水位流量关系分析大纲.docx

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水位流量关系分析大纲

ＦCD11０3０　　　　　　　　　　　　FCD

水利水电工程初步设计阶段

设计断面水位流量关系曲线拟定

大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1９9６年３月

ﻬ水电站初步设计阶段

设计断面水位流量关系曲线拟定大纲

　主　编　　单位:

　　　主编单位总工程师:

　　　参　编单　位:

　　　主要编写　人员:

　软件开发　单　位:

　　　　　软　件编写人员:

　　勘测设计研究院

　　　　　年月

目　　次

１、　引　言　４

2、　设计依据文件与规范4

３、　　基本资料　ﻩ5

4、　设计内容与方法　ﻩ6

5.专题研究8

6.应提供得设计成果ﻩ９

7.附录Ａﻩ10

8.附录B12

9.附录C１4

1、　引言

1、1工程与河道概况

工程位于　　省（区）市（县）乡村　　河（江）上。

工程设计标准为　,设计洪水流量为m3／s;　校核标准为　,校核洪水流量为　

m3/s。

坝址以上流域位于东经　～；　北纬~　之间。

坝址以上河道长度kｍ,集水面积kｍ２,纵比降　　%。

　坝址河段形势：

提示:

顺直或弯曲,扩散或收缩,　急滩或石梁,漫滩或分流,　回水顶托以及堤坝、桥梁,分洪、决口等情况。

断面情况:

提示:

断面形状得单式或复式,断面宽深比,死水、回流,河床组成及床面特性,岸壁特性。

两岸滩地及其宽度,滩地平面、纵面、横面形态,床质及植被等。

１、2基本要求

（1）设计断面水位流量关系曲线得绘制，应以一定得实测资料为依据,绘制所得得为工程修建前天然情况下得水位流量关系曲线。

　（２）水位流量关系曲线得高程应与工程设计采用同一基面。

（3）本阶段所拟定得设计断面水位流量关系,应在坝址待机实测低、中、高各级水位下得流量对其进行验证,如较前一设计阶段成果改变较大时，应有充分得论证。

　（4）工程修建后水位流量关系曲线得修正,　必要时应列专题作为专题研究内容。

２、设计依据文件与规范

2、1　有关本工程（或专业）得文件

（1）本工程预可行性研究报告及审批文件;

（2）　本工程可行性研究报告及审批文件;

　　　（3）　水工、施工等专业提出得要求。

２、２设计规范

（1）　DＬ502０－93水利水电工程可行性研究报告编制规程;

　（２）　DL5021-93水利水电工程初步设计报告编制规程;

　（3）　SL58－９3水文普通测量规范;

　（4）　SDJ214-8３水利水电工程水文计算规范；

　（5）ＳD244-87水文年鉴编印规范;

　（６）SＬ77-94ﻩ小型水力发电站水文计算规范;

（7）　GB５0１79-93河流流量测验规范。

2、3参考资料

　（１）洪水调查资料审编刊印试行办法,水利电力部颁发,水利电力出版社，

　　　　１9７6年1０月;

（2）　洪水调查,水利电力部东北勘测设计院主编,　水利电力出版社,　１９７7

　　年2月;

　（3）水利水电量与单位实用手册,水利电力出版社，1９８8年11月；

　　　（4）水文资料整编方法,水利电力部水文局编，　1958年１０月。

3、基本资料

3、1河段平面图

提示:

（1）图面比例尺,根据工程所在河段范围大小,采用１:

2000~1:

1000０，特殊情况得可用1:

2500０。

（2）河道平面图可用以分析水面比降变化与设计断面河段及上下游河段地形、地貌得密切关系,　有助于水面线得绘制与分析。

3、2横断面图

提示:

（1）断面得数量及位置,应根据工程设计要求及推算流量方法不同来决定。

如用水面曲线法推流,断面应在水面坡降转折、或河谷发生变化得地方。

一般为工程设计所要求得位置。

（2）高程一般至历年最高洪水位以上2~4m,平原河流尾闾地区至历年最高洪水位以上0、5m。

　　　（3）注意河道整治工程对过水面积得影响。

３、３　纵断面图

提示:

