《河床演变及河道整治》课程设计

第一章黄河下游各水文站基本资料第一节高村水文站基本资料黄河高村站位于山东省东明县，是黄河入鲁第一个水文站，也是黄河流域上的重要控制站。断面距河口距离579.1公里.集水面积734146平方公里。清光绪二年（1876年），因洪水肆鳳村庄被淹,举村从堤西迁至堤东，该村地势较高，故命村名为高村。测验河段位于黄河下游游荡河段的末端，呈上宽下窄的漏斗状,滩地高，堤根洼，易产生塌岸险情或发生溃决。史书记载仅光绪四年（1878年）、六年（1880年）、十年（1884年）高村就三次决口。经过1982年大洪水的考验，显示了河道整治对防洪的重大作用，在历年工农业引水、护滩保村及航运方面也都发挥了较好作用。第二节夹河滩水文站基本资料34°黄河夹河滩站位于河南省开封县，东经114°34’,北纬54’o断面距河口距离672公里，集水面积730913平方公里。洪水34°主要来自花园口站以上流域，涨落较为迟缓•峰型较胖，水位流量关系受冲淤和涨落共同影响，多表现为涨冲落淤，一般为顺时针套绳。单次洪水过程水位流量关系相对稳定。水沙量年内分布不均，大水大沙集中在7~10月份，主汛期水量约占全年水量的58%,输沙■约占全年输沙■的80%。沙峰受来水区间影响，一般三门峡以上来水时含沙量较大，三花间来水时含沙量较小，沙峰滞后于水峰。黄河下游花园口至夹河滩河段系典型的游荡型河段。衽该河段,黄河大堤内范围宽广，一般洪水频率年份，水流主要限制在主槽内，因此大堤内分布有不少居民点以及纵横交错的保护居民点的生产堤和不少高于地面的灌溉渠堤和公路，使洪水行洪范围受到了很大的限制。在本次设计中，我计算的是高村和夹河滩1967,1970,1971三年的流量和输沙率资料（见表19~30）o小组数据为1967,1970,1971,1972,1973,1974,1975,1976,1977,1978,1979共九年的信息。班内数据为I960年到1997年共三十三的信息（其中缺失1968,1969,1970,1984,1987年信息）。第二章设计目的及内容本设计是将水力学、工程水文学、河床演变学和河流动力学等课程所学理论知识系统地、有机地结合起来进行综合锻炼的过程，是学习《河床演变及河道整治》课程的重要环节。通过这次课程设计,巩固和提高同学们已学知识■学会通过分析水文泥沙资料，掌握采用平滩水位和输沙率法计算造床流量的方法■初步掌握计算图表的设计与相关图表的分析和计算报告的编写，为今后从事航道整治工作奠定基础。在能自由发展的冲积河流的河床，在水流的长期作用下，有可能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡形态，这种均衡形态的有关因素与来水来沙条件的物理量之间有关，这种函数关系就是河相关系，它应是冲积河流水力计算和河道整治的依据，是河道演变研究中重要课题之一，而找到造床流量就是为建立河相关系提供依据。为了适应冲积河道的来水来沙，保持河道的长期稳定，把造床流■作为整治流量。如何确定造床流量，目前理论上还不成熟，输沙率法是比用的输沙率法进行造床流量计算。第三章 造床流量的计算方法第一节输沙率法本设计参照马卡维也夫方法，因为输沙率Gs=QnMP,而我国的水文站都有实测输沙率成果，可以直接用输沙率进行计算，可以将各水文站逐日平均流量表，按500m3/s,划分为若干级，做出历年流量分级表，把各月属于每级流量下的流量值挑出,根据各级流量发生日期,在逐日平均悬移质输沙率表上将各级流量下的相应输沙率值进行累积月统计，再进行年统计，计算出EGs。第二节平滩水位法

用漫滩水位确定造床流・，是由于按前述方法计算的造床流量水位大致与漫滩齐平，同时，也只有当水位平滩时，造床作用才最大,因为当水位再升高漫滩时，水流分散，造床作用降低，水位低于河漫滩时，流速较小，造床作用也不强。这一方法亦称满槽流量法。使用这一方法的困难之处在于河漫滩高程不易准确确定。为了避免用一个断面时河漫滩高程难以确定及代表性不强的缺点，可以在河段内取若干个有代表性的断面，取其平滩水位时的平均流量值作为造床流量。

