河流系统-河道的水力要素

河流系统河道的水力要素和特性033.3流量单位时间内通过某一过水断面的水量称为流量，其单位为m3/s。河流的流量经常在变化，常根据随时间变化的流量值点绘流量过程线。逐日平均流量过程线用来研究河流在一年内流量变化的过程和推求径流总量。流量过程线也可以根据瞬时流量绘制瞬时流量过程线，用来分析洪水变化过程。在水文水利规划设计中常需用不同流量的历时，故常将日平均流量绘制为流量历时曲线。3.3流量特征流量与特征水位一样，是表示流量变化特点并具有普遍实用意义的流量，称为特征流量，有最大流量、最小流量、平均流量。在一定时段内（时、日、月、年)通过河流某一断面的总水量，叫径流量，单位以m3计。为了表示每年洪水期的径流的情况，常统计各时段最大洪水量，如最大1日、最大3日、最大5日、最大7日、最大12日、最大15日、最大30日、最大45日的洪水量。对于河流防洪来说，确定各级洪峰流量是最重要的工作之一。目前最普遍的方法是把洪峰流量当做随机变量。由于河流实测最大洪水流量年限一般不很长，只有几十年或最多百余年，用频率统计的方法在暴雨洪水的河流上推算千年一遇、万年一遇的稀遇洪水，频率曲线延长太多，很不可靠，对进行大江大河的设计洪水流量计算时，常常需用几种方法,互相参照印证，经分析判断确定设计洪水。3.4其他水力要素水面比降：单位长度上的水头差叫水面比降，天然河流某一河段的水面比降等于该河段的水面高程之差与其间距之比。河流阻力：水流在其运动过程中，要损失一定的能量。对于天然河流来说，在一般情况下，这种能量损失主要表现在水位的降低上，亦即水流的势能损失上。产生这种能量损失的原因，是具有黏滞性的水流在受边壁的阻滞作用时，流速做不均匀分布，低速液层对高速液层产生阻力，水流在运动过程中，为了克服阻力,必须消耗能量，在水力学中水流的能量损失常称为阻力损失。河流系统河道的水力要素和特性033.1水位最高水位：在某一时期内出现的最高水位。洪水时的最高水位叫洪峰水位。多年来最高的一次水位叫最高洪水位（或历年最高水位）。还有月最高水位、年最高水位。最低水位：在某一时期内出现的最低水位。如月最低水位、年最低水位、历年最低水位。平均水位：在某一时期内水位的算术平均值。如日平均水位、月平均水位、年平均水位、历年平均水位。每年最高水位的算术平均值叫平均最高水位，每年最低水位的算术平均值叫平均最低水位。正常水位：即多年平均水位值。水位：是指水体的自由水面的高程。3.1水位保证率水位：即在一年内保证一定天数出现的水位，常用的有15d、30d、90d、180d、270d的保证率水位。在有灌溉或航运的河流上，常需要一定的保证率水位。保证率水位从水位历时曲线上求得。水位历时曲线的绘制方法是：将一年内逐日平均水位按其高低顺序排列，以水位为纵坐标，以由髙水位至低水位各级水位发生的次数顺序累加次数为横坐标，点绘在方格纸上，即得水位历时曲线。水位：是指水体的自由水面的高程。HM＞HN即保证率越高，保证率水位越低HMHN3.1水位例题：右图哪条曲线为水位历时曲线？答：该河流水位最高大约72，出现在7月份持续时间只有几天所以在以水位为纵坐标的72处对应的横坐标只有不到1个月的一小段，而水位越低则出现的时间越长，所以对应的曲线只能是甲。3.1水位相应水位：沿河上下游水位过程线上，一次水位涨落过程相应的特征水位（如最高水位、最低水位），叫做相应水位。警戒水位：汛期的洪水涨到一定高程，堤身就容易发生险情，必须注意防守，这时的水位叫警戒水位。保证水位：根据堤防抗洪能力，规定出一定的水位，在这种水位下保证洪水安全下泄，不准决口，这一水位就叫保证水位。水位：是指水体的自由水面的高程。河流系统河道的水力要素和特性033.2流速河水在单位时间流过的距离叫流速，单位一般用m/s表示。河道中水流在重力作用下流动，其流速大小决定于水体重力的纵向分力与河床摩阻力的关系。由于河床形态、糙度及断面水力条件的不同，天然河道中流速的分布是十分复杂的，不仅随深度不同而异,而且也在整个过水断面上变化着。旋桨流速仪ADV流速仪激光流速仪3.2流速流速沿深度的变化称为流速的垂线变化。在垂线上最小流速出现在河底处，从河底至水面，流速随着糙度影响的减小而增大，若以水深为纵坐标，垂线上各点的流速为横坐标，可根据实测资料绘出垂线流速分布图。垂线流速的分布是由河底向水面递增，接近水面时流速达到最大值，在水面因与空气摩擦又略有减小，垂线平均流速一般在距河底0.4H处。3.2流速流速分布规律：（1）受河周界摩擦力影响，流速自水面向河底逐渐减少，流速自河中向河岸逐渐减少；（2）沿铅垂线上的流速分布，最大流有时在水面，有时在水面下0.2-0.3m水深处；（3）横断面最