第七章河槽洪水演算河段洪水演算的研究对象和内容河槽洪水演算方法水文学方法水文学方法是水力学方法的一种简化流域内发生降雨，产生的净雨（径流成分）沿坡地先后迅速汇入河槽后,使得河槽水面在洪水期间发生高低起伏的波动,称之为洪水波。洪水波所经河段，河槽内水流的流速、流量、水位、过水断面面积沿流程发生变化，——所以，洪水波是不稳定流。同位相波前水体水面比降大于稳定流水面的比降，波后水体水面比降小于稳定流水面的比降，波前位相点的速度大于波后位相点的速度，使得洪水波在传播过程中不断被拉长，即波长变大（下游断面的洪水历时比上游历时长），而波峰变小（洪峰流量降低）。洪水波在向下游移动的过程中，波峰处水流运动速度最快，造成波前段长度不断缩短，附加比降不断增大，使得下游涨洪历时小于上游断面洪水的涨洪历时，波前水量转移至波后；而波后段长度逐渐增大，附加比降逐渐平缓，使得下游洪水历时大于上游断面洪水历时。洪水波的最大特征值出现时间一维圣维南方程组研究对象上下两断面间槽蓄水体积的变化量dQ=？表明在较小的流程上（单位流程上两个，单位时间内起始、结束的两个断面）单位时间内上下两个过水断面处面积的变化量与单位流程上某两个上下断面处的流量变化量之和等于零。水力半径一维圣维南方程组——运动方程——受力分析洪水波部分复习要点河段槽蓄原理和蓄槽方程在河段涨水的一定时间段内，由于上断面入流的总水量大于下断面的总出流量，使得一部分洪水暂时储存在河槽中；而在河段退水过程中的一定时间段内，出现下断面总出流量大于上断面总入流量的情形，使得涨水期间暂存河槽中的洪水量陆续排出河段。所以，河段具有蓄存洪水，调节下断面流量大小的功能，这就是河槽调蓄洪水的作用。对固定河段，绘制上、下两个断面在洪水波传输过程中的流量过程线I（t）与Q（t），利用两个流量过程线求得不同时刻的蓄水量dW，然后绘制Q与W=W0+dW的曲线，得到下面三种基本形状的蓄泄关系曲线，直观表述河段蓄水量与下断面流量的关系。洪水波的水位与流量关系洪水波特征河长洪水演算某个下断面离中断面越远，水深减小愈大，则△Qh值愈负，则一定存在一个下断面，恰好使得：假设河段水面呈直线变化，选择一个河段，若河段中断面的水位不变，则不论比降如何变化，上、中断面之间河段的槽蓄变化量恰好与中、下断面之间河段的槽蓄变化量互为相反数，则河段的槽蓄量在涨洪与退洪过程中均保持不变,即有关系：还可以确定：固定的中断面水位值，对应一个唯一的流量值，满足单值一一对应特征河长河段的特点特征河长与平均稳定流量的关系130页特征河长算例——Excel演示计算过程特征河长与平均稳定流量的关系作业计算特征河长一特征河长演算洪水的思路特征河长河段洪水演算原理洪水波的线性特征河长演算——过程若每个河段的水利特性相同，即蓄泄系数相等假设上断面有最简单的入流过程而且可以得到下断面在这种简单入流过程下的出流过程。就可以推而广之，得到任意入流输入情形下的下断面流量响应输出。最简单的入流过程就是δ函数最简单的信号函数是δ函数，它是怎样的一个函数？除δ函数外，还有什么比较简单的入流函数？指在空河段上断面瞬时输入一个强度无穷大，而总量为一个单位的水量，称为瞬时单位入流函数。而在河道的下断面的出流过程Q（t）在水文中称为瞬时单位线u（t）起始时刻河槽内是空的，没有水量，上断面输入的水量是函数，则下断面的出流量过程Q怎样呢？在零初始条件下，利用拉普拉斯变换求解下面方程假设K=5,洪水波传播时间为5，n=10,河段分成10个特征河长长度的分段，上断面在0时刻瞬间释放δ水量（总量为1），下断面的出流过程u(t)如上图所示。举例——单位入流H(t)的出流过程S（t）曲线令延迟单位入流H(t)的出流过程S（t-Δt）曲线130页算例——表10-5矩形单位入流IΔt=I50的出流过程QΔt曲线130页算例——表10-5河段任意连续入流洪水演算的思路任意连续入流量的单宽矩形入流量逼近每个△t时段的总入流量（曲边多边形面积）用一个矩形面积来代替，矩形的高度用矩形与流量曲线的两个交点的纵坐标平均值来代替。每个矩形入流都有它对应的单位入流值，每个矩形入流都有它对应的出流过程。把所有矩形入流对应的出流过程在时程上叠加，就得到任意入流过程的出流过程。131页表10-6算例原始出处131页表10-6算例原始出处131页表10-6，第1、2、3、4列数据任意连续入流量的逼近—离散中间过程任意连续入流量的逼近—离散后的流量过程不同延迟单位入流过程所对应的出流过程对比洪水演算复习重点特征河长计算公式——方法3L<l下断面流量与河段槽蓄量呈顺时针绳套关系L=l