在纵断图上标有横断面位置;绘有河底线、测时水面线、各大洪水年（历史洪水及近期洪水）水面线。

3、4地形资料

提示:

当工程所在河段无实测纵、横断面图时,应尽量搜集已有得各种比例尺得地形成果，如为整治河道、修筑堤坝而施测得专用河道图等。

３、5　水位、流量资料

提示:

水位、流量资料包括厂、坝区实测水位、流量资料;上、下游水文站得实测水位流量资料等。

3、6　洪、枯水调查资料

提示:

包括洪水、枯水调查资料及计算成果。

3、7　　水面线资料

提示:

（１）包括设立水尺施测得设计河段不同水位级得水面线与在设计河段调查得历史洪水水面线及近年大洪水得水面线。

　（２）注意河道整治工程对水面线得改变。

3、８河道糙率资料

提示:

根据设计河段具体资料情况,选择以下方法确定河道糙率;

（1）利用设计河段与邻近上下游水文站实测资料，分析水位（或流量）与糙率得关系,对高水则外延水位糙率关系确定糙率值；

（2）如果没有上述资料,　则可根据河床组成、床面特性、河段平面形态、水流流态、岸壁特性、水深及含沙量情况，参考天然河道糙率表选取糙率值;

　　（3）利用设计河段得同时水面线或调查得大洪水水迹线,应用试算法反求糙率值。

4、　设计内容与方法

4、1天然情况下设计断面水位流量关系曲线得拟定

提示:

当设计断面河段顺直，河床比较稳定，不受下游变动回水影响,测站控制条件良好,同一水位下各有关水力因素均保持不变，或者各因素虽有变化,但能集中反映在断面面积与断面平均流速两因素能互相补偿,使同一水位只有一个相应流量,　其关系就成为稳定得单一线;

　当测站控制条件较差，各有关水力因素不能保持不变，又不能互相补偿时,则形成不稳定得非单一水位流量关系线。

4、1、1设计断面单一水位流量关系曲线得拟定

提示：

（1）若设计断面（坝址、厂房尾水出口、导流洞进出口、引水渠进口、料场区等，下同）有实测水位流量资料,　可直接根据实测资料点绘水位流量关系。

（2）当设计断面无实测水位流量资料,应尽早在该河段设立专用水文站或水位站,施测不同水位级水面线与流量。

有条件时还应进行洪、枯水调查。

当取得设计断面一定得水位流量（或仅有水位）观测资料后,可按附录A拟定设计断面单一得水位流量关系。

4、1、2设计断面单一水位流量关系曲线得延长

提示:

设计断面单一水位流量关系曲线得高水延长，应注意分析河道情况，水面比降、河道糙率、断面特性等因素随水位升高而变化得情况,　如外延幅度较大,用几种不同方法互相印证,采取合理得方法。

常用得外延方法有：

（1）外延水位流速关系;

（２）用曼宁公式作高水延长;

　（3）用曲线法延长;

　　（4）顺趋势延长水位流量关系曲线;

　（5）以断流水位为控制作低水延长。

具体延长方法与步骤可参见附录Ｂ。

４、1、３设计断面非单一性得水位流量关系曲线得拟定及延长

提示:

对于非单一性得水位流量关系曲线，应分析其成因，　提出反映不同水力条件得水位流量关系曲线。

根据其主要影响因素,其水位流量关系可分以下几种:

（1）受洪水涨落影响得水位流量关系;

（2）受变动回水影响得水位流量关系;

（3）受冲淤影响得水位流量关系;

（４）受水生植物影响得水位流量关系;

　（5）受结冰影响得水位流量关系;

　　（６）受潮汐影响得水位流量关系;

　（7）受混合影响得水位流量关系。

　受各种影响得水位流量关系曲线得拟定及延长方法参见附录C。

4、1、4水位流量关系曲线评价

提示:

