 流域概况长河流域位于湖北省东部，黄冈市中南部，涉及黄冈市城区黄州区、黄冈高新开发区和团风县，是黄冈市政治、经济、文化中心。

长河为巴水支流，源于团风县淋山河镇冯家墩村，经罗家沟横堤进入黄州区，再经黄冈高新区由土司港闸入巴河。

东与浠水县隔巴水相望，西与武汉市新洲区以举水为界，南临长江，北倚团风县北部山丘区。

长河流域面积464.5 km2，全长46.16 km。

中间被罗家沟横堤闸一分为二，横堤闸以上流域面积175 km2，长17.71 km;横堤闸以下流域面积289.5 km2，长28.45 km。

由于遵循“高水高排”的原则，汛期横堤闸是关闭的;只有在横堤闸以下农田需要灌溉时，才开启横堤闸。

横堤闸以下长河段从罗家沟横堤闸入境，流经堵城、陶店、路口、禹王、东湖等乡镇(办)和黄冈高新区，至南湖办，折东流，经土司港闸与巴河汇合于巴河口注入长江，河道坡降0.161‰。

汇入长河的主要支流有鹞子湖、江八汊支流，江八汊支流上接回龙一库，鹞子湖支流上接回龙二库。

另外一支流是幸福港，上接幸福水库。

交通工程技术港航专业中级职称评审考试大纲（试用版）说明一、关于考试大纲考试大纲包含：水力学、工程水文学、河流动力学、航道整治、港口水工建筑物基础部分及其工程应用部分。

基础部分主要考试应试者的专业基础知识和基本技能，要求每位申报职称考试人员必须熟悉或掌握；工程应用部分主要考察职称申报人员应用专业技术知识分析问题和解决问题的能力。

本大纲具体规定了与港航专业应具备的基础知识的考试知识点和考试要求，希望能为职称申报人员进一步明确考试内容和要求，更有针对性地进行复习准备提供参考。

本大纲分别规定了应试者必须“了解”、“熟悉”、“掌握”的三个不同层次的内容，具体含义如下：了解：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，为基本要求。

熟悉或理解：在了解的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能理解有关概念、原理、方法的区别与联系，为一般要求。

掌握：在熟悉理解的基础上，能灵活运用基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关的理论问题和实际问题，为较高要求。

二、关于命题与考试1、考试命题不超出大纲所规定的范围和考试要求，其中客观题占70%，主观题占30%。

2、试题难易度分为较易、中等、较难三个等级。

每份试卷中，不同难易试题的分数比例一般为：较易占30%，中等占50%，较难占20%，在各部分考试内容中都有不同难度的试题。

3、考试题型分为：填空题、单项选择题、判断题、简答题及综合分析计算题。

4、考试采用闭卷、笔试形式，考试时间为120分钟，试卷满分100分。

5、考试教材：（1）《水力学》第5版（上册），四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室编，北京：高等教育出版社，2016.4。

（2）《工程水文学》第4版，邱大洪主编，人民交通出版社。

2011.07。

（3）《河流动力学》第2版，张玮主编，人民交通出版社，2013.01。

（4）《航道整治》，胡旭跃主编，人民交通出版社，2008.11。

（5）《港口与海岸水工建筑物》，王元战编，北京:人民交通出版社，2013.2。

港口航道与海岸工程-工程水文学复习大纲工程水文学复习大纲1. 成绩比例●期末考试80%；●平时表现20%2. 考试内容：●判断题10分●填空题10分●简答题20分●选择题30分●计算题 2-3题，30分计算题1）.设计通航水位推算2）.波浪推算（浅水变形，气象资料推算，利用p-III曲线推算；两种特征波高相互关系）3）.设计潮位推算一绪论（1）水文循环《1》地面径流的形成：《2》地下径流（地下水）的形成：《3》水文循环：《4》水的四种运动形式：《5》地球上的水循环是处于相互平衡状态的；地球上总蒸发量等于地球上降水量；一个闭合流域的多年平均降水量同多年平均径流量和蒸发量的关系处于一个平衡状态。

