在确定的水工程体系和调度方式下，推求平原河网某一降雨分布时的水力要素计算。计算成果主要包括所有河道的沿程水位、流量过程和各湖泊水位、出入湖流量过程等。

平原河网地区地势平坦，河道密集、河湖串连成网状。水工程体系主要由河道、堤防、水闸、船闸、泵站、桥梁等水工建筑物组成。地区降雨径流系数受当时的蒸发量、下垫面类别及农作物组成的影响显着；河湖水位变幅小，水面比降平缓，流速缓慢；河道流向随降雨分布及水工程调度不同而变化；近海受潮汐影响的河道，在潮流界内水流有一天两次的往复流动，河口段进出潮量远大于净泄量。

平原河网地区水力计算的任务主要包括：①防洪、除涝计算。用以研究规划的工程布局和新建水工程规模，并验证其科学合理性。②洪水演进计算。用以制定防汛调度预案，或作为防汛调度决策支持系统的组成部分，进行防汛实时调度，并作出灾情预测。③供水计算。用以制定水资源合理分配方案，并参与水资源实时调度。④水质计算。用以作为河网水质计算的基础条件，研究水污染防治对策措施。

由于平原河网地区各河湖之间不可分割的联系，水力计算常需采用对所有河段和湖泊联解的方法在较大范围内进行。计算中要考虑计算区的边界条件、区域内的降雨和各种365bet中国大陆网址_365bet官网的微博_正规365彩票平台app下载设施的影响。

进行平原河网地区水力计算，通常使用的方法有两类：①以经验方法为主，俗称大湖演算法。②以数学分析方法为主，通称河网非恒定流计算法。

大湖演算法

适宜于计算范围较大的河网。计算时需将河网地区分成若干个区。每一分区有若干个代表水位站，并要求同一区内各代表站水位间有较好的相关关系；各相邻分区间水流交往情况比较清楚，或有较丰富的实测水文资料，使之能用实测资料辅以必要的计算建立相邻分区间水流交往的水位流量关系；并通过测绘和调研，绘制每一分区参与洪（涝）水调蓄的河网（含湖泊）的水位容积关系曲线。将每一分区视为一个大湖，在选定适当的计算时段步长后，根据确定的初始条件、边界条件和每一分区的净产水量过程，便可对这一以大湖群模拟的河网系统进行水力计算。大湖演算法的计算过程，要反复使用各种工作曲线并采用试算的方法，通过专用计算程序由计算机完成。

大湖演算法可以针对确定的工程方案，从整体上掌握河网水流的交往过程，并算得各水位代表站的水位过程。对于重点河段，如果在计算中单独列出其水位流量关系，也可得到其水位及流量过程。这种计算方法主要以实测流量资料建立的水位流量关系为基础，计算成果比较直观可信。但大湖演算法也有很多局限性：要求河网密度较大并有可能按上述要求进行分区；要求有较清晰的分区水流交往关系或较丰富的河道实测流量资料；难以反映分区内部的河道及水工程变化的影响等。对强感潮河网水流，因其难以用水位流量关系准确描述，水量计算会有较大的误差。

河网非恒定流计算法

是平原河网水力计算中使用最广泛的方法。

数学模拟

对河网的不同部分采用不同的模拟方法。

（1）河道模拟。其水流运动和调蓄采用明渠一维非恒定流基本方程——圣维南方程组模拟。

连续方程

动力方程

式中，x为距离，m；t为时间，s；A（x，t）为过水断面面积，m²；Q为断面流量，m³/s；Z（x，t）为水位，m；α为动量修正系数；K为流量模数；g为重力加速度，m/s²；q_l为旁侧单宽入流量，m³/（s·m）；v_x为旁侧入流流速沿河道水流方向的分量，m/s，若旁侧入流方向垂直于河道，则v_x＝0。

在河道水流运动模拟计算中，通常以流量（Q）和水位（Z）为因变量求解上述方程组。

（2）湖泊模拟。对于较小的湖泊，可以单纯的可调蓄节点模拟，即只考虑湖泊的调蓄作用。对于较大的湖泊，理论上讲，除了考虑湖泊的调蓄作用外，按问题的实际需要应以二维或三维流场模拟其水流运动。但大型湖泊的湖内流场主要取决于湖面风场，很难取得可信的依据。作为河网的水力计算，其研究的主要对象是河网的水流状况，对湖泊而言主要关心的只是其水位变化。因此，在实际计算中，即便对于大型湖泊一般也只以单纯的可调蓄节点模拟。但在湖泊堤防设计时，应另考虑一定时间的大风可能引起的风壅水高度。

