水文信息學(xué)-水位流量關(guān)系講解

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1、對(duì)學(xué)生：不以分?jǐn)?shù)定發(fā)展；對(duì)老師：不以職稱(chēng)論水平；對(duì)官員：不以政績(jī)?cè)u(píng)能力。父母對(duì)孩子的影響最大；教師對(duì)學(xué)生的影響次之；社會(huì)對(duì)公民就是個(gè)醬缸。天生我才必有用對(duì)家庭、社會(huì)和人類(lèi)做出貢獻(xiàn)第八章水位流量關(guān)系分析一個(gè)測(cè)站的水位流量關(guān)系是指基本水尺斷面處的水位與通過(guò)該斷面的流量之間的關(guān)系。但有時(shí)由于各種條件的限制，測(cè)流斷面與基本水尺斷面不在同一處，若相距較近，一般不會(huì)影響水位流量關(guān)系的建立。若相距較遠(yuǎn)，但中間無(wú)大支流匯入，兩斷面處的流量基本相等，則基本水尺斷面處的水位與測(cè)流斷面的流量仍可建立關(guān)系。1、穩(wěn)定水位流量關(guān)系—水位流量關(guān)系為單一線(xiàn)斷面穩(wěn)定、控制良好2、不穩(wěn)定水位流量關(guān)系—水位流量

2、關(guān)系為繩套線(xiàn)斷面不穩(wěn)定，受洪水、回水、結(jié)冰等因素影響第一節(jié)　　穩(wěn)定的水位流量關(guān)系分析流量是由斷面平均流速與面積相乘而得，因此分析水位流量關(guān)系時(shí)，也包括對(duì)水位面積，水位流速關(guān)系的分析。A=B*d推廣到一般寬淺渠道，則可寫(xiě)為:1.　水位面積關(guān)系曲線(xiàn)對(duì)于沒(méi)有明顯沖淤變化的測(cè)站，水位面積關(guān)系曲線(xiàn)為一條單一曲線(xiàn)。當(dāng)水位變化dZ時(shí)，面積在相應(yīng)變化dA，水位面積關(guān)系曲線(xiàn)的斜率與河寬B之間有如下關(guān)系：1）一般河流水面寬隨水位的增高逐漸加大，因此，水位面積關(guān)系曲線(xiàn)為一凹向下方的曲線(xiàn)。2）復(fù)式斷面，在漫灘水位時(shí)，由于水面寬突然增大，水位面積關(guān)系曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)突變。3）對(duì)于矩形斷面或“U”型斷面的上

3、部，由于水面寬趨近于常數(shù)，水位面積關(guān)系曲線(xiàn)近于直線(xiàn)。2.水位流速關(guān)系曲線(xiàn)水位流量關(guān)系穩(wěn)定時(shí)，流速公式的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)分別為由于為小于1的正數(shù)，所以為正數(shù)，即流速隨水深的增加而增大；又由于為負(fù)數(shù)，所以為負(fù)數(shù)，表示水位流量關(guān)系曲線(xiàn)為一條凹向上方的曲線(xiàn)。當(dāng)水深逐漸增大達(dá)一定深度時(shí)，流速隨水深的增大，增加甚微，所以高水位時(shí)流速近于常數(shù)。因此，水位流速關(guān)系曲線(xiàn)為一條以垂直線(xiàn)為漸近線(xiàn)的凹向上方的曲線(xiàn)。當(dāng)斷面有漫灘和深潭時(shí)，水位流速關(guān)系曲線(xiàn)發(fā)生反曲，這是因?yàn)樗涣魉訇P(guān)系中的流速是指斷面平均流速。漫灘和深潭時(shí)，由于過(guò)水?dāng)嗝婷娣e隨水深發(fā)生變化，合斷面平均流速的變化不連續(xù)。當(dāng)測(cè)站控制有變化

