1、對學生：不以分數定發(fā)展；對老師：不以職稱論水平；對官員：不以政績評能力。,父母對孩子的影響最大； 教師對學生的影響次之；社會對公民就是個醬缸。,天生我才必有用 對家庭、社會和人類做出貢獻,第八章 水位流量關系分析,一個測站的水位流量關系是指基本水尺斷面處的水位與通過該斷面的流量之間的關系。但有時由于各種條件的限制，測流斷面與基本水尺斷面不在同一處，若相距較近，一般不會影響水位流量關系的建立。若相距較遠，但中間無大支流匯入，兩斷面處的流量基本相等，則基本水尺斷面處的水位與測流斷面的流量仍可建立關系。 1、穩(wěn)定水位流量關系水位流量關系為單一線 斷面穩(wěn)定、控制良好 2、不穩(wěn)定水位流量關系水位流量關系

2、為繩套線 斷面不穩(wěn)定，受洪水、回水、結冰等因素影響,第一節(jié)穩(wěn)定的水位流量關系分析 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系時，也包括對水位面積，水位流速關系的分析。 A=B*d 推廣到一般寬淺渠道，則可寫為:,1.水位面積關系曲線 對于沒有明顯沖淤變化的測站，水位面積關系曲線為一條單一曲線。當水位變化dZ時，面積在相應變化dA，水位面積關系曲線的斜率與河寬B之間有如下關系： 1）一般河流水面寬隨水位的增高逐漸加大，因此，水位面積關系曲線為一凹向下方的曲線。 2）復式斷面，在漫灘水位時，由于水面寬突然增大，水位面積關系曲線會出現突變。 3）對于矩形斷面或“U”型斷面的上部，由于水

3、面寬趨近于常數，水位面積關系曲線近于直線。,2.水位流速關系曲線 水位流量關系穩(wěn)定時，流速公式的一階導數和二階導數分別為 由于 為小于1的正數，所以 為正數，即流速隨水深的增加而增大；又由于 為負數，所以 為負數，表示水位流量關系曲線為一條凹向上方的曲線。當水深逐漸增大達一定深度時，流速隨水深的增大，增加甚微，所以高水位時流速近于常數。因此，水位流速關系曲線為一條以垂直線為漸近線的凹向上方的曲線。當斷面有漫灘和深潭時，水位流速關系曲線發(fā)生反曲，這是因為水位流速關系中的流速是指斷面平均流速。漫灘和深潭時，由于過水斷面面積隨水深發(fā)生變化，合斷面平均流速的變化不連續(xù)。,當測站控制有變 化時，水位流速

4、 關系在測站控制 的過渡段內有時 也會發(fā)生反曲。 因流速與比降和糙 率等因素有關， 當這些因素隨水位 有突變時，有時也 會造成水位流速關 系曲線的反曲。,3.水位流量關系曲線 天然河道穩(wěn)定的水位流量關系的一階導數和二階導數分別為： 流量是隨水深的增大而增加， 也隨著水深的增大而增大，水位流量關系的斜率（ ）隨著水深的增大而減少，即穩(wěn)定的水位流量關系曲線是一條凹向下方的增值曲線。 一般情況下水位流量關系是不會出現反曲的，這是因為一般天然河道斷面開關是開敞的，即隨著水位的增大而水面寬增大。在極少數情況下，由于水位流速、水位面積關系曲線的反曲也會造成水位流量關系的反曲。,第二節(jié)受洪水漲落影響的水位流

5、量關系分析 在洪水漲落過程中，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)定的流量相比產生有規(guī)律的增大或減小，反映在水位流量關系上，曲線呈逆時針的繩套曲線。這種因洪水漲落而產生的同水位下流量的增減，稱作洪水漲落影響，因洪水漲落影響而形成的水位流量關系曲線稱為洪水繩套曲線。 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，其運動方程為：,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動引起的附加比降。前兩部分即為穩(wěn)定流時的水面比降，以 表示； 附加比降 ， 比降S為 整理得洪水漲落影響的流量公式

6、為 式中 為穩(wěn)定流的流量。 稱為校正因數。,二、洪水繩套曲線的特征 1. 洪水繩套曲線為一逆時針的繩套 洪水上漲時，其漲落率為正，附加比降為正，漲水的校正因數大于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，其流量小于同水位的穩(wěn)定流流量。這樣，一次洪水漲落過程的水位流量關系曲線為一逆時針繩套曲線。 2.洪水繩套曲線上各水力因素極值的出現順序有一定的規(guī)律,1）最大流量出現在最高水位之前 2）最大流速出現在最大流量之前。由可得 3）最大比降（最大漲率）出現在最大流速之前 綜上所述，各水力因素極值出現的順序是：最大比降（最大漲率）、最大流速、最大流量和最高水位。,3.洪水繩套曲線與水