（3）工程情况和运行方式的模拟。河网中的水工程包括水闸、船闸、涵洞、倒虹吸、泵站等，可分别用相应的水力学公式模拟其上、下游水位与过流量的关系，并在计算过程中以当时的水位、流量计算值判断其控制运用的方式。

河网概化

要对一个由河网、湖泊和各种水工程组成的复杂河网系统进行模拟计算，必须首先对系统进行概化。概化的目的是合理地简化河网结构，但必须保持其原有的过水能力和调蓄能力基本不变。概化内容包括：每条河道的断面概化；两条或更多条并联河道用一条河道模拟概化；湖泊的概化以及水工程的模拟概化。概化的合理与否需由模型率定的结果判断，并据此进行必要的修正。

计算方法

河道、湖泊、水工程经概化后均成为模型的一个单元，其中绝大部分是河道单元。各单元以节点相联系组成网络。以河道单元为例，用上述圣维南方程组研究其水动力特性，以数值解方法将偏微分方程离散化，对每一河道单元均可获得一个代数方程组。求解方程组，可在已知前一时刻本单元各水力要素的基础上，将该河道单元某端断面本时刻的流量，以本端断面和另端断面本时刻的水位表示。其他类型单元，除湖泊单元外，均可类似处理。河道单元端断面水位即其所在网络节点的水位。对每一个网络节点可建立一个进、出水量平衡方程；对于模拟湖泊的可调蓄节点，其水量平衡还应包括该节点的调蓄量变化；对于已知水位的边界节点，无需建立水量平衡方程。由于所有节点进、出水量均可以节点水位（包括边界节点在内）表示，方程的待求未知量即为网络各节点的水位，且未知量个数与方程数相等，因此可用多种求解代数方程组的数值方法，通过联立所有的节点水量平衡方程，求解河网的各节点水位，进而由每单元端断面水位与端断面流量的关系求得相应的流量值。至此，完成了一个时段的河网水位流量计算过程，并为下一时刻的计算提供了基础。相邻两个计算时刻的时距称计算的时间步长，按照河网水流随时间变化的快慢程度可取数分钟至数小时不等。

上述计算量极大，建立方程组及其求解过程必须预先编制计算程序，用计算机完成。对于一般的平原河网水力计算，通常可以使用成熟的通用程序。将河网概化后，按照规定的数据格式输入描述河网几何和水力特征的数据、计算起止时刻和时间步长、河网水流的初始条件、边界条件以及成果输出的要求等，即可由计算机自动完成全过程的计算。对于特别大型的河网，由于使用通用程序计算时间过长，应考虑编制专用程序。对于平原河网的这种水力计算方法，由于是采用数学（公式）模拟，一般又称为数学模型方法。以上介绍的计算方法是在河网水力计算中求解圣维南方程组的最常用方法，但不限于此。

应用条件

平原河网非恒定流计算方法，从20世纪70年代后期开始在中国发展，目前已臻成熟并在国际上居先进水平，已有的计算程序可以快速完成由千余条河道和大量水工程组成的大型河网的水力计算。

平原河网水力计算的数学模型方法仅仅是水力计算的工具，只有使用得当才能取得实际效果。要掌握河网分布及其断面的详细资料，并对河网进行合理的概化。河网概化的合理与否对计算成果会有显着的影响。必须根据计算任务，选择1～2组实测水文资料较完整的系列，对概化河网进行率定。通过率定，合理调整概化河网的结构、河道概化断面及选用的水力参数，做到计算结果与实测资料拟合。河网地区的水文资料多以水位记录为主，难有完整准确的流量资料。但平原地区水位变幅小，水位变化不敏感，水位拟合较容易，流量的拟合却相对较困难。在率定概化河网时应充分利用可靠的实测流量资料，以达到拟合准确的目的。

大湖演算法和河网非恒定流计算法都是平原河网地区水力计算的有效方法，宜根据具备的条件和计算的目的适当选用。尽管后者已是目前平原河网水力计算中使用最广泛的方法，但大湖演算法的成果更多地依靠实测水文资料，而且不需要全面掌握复杂的河网结构及其断面资料，计算也较简单实用。