任务2 (1).4 水文水利计算讲解

河道堤防工程「

项目二堤防工程设计」浙江同济科技职业学院2022年10月本项目的任务任务2.1堤防设计的内容及依据任务2.2基础资料收集任务2.3工程地质评价任务2.4水文水利计算本项目的任务任务2.5工程任务及规模确定任务2.6堤线布置及堤型选择任务2.7堤身结构设计任务2.8护岸及防洪墙设计本项目的任务任务2.9堰坝及亲水工程设计任务2.10安全监测及工程管理设计任务2.4水文水利计算了解河道治理工程设计中水文水利计算的目的和要求掌握河道设计洪水流量和水面线的计算方法会根据基础资料计算设计洪水流量和水面线任务目标任务2.4水文水利计算任务2.4.1水文水利计算的目的目的：为河道治理工程设计提供河道设计洪水流量、水位及最大流速。有排涝功能的，还需根据排涝标准，提供排涝流量、水量及地面最大淹没水深(水位)和淹没时间。水利计算的方法、范围、边界条件决定了水文分析的内容和方法。任务2.4.2设计洪水流量的计算设计洪水流量根据河道流域水文分析计算得到。应收集和整理本流域和相邻流域的水文站、雨量站的实测系列资料，收集省区的暴雨查算手册或水文图集，收集以往河道治理规划设计中设计洪水的计算方法和成果，并加强河道特征和洪水特性分析。参照《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)，结合具体资料情况，选择合适的设计洪水计算方法。当工程地址及上、下游附近有较长实测洪水流量资料时，可优先采用频率分析计算方法，直接推求设计洪水。当工程地址及上、下游实测洪水资料短缺时，可根据经审批的省区的暴雨洪水计算方法(公式推理法或瞬时单位线法推求)，由设计暴雨推求设计洪水。平原地区可直接利用整个流域的规划成果。任务2.4.2设计洪水流量的计算设计暴雨计算首先需分析流域内的降雨成因及其特性，并根据水文计算要求确定是否需计算分区设计暴雨。设计暴雨可以通过实测降雨资料排频分析推求，也可采用图集法推求。引用附近工程或规划成果的，需简述其审批情况和计算方法等内容。采用类似地区或相邻河流的设计洪水成果，以及治理河段的历史洪水调查分析成果等资料时，需对其进行合理性分析。任务2.4.3河道水面线计算河道水面线是确定堤顶高程的依据，有历史实测资料时，可直接采用实测水位资料排频计算得到，也可采用水力计算得到。一般情况下天然河道水流都是非均匀流。河道水面曲线可根据河道过水断面形状、底部糙率大致相同的原则，结合河道地形及纵横剖面把河道分为若干计算流段，采用分段求和法进行计算。任务2.4.3河道水面线计算计算时，先根据设计河段上边界断面的设计洪水量(水文计算所得)，采用明渠恒定均匀流公式计算设计河段下边界的设计洪水位，然后，从设计河段下边界的设计洪水位开始，用明渠恒定非均匀流公式，分段推求各计算河段的水位值，从而得到设计标准下的河道水面线。计算过程中考虑区间设计标准洪峰流量。式中：Zu—河段上断面水位，m；

Zd—河段下断面水位，m；

Vu—河道上断面处流速，m/s；

Vd—河道下断面处流速，m/s；

Δs—河段计算长度，m；

Q—通过断面的流量，m3/s；

Ku、Kd—上、下断面处的流量模数；

a—动能修正系数，天然河道取1.15~1.50；

ξ—局部阻力系数，对逐渐扩展段取-0.50~-0.33任务2.4.3河道水面线计算若用非恒定流计算，则根据水文分析计算范围内上游各边界的设计洪水流量过程线和下游各边界的设计洪水位过程线或流量过程线，以及上下游边界之间汇入的各支流、各区块的洪水流量过程线进行推算。涉及排涝工程的，应根据相关规划和涝区自然地理条件、经济社会情况合理确定排涝原则和标准，划分排涝分区，进行排涝水文计算。任务2.4.3河道水面线计算任务2.4.3河道水面线计算任务2.4.4注意事项123由于下边界水位一般采用水位-流量关系推求或选用某个堰的堰上游水位(自由出流推求而得)，为了消除下边界水位不准对水利计算精度的影响，水利计算范围不能仅限于工程河段，应将下边界下延一定距离，扩大计算范围，并作敏感性分析。对多泥沙河流，应进行泥沙分析计算，分析河床