（1）对拟定得设计断面水位流量关系曲线,　应从基本资料、参数选用、计算方法等方面估计其可能误差范围,并作出评价。

（2）本阶段拟定得设计断面水位流量关系曲线如与前一设计阶段成果有较大改变时,应有充分得论证。

４、2工程修建后设计断面水位流量关系曲线得修正

４、２、1　施工弃碴对电站尾水水位流量关系曲线影响得修正

提示:

施工弃碴不合理或工程竣工后下游围堰拆除不彻底,都将抬高电站尾水位。

因此在施工过程中,必须做出合理得堆碴规划。

　根据规划得弃碴方案,分析沟道弃碴进入河道使河床抬高值,其步骤为:

（1）绘制河道纵横断面图；

（2）确定水面线计算得起始断面,该断面不受弃碴影响,能作出天然情况下水位流量关系;

（3）确定弃碴后得计算糙率。

　　（4）采用明渠恒定渐变流方程逐段计算水面线,算得不同流量得各堆碴方案电站尾水水位，修正原尾水水位流量关系曲线。

4、2、2　　射流增差作用对电站下游水位流量关系曲线影响得修正

提示:

（1）枢纽泄洪时,将水流得巨大位能转换成高速水流集中向下游河道中冲射,造成坝址下游得局部冲刷坑,把电站得尾水位压低，　水面相应出现倒比降,　形成射流增差。

（2）根据枢纽采用得消能方式,分别采用动量方程或能量方程估算射流增差值

（1）动量方程法

　　根据工程实践，　当枢纽采用挑流消能时，射流增差效果比较大,可以根据入射水流上下游断面河道动量得变化，考虑高速水流得掺气影响,按动量平衡原理计算水位增差值∆Z。

（2）能量方程法

　当枢纽采用其她消能方式时,进入下游河道得动量减小,则射流增差作用小,应选取冲刷坑下游河段,按能量方程估算增差值∆Z。

4、2、3　分流河段上修建工程后设计断面水位流量关系曲线得修正

提示:

分流河段上受工程建设影响得水位流量关系曲线,有两江分流、三江分流及多江分流等情况,推求得方法基本上就是一致得。

两江分流情况下,只考虑一个参数（总流量Q）即可推求左右河道得水位流量关系曲线;而在三江分流得情况下，　除总流量这一参数外，尚需考虑三江分流不同得因素。

即两江分流中某一条水位流量关系曲线,在三江分流时可能因分流大小不同而变成一组曲线。

此外仅以两江分流得推求方法示例。

该时得水位流量曲线就是以总流量为参数得一束曲线组。

因受工程影响后得水位流量关系曲线较天然情况下得曲线平缓得多,能求得曲线起点、天然情况分流点与曲线终点三个控制点即可确定该条曲线。

　一般情况下求得以上三个特征点,即可作出总流量为Q时分流河道断面处得水位流量关系曲线，用同样方法可以推求出另一分流河道断面处得水位流量关系曲线。

按上述推求曲线组中某一流量Ｑ情况下得一条曲线同样得方法，推求出曲线组中总流量为Ｑ1、Ｑ2、Q3,……Ｑn情况下得水位流量关系曲线。

详见《红水河》1９９3年第３期。

4、2、４下游河道修建闸、坝、桥梁、港口、码头工程后对设计断面水位流量关系曲线影响得修正

提示:

当设计断面下游河道修建闸、坝、桥梁、港口、码头工程后,设计断面得水位流量关系曲线应以工程修建后得河道（或水库）断面、糙率,用水面线计算方法对原水位流量关系曲线进行修正。

4、２、5河道整治后对设计断面水位流量关系曲线影响得修正

提示:

（1）河道整治包括截弯工程、护岸工程、导流工程、束窄工程与渠化工程等。

（2）可根据河道整治后河道断面形态得改变（裁弯、护岸、束窄、导流等）、河床比降与水面比降以及河床组成得变化情况，分析确定河道整治后各断面得过水断面面积、水面比降及河道糙率等因素,　通过水面线计算得方法修正原水位流量