流域流量計算方法研究

2022-05-07 12:48:03 字數 1240 閱讀 4795

摘要:流量國標法計算斷面流量時存在系統偏小、單寬流量分布曲線不合理、不符合天然河道實際情況等問題。為有效完善流量計算方法,筆者通過實測資料的分析,對我國現行常用的流量計算方法進行深入**,並提出了一種新的簡單方便、實用有效的流量計算方法—單寬流量法。

關鍵詞:流域流量;單寬流量;垂線流速;部分流量;計算方法研究

1單寬流量分布曲線型式的分析

所謂單寬流量分布曲線型式,是指單寬流量沿水面寬的變化情況,即在部分寬內是向上凸還是向下凹,或是直線變化。如果已知單寬流量分布曲線的型式,無論是部分流量還是斷面流量的計算問題就迎刃而解了。

圖2某水文站相對單寬流量分布曲線圖

設q為斷面流量,b為水面寬,q為單寬流量,n為測速垂線數,α1與αn為兩岸邊流量係數,除兩岸邊外其它部分寬內的單寬流量均呈直線變化,則根據流量計算原理,斷面流量的計算公式為:

(1) (2) (3)

下面用某水文站的實測資料對單寬流量在部分寬內呈直線變化問題予以論證,至於岸邊流量係數α1與αn的推求,將在第3部分中加以敘述。

該站系國家一類水文站,控制面積59115km2,寬深比在流量為1000m3/s時為70,隨著流量的增加而減小,至流量為10000m3/s時為25,屬於窄深型斷面。該站曾在1982~2023年用等距離(間距為4~5m)布設測流垂線(垂線數為47~64條)的方法(以下簡稱多垂線法)施測流量22次,流量範圍為911~9836m3/s。

現計算出各次流量各條垂線的相對水面寬m(m=d/b,d為垂線至起始水邊的距離)和相對單寬流量q(q=q/,為斷面平均單寬流量,=q/b),並點繪於同一圖上,如圖2所示。根據流量國標的規定,該站通常情況下的測速垂線數為15條,故除兩岸邊外,其餘等距離劃分,分為0~0.08、0.

08~0.14、0.14~0.

20⋯⋯0.80~0.86、0.

86~0.92、0.92~1.

00共16個部分寬,對各個部分寬內相對單寬流量的分布情況,均用2~6次方多項式進行擬合,優選出數學模型,並連成完整的曲線,繪於圖2。然後用積分法與梯形法(即相對單寬流量直線變化)分別計算出各個部分寬內曲線與橫軸之間的面積(即相對部分流量)f與fˊ,並用e=(fˊ/f-1)計算梯形法的偏差,據以判斷單寬流量分布曲線在部分寬內呈直線變化的程度。現將主要成果列入表1。

從中得知:在0.08~0.

92的14個部分寬內,e<0的有7個,e>0的有4個,e=0的有3個,e值在-1.9%~1.2%之間,變幅甚小,系統偏小0.

2%,說明單寬分布流量曲線在部分寬內無論是向上凸(e<0)還是向下凹(e>0)都是微量的,總體情況是很接近直線變化的。

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