1 现状简述^［1］

在中小河道的下游，当两岸无可靠堤围防护时，行洪区除主河槽外，还有较宽阔的滩地，在很多情况下，行洪滩地的流量往往占总流量相当大的比重，故漫滩河道过流能力的理论分析及其较可靠的实用计算，乃是学术界和工程技术界近年来一直关心的课题。1947年从模型试验中发现：复式断面河道水流漫滩后，随水位上涨，主槽流速基本上不增加，而是相对稳定于漫滩前之值，1962年史丙齐的模型试验进一步证实这种现象（图1）；黑龙江省水文部门1970年在研究漫滩后洪水流量计算工作中，分析了25个测站的资料，发现有13个测站漫滩后主槽糙率增大了25%～30%。如以漫滩后主槽糙率增大30%为例，主槽实际平均流速比不考虑滩地影响时要减少23%^［2］。复式断面河道漫滩水流特性及合理的计算方法，一直是工程技术人员尤其是设计人员需高度关注的问题。20世纪60年代以来尤其80年代以后，研究漫滩水力学的部门和专家很多，成果颇为丰硕。除试验研究和机理分析外，还提出了不少近似计算方法，主要有不同的断面分割方法和单一河槽方法。理论分析工作主要从机理方面研究和求解析解，由于影响漫滩水流运动的因素较多，要把理论分析法所取得的成果付诸实际应用，目前仍有相当大的距离，工程技术界更关注的是能在一定程度上反映客观实际的、较简单和实用的近似计算方法。50年代以来，我国很多行业的设计手册均推荐滩槽垂直分割法［图3（a）］，即将断面划分为左、右边滩和主槽三部分，用各自的糙率和水力特性参数（面积和湿周）分别计算边滩和主槽的流量后，叠加成断面的总流量。在大多情况下，复式断面可按面积和水面宽度相等的原则简化为由三个矩形组成的复式断面［图3（b）］。垂直分割法的断面水力要素取值见表1。这个方法的特点是比较简单，但计算出的主槽漫滩后流速始终会随着水位的升高而增加，如前述，这明显不符合实际。大量实测资料、试验研究和理论分析都证明，当水流漫滩后，主槽与河滩分界面上存在很强的剪应力，从而存在强烈的能量交换，使漫滩后主槽的平均流速基本不再增大（图1），而滩上近主槽边界的流速则大于滩面单独计算值（图2）^［2］。在某些情况下，例如滩面糙率大于主槽糙率较多时，水流漫滩后，随着水位的上涨，主槽平均流速先出现轻微减小，达到一个最小值后，又随水位的继续上涨而缓慢地增大（图4）^［3］。河滩则如图2和图4所示，由于边界上主槽水流对它的强烈拖曳力，使按垂直分割法计算得到的滩面平均流速偏小。因而尽管垂直分割方法较简单，在通常情况下计算流量会偏大23%左右，其误差会随着滩槽糙率比的增加而增加，对防洪水面线计算尤为不合适。

图1 漫滩前后滩、槽流速的计算和试验比较

（Ц·П·史丙齐试验）

图2 漫滩后滩、槽的流速分布图

（Ц·П·史丙齐试验）

图3 河道复式断面的滩槽概化方法

表1 垂直分割法的水力特性参数取值

图4 西枝江九洲站主槽平均流速用垂直分割法计算值与实测值的比较

有些设计单位长期习惯采用单一河槽法，即将滩、槽的糙率综合后，仍按单一断面进行近似计算，以期消除漫滩后主槽流速仍继续增加的不合理现象。从此假设的本身就可断定，方法虽简单，却是很粗略的，其计算精度亦很难评价。

杨克君等^［4］对各种不同的断面分割计算方法进行了详细的研究和比较，推荐了断面倾斜分割法，这是D.W.Knight等人在研究对称的复式河槽边界剪力时发现，沿主槽水面中点与滩槽壁交界点连线上（图5中虚线）的法向流速梯度很小，因而在两滩对称条件下，可近似地视主槽水面中点和滩槽壁交界点的连线为自由水面，倾斜面上不计算边界阻力，此即为倾斜分割法^［5］。比较研究表明，用倾斜分割法计算过流能力，比已有的各种分割计算方法有更高的精确度。

图5 复式河槽断面流速等值线图（流速与平均流速之比）

图6 倾斜分割法断面计算简图

因垂直分割法较简单，一直为工程技术人员所乐于使用，但其过流能力计算值偏大，计算出的水面线偏低。有些工程技术人员认为，尽管它有过流能力计算值明显偏大的误差，对消能设计而言，似乎仍可作为可资采用的近似方法；若用于防洪的水面线计算，显然不合适。