4、時(shí)，水位流速關(guān)系在測(cè)站控制的過(guò)渡段內(nèi)有時(shí)也會(huì)發(fā)生反曲。因流速與比降和糙率等因素有關(guān)，當(dāng)這些因素隨水位有突變時(shí)，有時(shí)也會(huì)造成水位流速關(guān)系曲線(xiàn)的反曲。3.水位流量關(guān)系曲線(xiàn)天然河道穩(wěn)定的水位流量關(guān)系的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)分別為：流量是隨水深的增大而增加，也隨著水深的增大而增大，水位流量關(guān)系的斜率（）隨著水深的增大而減少，即穩(wěn)定的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)是一條凹向下方的增值曲線(xiàn)。一般情況下水位流量關(guān)系是不會(huì)出現(xiàn)反曲的，這是因?yàn)橐话闾烊缓拥罃嗝骈_(kāi)關(guān)是開(kāi)敞的，即隨著水位的增大而水面寬增大。在極少數(shù)情況下，由于水位流速、水位面積關(guān)系曲線(xiàn)的反曲也會(huì)造成水位流量關(guān)系的反曲。第二節(jié)　　受洪水漲落影響的水

5、位流量關(guān)系分析在洪水漲落過(guò)程中，由于洪水波傳播所引起的附加比降的不同，使斷面上的流量與同水位穩(wěn)定的流量相比產(chǎn)生有規(guī)律的增大或減小，反映在水位流量關(guān)系上，曲線(xiàn)呈逆時(shí)針的繩套曲線(xiàn)。這種因洪水漲落而產(chǎn)生的同水位下流量的增減，稱(chēng)作洪水漲落影響，因洪水漲落影響而形成的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為洪水繩套曲線(xiàn)。一、洪水漲落影響下的流量公式洪水波在河道比較順直、斷面比較勻整的河流中傳播，屬于漸變的不穩(wěn)定流，其運(yùn)動(dòng)方程為：漸變不穩(wěn)定水面比降可以看作由三部分組成：河流縱比降、水深的沿程變化和洪水波運(yùn)動(dòng)引起的附加比降。前兩部分即為穩(wěn)定流時(shí)的水面比降，以表示；附加比降，比降S為整理得洪水漲落影響的流量公

6、式為式中為穩(wěn)定流的流量。稱(chēng)為校正因數(shù)。二、洪水繩套曲線(xiàn)的特征1.洪水繩套曲線(xiàn)為一逆時(shí)針的繩套洪水上漲時(shí)，其漲落率為正，附加比降為正，漲水的校正因數(shù)大于1，因此其流量大于同水位的穩(wěn)定流流量。同理，落水的漲落率為負(fù)，其流量小于同水位的穩(wěn)定流流量。這樣，一次洪水漲落過(guò)程的水位流量關(guān)系曲線(xiàn)為一逆時(shí)針繩套曲線(xiàn)。2.洪水繩套曲線(xiàn)上各水力因素極值的出現(xiàn)順序有一定的規(guī)律1）最大流量出現(xiàn)在最高水位之前2）最大流速出現(xiàn)在最大流量之前。由可得3）最大比降（最大漲率）出現(xiàn)在最大流速之前綜上所述，各水力因素極值出現(xiàn)的順序是：最大比降（最大漲率）、最大流速、最大流量和最高水位。3.洪水繩套曲線(xiàn)與水位過(guò)

7、程線(xiàn)關(guān)系密切。洪水流量的大小與漲落率（即水位過(guò)程線(xiàn)的斜率）密切相關(guān)。在水位過(guò)程線(xiàn)較陡的時(shí)段中，因附加比降較大，使洪水繩套曲線(xiàn)偏離穩(wěn)定水位流量關(guān)系曲線(xiàn)的程度也較大。對(duì)同一測(cè)站的各次洪水而言，水位漲落急劇者，所形成的繩套曲線(xiàn)較胖。對(duì)于水位過(guò)程線(xiàn)的峰、谷點(diǎn)，因其漲落率為零，故其流量應(yīng)與同水位下穩(wěn)定流的流量相同。4.復(fù)式繩套中后一個(gè)繩套較前一個(gè)繩套稍為偏左。通常把單次洪水所形成的繩套曲線(xiàn)稱(chēng)為單式繩套曲線(xiàn)。若一次洪水上漲后尚未退完，另一次洪水又接踵而至，形成連續(xù)洪峰，與此同相應(yīng)的洪水繩套曲線(xiàn)稱(chēng)為復(fù)式繩套曲線(xiàn)。由于連續(xù)洪水的后