明渠水流基本上属于非恒定流,研究明渠非恒定流的特性、运动规律及计算方法,对河道整治、蓄水分洪、堤防设计有着重要意义。特别是1998年长江流域特大洪水,经过全国人民的共同努力,终于获得了胜利,但同时又使长江洪水特性和长江堤防系统的设计标准成为大家共同研讨的问题之一。 不少文献就1998年长江中下游异常的水位流量关系进行了大量研究分析,其代表性的观点有两类:一类是对螺山站水位流量关系进行“单值化处理”,消除比降影响,使水位流量关系成单值关系,认为泥沙淤积是螺山站同流量下水位抬高的原因之一;另一类观点认为同一流量下水位升高主要是非恒定流特性决定的,洪水期间水流形成复式绳套形关系曲线,中心轴随不同洪水组成而变化,一般为20～30%,最大可达50%以上。 本文拟通过研究明渠非恒定流的特性、长江中游典型测站1998洪水位特性及其原因,探讨明渠非恒定流的特性、长江中下游堤防设计标准和瞬时最高洪水位对堤防安全的影响。 本文共分五章。第一章主要讨论了明渠非恒定流研究的意义、明渠恒定流的特性以及明渠非恒定流的特性。 第二章分析了天然河道水流的非恒定特性、河道洪水位的特性和长江洪水特性。天然河道水流特性主要表现为水流与河床的非恒定性,包括河道环流、水沙二相性、河床河岸可动性及分汇流特性等,使得天然河道水位流量关系呈现复杂的多值关系。长江洪水主要由暴雨形成,长江洪水的特性与暴雨发生的时间、地区分布有关,长江特大洪水有三种类型:区域性中游型洪水、区域性上游型洪水和全流域型洪水。 第三章着重分析研究了1998年长江流域特大洪水过程,中游干流河段的螺山、城陵矶、监利等若干水文测站的水位普遍超过或接近历史最高水位,城陵矶～螺山河段水位远远高于1954年,但流量却远小于1954年。本文探讨了1998年长江中游全线水位居高不下的原因:有强降雨形成大洪水时间长、范围广;分洪溃口减少;干支流洪峰的恶劣组合以及江河湖泊调蓄能力减弱等。本文采用最小二乘法对螺山站水位流量关系进行了多项式曲线拟合,以形成平均的水位流量