工程水文学第五章-6.pptVIP

X.H.Dong, University of Twente §5.6 施工水文预报 内容提要 1. 坝址处流量预报； 2. 围堰上、下游水位预报； 3. 截流期水情预报 学习要求 掌握围堰水情预报和截流期水情预报方法。 §5.6 施工水文预报 施工水文预报是指对水电工程施工期，受到施工回水影响河段的水文预报。按施工阶段，施工水文预报主要分为围堰水情预报和截流期水情预报。 § 5.6.1 围堰水情预报 在修筑围堰（图5-6-1）及导流建筑物阶段，要求预报围堰前的水位或流量，以防止河水漫入施工区。 图５-６-１为一种围堰平面图(a)及侧视图(b)，围堰上、下游两端距离很短，天然情况下的水面落差可以忽视不计。修围堰后，河道束窄，水流经过收缩口，围堰上游侧的水位格会壅高，而束狭段的水位则和围堰下游侧的水位大致相同。在某一流量Q时，围堰下游水位为Z下，亦即坝址断面水位，Q—Z下关系线就是原坝址水文站的水位流量关系曲线。 § 5.6.1 围堰水情预报 1. 预报坝址处的流量 采用马斯京根流量演算法计算坝址处的流量，但此时要注意的是围堰修建以后，天然河道情况下的马斯京根槽蓄曲线已不适用了。具体计算方法步骤如下： 可用水力学求水面线的方法，拟定一个出流Qi，求出水面线； 利用入库站至坝址一段的许多断面图及水面线，算出相应于Qi的水面线以下的槽蓄量Si’；拟定一组Qi(i=1,2,...,n)，算出一组Si’; 根据原天然河段的实测水文资料，求出马斯京根参数x和K； § 5.6.1 围堰水情预报 假定修筑围堰后，原马斯京根参数x值不变（修围堰后x值最好以实测资料分析而得），用x计算出示储流量Q’=xI+(1-x)Q，点绘S’～Q’关系(如图左边的直线，右边的直线为天然情况下的槽蓄关系线。同一Q’之下，S’S。)，推求出K’值。 有了x和K’值，即可求得修筑围堰后的演算公式，并以此预报坝址流量Q。 求得修筑围堰后的演算公式，由于围堰上、下游两端距离很短，推算的流量可作为围堰上、下游的流量。 § 5.6.1 围堰水情预报 2. 围堰上、下游水位预报 修筑围堰后，围堰上游天然情况下的水位～流量关系发生了变化，此时应重新建立上游水位～流量关系曲线。 根据坝址流量，可用下列公式近似推求束窄河段水位的壅高值ΔZ。 § 5.6.1 围堰水情预报 式中，Z上、Z下分别为上、下游断面水位；V上、Vc分别为上游及束窄断面平均流速；A上、Ac分别为上游及束窄处断面面积；Q为稳定流量，α为动能修正系数，取1.0～ 1.1；g为重力加速度。 § 5.6.1 围堰水情预报 采用试算法计算ΔZ，在计算时，要求具备有下游断面的水位～流量关系Q～f(Z下)，上游及束窄断面的水位～面积曲线A上＝f1(Z上)，Ac=f2(Z下)。具体计算方法步骤如下： 拟定过水流量Q，查Q～f(Z下)曲线得Z下； 由Z下值查Ac=f2(Z下)曲线得Ac，由此计算出Vc，并算出 ； 假定壅水高度ΔZ’，则得上游水位Z上=Z下+ΔZ’，由A上＝f1(Z上)曲线查得A上，计算出V上，并计算出 ； § 5.6.1 围堰水情预报 按式（5-6-1）计算壅水高度ΔZ，若计算出的ΔZ与假定的ΔZ’相符，则试算完毕，否则重新计算。 计算出各级流量的壅水高度，即可建立上游壅高后的水位～流量关系曲线Q～f(Z下+ΔZ)= f(Z上)，见图（5-6-3）。围堰下游的水位～流量关系仍是天然情况下的，即Q～f(Z下)。有了围堰上、下游水位～流量关系，便可利用前面预报的流量Q，推求出上游水位Z上、和Z下，完成围堰上、下游的水位预报。 § 5.6.1 围堰水情预报 图5-6-3 围堰上、下游的水位～流量关系曲线 §5.6.2 截流期水情预报 水利水电工程施工的截流一般是在枯季进行，枯季河水流量小，流速慢给截流施工创造了有利条件。只有预先掌握了截流期河道流量的大小，采取相应措施，施工截流才能顺利的进行 。因此，截流期水情预报是施工截流中不可缺少的工作。 §5.6.2 截流期水情预报 1.退水曲线法 在枯水预报中常把退水曲线表示成相邻时间Δt的流量的相关关系，由退水曲线方程，有 消退系数Kr随所采用的时段长而变，当相邻时间Δt取一固定时段时，相邻流量的比值则为： 式中消退系数Kr，可通过建立相邻时间流量的相关图（如图5-6-4）推求。 §5.6.2 截流期水情预报 【例5-6-1】表5-6-1为清江搬鱼咀站1972年1月枯水期的流量摘录，相邻时间Δt为2d。点绘相邻流量关系如图5-6-1。由相关分析，得相关方程 中a=0,