水文预报第二章-1合编.ppt

第二章 河道 洪水预报 主 要 内容 洪水波的分类; 河道流量演算; 水力学的河道洪水演算方法; 河道相应水位（流量）预报; 回水、感潮河段预报; 多沙、变动河床的洪水演算、具有行、蓄洪区的河道洪水演算; 第一节、河道流量演算 1、基本原理 2、特征河长法 3、马司京干法 4、有支流河段的流量演算 1、基本原理 1.1 洪水波的分类 圣维南(Saint-Venant)方程组： 根据对动力方程的不同简化，河道里的洪水波可分为 1）、扩散波 在动力方程中，对于一般的天然河道水流，惯性项较其它项要小两个数量级，通常忽略。常用的流量演算水文学方法都忽略惯性项，且常将动力方程简化为槽蓄方程，属于扩散波。 3）? 动力波 动力方程中各项均不忽略所描述的洪水波为动力波。对于受潮汐、闸、坝等严重影响的河段要用动力波进行演算。在随后的课程中再细述 。 1.2 水量平衡方程和槽蓄方程 对(1.1)进行简化,可以得到水量平衡方程: 在一个河段内把扩散波的动力方程简化为河段的槽蓄方程: 2、特征河长法  特征河长l是这样的一个河段：下断面的流量Q与该河段的蓄量W是单一的关系。特征河长的计算公式是 3、 马司京干法 马司京干法是由G.T.麦卡锡于1938年提出的，因首先应用于美国的马司京干河而得名。在河段流量演算法中，我国广泛的应用于此法。从五十年代起对此法进行深入的研究，并逐步的加以改进。1962年华东水利学院提出马司京干法有限差解的河网单位线，随后长江流域规划办公室水文出导出马司干法河道分段连续流量演算的通用公式及完整的汇流系数表。 3.1、基本原理和概念 3.1.1、槽蓄方程 对于一般的槽蓄是 ，马司京干法的槽蓄为 (1.7) 3.1.2 马司京干法流量演算 把水量平衡方程 ，假定流量在时段内呈直线变化，水量平衡方程可以写成有限差的形式为： 联解水量平衡与槽蓄方程的差分方程，可得流量演算方程式为： 其中，系数计算公式为： 3.2、K、X参数的物理意义 槽蓄方程： 从方程来看，就是调整X，使得河段蓄量W与示储流量 成单一的曲线，K 就是这个曲线的斜率： 有几个问题 按照假定X、K是常数，但实际上X不是常数；W- 不是直线，而是曲线，所以K也是变化的。 这与开始的假设不一致，需要从K、X的物理意义开始解释。 经过分析，可以推导X与特征河长的关系： 由上面的两个公式可以看出： 由于 =0,故 x0.5，当 L， x0。 在上游河道， 较大， 较小，河道的调蓄能力小，x较大； 在总下游河道， 较小， 较大，河道的调蓄能力大，x较小。 所以对于一个河道，上游的x一般大，下游小，有时甚至为负值。 K是槽蓄曲线的坡度，等于恒定流状态下的河段传播时间，即 式中C为波速度，可以采用断面平均流量计算 3.3、马司京干分段连续流量演算法 马司京干法有两个假定： 流量在河段内线性变化； 在 时间流量线性变化； 为了满足这两条， ， 一般 根据河道、流域情况以及实时水文资料确定，是固定的，如通常取1h，3h等。 对于长河段，如淮河的王家坝—鲁台子河段，长度为350多公里，洪水转播时间K为20多个小时， 取3小时或者6小时。显然 〈〈K。在这种情况下，需要分河段。 假定河段被分为N个子河段，总河段长度为L，传播时间为K，x，子河段长度为 ，传播时间为 ， ，那么有： 3.4、马司京干非线性演算法 可以看出，K与x均是 的函数 ，非线性的马司京干法有变动参数和非线性槽蓄曲线两种处理方法。 在变动参数法中： 对于具体河段， 与 都可根 据水文站实测资料求得，如河段 的l? 和 K? 关系是线性的 ，可以建立x? 及 K? 的线性方程，如： 3.5、马司京干法的参数确定 有两个方法： 其一是试错法； 其二是水力学方法。 思考与练习题 一个河段的马斯京根法参数K、X分别为k=3小时,x=0.35，?t=2小时，河道为2段（n=2），河道初始流量为零，假定输入为三角形，即 4、有支流河段的流量演算 有支流河段的流量演算方法与无