7、位過程線關系密切。 洪水流量的大小與漲落率（即水位過程線的斜率）密切相關。在水位過程線較陡的時段中，因附加比降較大，使洪水繩套曲線偏離穩(wěn)定水位流量關系曲線的程度也較大。對同一測站的各次洪水而言，水位漲落急劇者，所形成的繩套曲線較胖。對于水位過程線的峰、谷點，因其漲落率為零，故其流量應與同水位下穩(wěn)定流的流量相同。 4.復式繩套中后一個繩套較前一個繩套稍為偏左。通常把單次洪水所形成的繩套曲線稱為單式繩套曲線。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，與此同相應的洪水繩套曲線稱為復式繩套曲線。 由于連續(xù)洪水的后一次洪水除受洪水漲落影響外，還因河槽蓄量對測流斷面的比降產生影響。因此

8、，有時對連續(xù)洪水分析時作為洪水漲落與變動回水的混合影響。,第三節(jié) 受變動回水影響的水位流量關系分析 一、一般概念 現象:測流斷面下游水體水位的變化，使該斷面的比降發(fā)生變化，繼而引起流量的變化，使水位流量關系點分布散亂。在水位流量關系圖上，同水位下比降或落差大的關系點偏右，小的關系點偏左，下游水體對水位流量關系的這種影響稱為變動回水影響。 原因:產生變動回水的原因一般有支流測站受干流漲水的頂托；干流測站受下游支流漲水的頂托；下游水庫、湖泊和海洋等水體水位的變化引起的頂托；下游渠道閘門的啟閉；下游河道壅水或水草叢生的阻力及冰凌壅塞等。 處理:受變動回水影響的水流，一般可認為屬于穩(wěn)定漸變流。因為下游

9、水量的變化一般是緩變的，下游回水的頂托引起的比降變化亦是緩變的。因此，受變動回水影響時的流量與各水力因素間的關系可用曼寧公式表示，即,同一水位下近似為常數,二、比降的代表性分析 比降的代表性，是指用落差法整編受變動回水影響的流量資料時，由于上、下比降斷面的位置不同，用所測落差代表整編斷面處水面比降的一致程度。,1.落差所代表的比降與整編斷面處比降一致時 2.落差代表的比降與整編斷面處比降不一致時若整編斷面位于上比降斷面，則各斷面水面比降的關系為,等式右端第一項與水位和落差有關，稱為斷面改正因數。若將它對流量的影響反映到落差指數中去，則 :,三、受變動回水影響的水位流量關系分析 對于受變動回水影

10、響的水位流量關系，由于同水位時落差大的流量大，落差小的流量小，反映在水位流量關系點的分布上，則有落差大的測點一般偏在右側，落差小的偏在左側。 由于變動回水主要來自下游水體水位的變化對測流斷面流量的影響，因此，受變動回水影響時的水位流量關系，除與本站的水情有關外，還與下游水體的水情變化有關。隨著下游水體對測站影響程度的變化，水位流量關系曲線的走向也不同，因此，變動回水影響下的水位流量關系有的呈逆時針繩套，有的呈順時針繩套，有時呈“8”字形，有的呈反“8”字形，如下圖所示。,四、洪水和回水影響分析 1、相同點 分析變動回水影響與洪水漲落影響的水位流量關系曲線，就會發(fā)現兩者都是通過對流速的影響來影響

11、流量的，而對流速的影響都是因水面比降的變化而引起的。若把各實測點的比降（或落差）標在水位流量關系圖上，可發(fā)現右邊點的比降大、左邊點的比降小這一規(guī)律。因此，有時有些水位流量關系既可當成洪水漲落影響，也可當成變動回水影響。特別是因河槽的調蓄作用而引起的變動回水影響與洪水漲落影響就更難區(qū)分，有時把復式洪水繩套當成變動回水影響來分析處理。因此，整編變動回水影響的落差法，有時也可用作整編受洪水漲落影響的流量資料。,2、不同點 但變動回水影響與洪水漲落影響之間也存在著明顯的差異。例如，洪水漲落影響下水位流量關系按時序連成逆時針繩套曲線的特征，是變動回水影響的水位流量關系所沒有的；變動回水影響時水位流量關系

12、與下游水位密切程度則是洪水漲落影響所不及的；洪水漲落影響的水位流量關系主要是分析洪水特性，常用漲落率來反映比降的變化，而變動回水影響的水位流量關系主要是分析落差；對洪水漲落影響的一些現象的分析是把水流當成漸變的不穩(wěn)定流，而變動回水影響下的水流則當作緩變的穩(wěn)定流。,第四節(jié) 受斷面沖淤影響的水位流量關系分析 一、沖淤概念 因水力條件的改變，河流斷面發(fā)生增大或減小的變化稱為沖淤。斷面增大稱沖，斷面減小叫淤。由于控制斷面或控制河槽的變化，導致過水面積發(fā)生改變，繼而引起水位流量關系的變化。控制斷面或控制河槽對水位流量關系的這種影響叫做斷面沖淤影響。 斷面沖淤影響，并不一定是測流斷面發(fā)生沖淤就叫做沖淤影響