（2）水文学《1》水文学：《2》工程水文学：《3》工程水文学应用范围：（4）水文学研究方法成因法和数理统计二河川水文基础知识（1）——河流《1》河流形成和分段：河谷；河床；水系；干流；一级支流；注意天然河流可分为的五段，分为五段的标准及各段特点：a河源b上游c中游d下游e河口《2》河流基本特征（用河流断面，河流长度及河流比降来描述）1）河流断面之横断面（描述径流量大小）：水位；大断面；河槽；河滩；主槽；单式与复式断面河流断面之纵断面（描述河床沿程变化）：中泓线2）河流长度：3）河流比降（公式，百分或千分率表示）《3》山区与平原河流的一般特性1）山区河流（从流经地，河谷断面，两岸与河心，河床组成理解对比降和流速及水位变幅的影响）2）平原河流（河流形成过程，各层组成，河谷，比降和流速及水位变幅）（1）——流域1）流域；分水线；流域面积；闭合流域及非闭合流域2）流域特征《1》几何特征：指流域面积和流域形状《2》自然地理特征：指流域的地理位置和地形（2）——径流形成过程《1》径流和径流形成过程的概念《2》径流形成过程的四个阶段1）降水过程（了解它是径流形成主要因素及特征的物理量描述）2）流域蓄渗过程（了解植物截流，入渗，入渗强度，稳定入渗）3）坡面漫流过程4）河槽集流过程（2）影响径流的主要因素1）气象气候因素：主要为降雨和蒸发2）下垫面因素：包括地形，土壤和地质，植被与湖沼，流域形状和面积3）人类活动的影响：包括农业措施，林牧业措施，水利措施（3）——河川水文情势1）河川水文情势概念2）主要特点：不重复性，地区性，周期性，模糊性（4）——径流的度量单位1）流量Q：2）径流总量W：3）径流深y：4）径流模数M：5）径流系数：三河川水文测验（1）水文站的分类1）基本站2）实验站3）专用站（2）测站的布设1）测验河段的选择2）基本水文站的布设《1》布设基线和基本测流段面《2》布设浮标测流断面和比降断面《3》设立水准基点和水尺《4》仪器及工具设置3）港航勘测中临时水文站布设（2）——水位观测1）水位观测设备及其布置《1》水尺：《2》自记水位计：（2）——水位观测的内容和要求1）水文站的水位观测的内容和要求《1》观测时段要求：《2》比降水尺的水位观测要求：《3》精度要求：《4》在施测流速，流向和泥沙时，亦需观测基本水尺水位2）港，航测设中的临时水位观测《1》滩险整治和新建港区的临时水位观测《2》沿河同步水位观测（3）——水位观测资料的整理1）日平均水位计算《1》算术平均法（适用等时距观测）：《2》面积包围法（适用不等时距观测）：2）逐日平均水位表和日平均水位过程线及日平均历时曲线（3）——流量测验之断面测量1）水深测量《1》用探测器具测深《2》缆道悬索测深《3》超声波测深2）起点距测量《1》起点距概念《2》方法：断面索观读法和仪器交汇法4）横断面的绘制（3）——流量测验之流速测量和流量计算1）从图3-5认识断面流速分布从河岸到河心如何变化，水面以下0.2倍和0.6倍流速的意义2）流速仪实测流速的方法《1》流速仪类别：公式形式：各类别适用范围：3）流速仪测流步骤及流量计算《1》测各垂线上的测点流速《2》相应水位计算《3》垂线平均流速计算（表3-5）《4》部分面积计算《5》部分面积平均流速计算《6》部分流量和断面流量计算《7》其他水利要素计算（4）——水位-流量关系曲线1）稳定良好的水位-流量关系曲线（图3-8）2）不稳定的水位-流量关系曲线（关注各影响的特点）《1》洪水涨落影响《2》回水变动影响《3》河床冲淤影响（4）——水位-流量关系曲线的延长线1）水位-流量关系曲线高水位延长方法《1》水位—面积—流速关系延长法：其实就是间接法。