此法概念清楚.简便易行，实际工作中应用较广泛。第四章计算成果

第一节输沙率法

高村水文站、夹河滩水文站1967、1971^1972三年流量分级、输沙率统计信息见表T〜表T2。高村水文站、夹河滩水文站1967、1971v1972三年输沙率之和统计信息见表表-15。高村水文站、夹河滩水文站1967高村水文站、夹河滩水文站1967、1971—1978九年输沙率之和统计信息见表T4、表-16。高村水文站、夹河滩水文站1967、1971-1997三十三年输沙率之和统计信息见表T7、表T8。高村水文站、夹河滩水文站三年、九年、三十三年所得ZGs与Q关系见图6«关系见图6«第二节平滩水位法高村主槽起点坐标(4182,63.32)终点坐标(4951,63.32)横向比例1：1,纵向比例1：100.面积(A)=2531.37rrr,湿周(X)=769.35m.

水力半径（R）=仝=兰竺=3.29m.J〜〒一、‘X769.3521 2 1速度(V)=空二3.2930.000161速度(V)=11 0.013流量(Q)=A・V二2531.37X2.15=5442m流量(Q)=夹河滩主槽3468 °“21612 13468 °“21612 11.630.000162 ▲“ /―———=1•33m/s.0.013流量（Q）=A•V=3468X1.33=4612m7s.起点坐标(1554,74.80)终点坐标(3714,74.80)横向比例1：1,纵向比例1：100.水力半径(R)=令21速度(V)=竺二II第五章成果分析

从图1〜图6可以看出，计算数据为三年、九年、三十三年

时，高村断面与夹河滩断面造床流量结果不同。当代表年份比较

少时，绘出的ZGs~Q曲线比较散乱(如图1和图4),当代表年份很多时，曲线则比较有规律（如图3、图5和图6）,且有向单峰发展的趋势。米格纸绘出的图3、峰发展的趋势。米格纸绘出的图3、5和图6只有单峰，也就不会有第二造床流量。由此.我们可以知道，计算造床流量与所选择的代表年份有关。第一.当所选代表年流量比较平稳时，所计算出的造床流量也就越精确，当所选代表年流量变化较大时，所计算出的造床流量也就越不准。第二，所选代表年数越多，计算结果越符合实际,所选代表年数越少，计算结果越偏离实际。在实际工作中，流量分级要进行多次试算，直到ZGs~Q曲线比较拟合。计算数据为三十三年时，高村断面第一造床流量为1250m3/s,第二造床流量为2250m3/s,夹河滩断面第一造床流量为1250m3/s,第二造床流量为2250m3/s。可见，这两个断面的造床流■相同，第一造床流量不一定是最大洪水流■，第一造床流量不一定大于第二造床流量。利用平滩水位法计算出的高村断面与夹河滩断面的造床流量分别为5442m3/s和4612m3/s,与输沙率法计算出的造床流量相差很大O通过比较输沙率法与平滩水位法所得结果，我们认为差异与所选择的代表断面有关，由于用平滩水位法计算时只采用了某一天的断面形态，而断面形态不仅每天在改变,而且每时都在改变,所以选择准确的断面计算造床流量是非常困难的。第六章对本设计的认识与展望第一节对本设计的认识本设计通过输沙率法与平滩水位法计算了黄河高村断面与夹河滩断面的造床流量。通过计算的过程，我们认识到了今后的工作方向和老一代水利工作者的艰辛。他们在没有计算机的情况下还能记录下母亲河如此详细的流量及输沙■信息，为我们当代人研究黄河提供了宝贵的资料，这种献身水利的精神值得我们每一代水利人传承。在不冲刷的规则渠道中，只限于输送经过控制后的径流,确定水流的水力特征是不会引起盧大困难的，但是在天然的河道水流（它的水深、比降和流速无论沿流程或沿时间都不断地变化）,则确定水力特征会遭遇到一系列的困难,在目前河床演变过程理论的情况下，这些难是不能完全克服的。在水工计算中常常使用所谓“造床”流量，造床流量是指在某一时间段内（通常是水文年），与同时期的其他流量比■丿 V fl■長-\W》j第二节对本设计的展望确定造床流量，目理论上尚不成熟。因此其概念模糊，提法不一,方法甚多。在早期研究中,有的学者认为，河床基本上是由洪水造成的,因此采用与最高水位相应的流量作为造床流量;与此相反，也有的学者认为，洪水只是破坏河床地形，