13、，而是指控制（包括斷面控制或河槽控制）的改變而引起的面積變化。若測站控制沒有變化，這時的測流斷面雖有沖淤，但測流斷面的沖淤對流量的影響與流速的改變對流量的影響相互抵消，因此，水位流量關系仍然是穩(wěn)定的，這時雖發(fā)生測流斷面的變化，但不叫做沖淤影響。,二、沖淤情況的分類 對于不同類型的沖淤，其水位流量關系曲線有不同的規(guī)律。一般采用按沖淤發(fā)生的時間和沖淤發(fā)生的范圍來分類。 按沖淤發(fā)生的時間來分，有不經常性沖淤和經常性沖淤兩種類型。 1）不經常性沖淤 當測站控制比較穩(wěn)定， 沖淤變化只發(fā)生在幾次 較短的時段里，而在兩 次沖淤之間有相當長的 時間水位流量關系是穩(wěn) 定的，稱之為不經常性 沖淤。 2）經常性沖淤

14、,按照沖淤的范圍來分，有普遍沖淤和局部沖淤兩種 。 1）普遍沖淤：如控制斷面或控制河段沖淤情況均勻一致，從橫斷面上看，沖淤前后形狀相似，從縱斷面看，沖淤前后比降基本一致，稱之為普遍沖淤。 2）局部沖淤：如果沖淤前后橫斷面形狀劇烈改變，或縱橫斷面沖淤交替出現，改變了河道的比降，即屬局部沖淤。,三、沖淤情況的分析 1.水位面積關系曲線切線分析 不經常的沖淤，水位流量、水位面積關系點分成明顯的組，經常性沖淤則會散亂無章；普遍沖淤面積與流量的變化是相應的，而局部沖淤面積與流量的關系沒有一定的規(guī)律。,2.用沖淤過程線進行分析 1）平均河底高程過程線。 2）同水位面積過程線。 3）橫斷面的比較分析。 4）

15、利用挾沙能力的概念進行分析,第五節(jié) 水草、結冰及混合因素影響下 水位流量關系分析 一、河槽生長水草對水位流量關系的影響 在氣候溫暖的平原地區(qū)，河流由于水草生長的影響，使水位流量關系點分布散亂。水草一般生長于初夏，夏季最茂盛，入秋以后氣候轉寒，水草逐漸枯萎，對水位流量關系曲線的影響也逐漸減少，直到影響完全消失。水草生長的影響主要使過水面積減小，糙率加大，發(fā)生壅水使比降減小，致使流量減小。 水草生長雖然對河床過水面積有影響，但是在水位面積關系曲線上卻顯示不出來。若無沖淤影響，則水位面積關系曲線為一單一曲線。,一般地說，水草生長的影響對低水的水位流量關系影響較大。因為高水時，流速較大，水草難于生長；

16、再則，水草生長影響的流量與高水流量相比，相差很大，在水位流量關系圖上難于顯示出來。,二、結冰對水位流量關系的影響 我國北方河流，冬季都有結冰現象。由于地面結冰，地面徑流減少，甚至全部停止；地下徑流的補給也在減少。有相當多的河水部分甚至全部凍結。這些都使得河床內水流流量變小。 結冰對水位流量關系的影響是很復雜的。由于河道內流水結冰，使得過水面積減小，同時影響糙率和水力半徑；冰塞、冰壩會使比降發(fā)生很大的改變。這些使得水位流量關系復雜起來。 所以，同水位下，冰期流量偏小，在水位流量關系圖上，關系點分布比暢流期的關系點偏左。 由于結冰、融冰是在較長的時間內發(fā)生的，變化過程相對來說還是緩慢的，因此，雖然

17、水位有些起伏，但流量變化不大。這樣就有可能用實測流量來控制流量的變化過程。,三、受混合影響的水位流量關系 一個測站的水位流量關系同時受兩種以上因素的影響，且影響比較顯著時，稱為受混合影響。如沖淤與洪水漲落、沖淤與變動回水、變動回水與洪水漲落等混合影響都是比較常見的。 在混合影響下，水位面積、水位流速和水位流量關系點子的分布常比較散亂。若仔細分析，可發(fā)現在不同時期，隨著某種主要因素的變化而呈現其規(guī)律性。 在分析受混合影響下的水位流量關系時，一般對沖淤影響，主要分析水位流量與水位面積關系曲線；分析變動回水時，可在測站下游選一參證站來分析落差；分析洪水漲落影響時，可參照水位的漲落率?？傊?，要根據水位流量關系呈現的不同特性，確切地分析出它的主要影響因素，這樣才能確定整編方法或確定水位流量關系線的連法。,復習思考題 1.什么是穩(wěn)定的水位流量關系？穩(wěn)定的水位流量關系與測站控制有什么關系？ 2.穩(wěn)定的水位面積關系曲線有何特點？ 1/B