水工设计计算文选
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2 有实测水文资料断面水位流量关系曲线的确定

从以上分析可见,过去习惯用单值曲线来表征水位和流量的关系,不能反映客观实际。笔者在分析图1的水位流量关系曲线时发现,虽然其下游河槽较稳定,没有明显的冲淤变化,但若以水深计算,其上、下包络线的水深与中值曲线之差为±(7%~9%)。因此,即使建筑物下游有可靠的水文实测资料,亦不能简单地用把这些资料综合为水位流量关系的单值曲线(例如用平均中值),作为用于各种设计工况的依据。对消能设计尤其是底流消能来说,此曲线水位偏高,不安全;对计算上游防洪水面线来说,此曲线水位偏低,亦可能不安全。

如果所研究断面下游的冲(淤)变化仍处于发育过程,以图2为例,除需用已有资料分析出下游河道下切的变化趋势和水位流量“绳套”曲线下降的极限位置外,还需对可能影响河道未来变化的因素进行分析。例如引起河床下切、水位降低主要因素——滥采河砂何时才可能得到有效控制?上游水土保持措施可能将来沙削减到何种程度?河槽和水位下降至什么程度才可能渐趋稳定?有无制约的地质条件?未来水位流量关系曲线是将会相对稳定还是有可能会回升?只有确定了建筑物有效使用期内水位流量关系曲线可能上升或下降的极限位置,也就是上述“绳套”曲线族的上、下包络线的可能极限位置,按不同的运用条件选择不同位置的设计水位流量关系曲线,才能保证设计的工程安全运用。为此,建议采用可能值设计的方法来代替过去习惯采用的单值设计方法,对同一水工建筑物,一般来说消能设计应用可能出现的水位流量关系曲线族的下包络线;而计算过流能力及回水对上游的影响时,则应用可能出现的水位流量关系曲线族的上包络线。若对仅有的少量实测(或查测)资料,不去分析它的可能变化,只简单地综合成单值曲线,按此设计出的工程不可能安全运用,甚至施工期过水就会出现严重的损毁,这样的工程实例并不鲜见。