桥涵水文总复习 (2)

1、桥涵水文桥涵水文总复习总复习第一、二章第一、二章 绪论、河流与流域绪论、河流与流域一、基本概念一、基本概念河流与流域的基本特征；水文循环与水量平衡；多河流与流域的基本特征；水文循环与水量平衡；多年平均水量平衡方程（陆地、海洋、全球）；径流；年平均水量平衡方程（陆地、海洋、全球）；径流；河川径流；径流形成的概念。河川径流；径流形成的概念。泥沙运动的基本概念：粒径；粒径级配曲线；容重泥沙运动的基本概念：粒径；粒径级配曲线；容重（重度）；沉降速度。（重度）；沉降速度。推移质泥沙运动：推移质泥沙运动：泥沙起动的概念；起动流速；推泥沙起动的概念；起动流速；推移质输沙率；沙波运动。移质输沙率；沙波运动。泥

2、沙分类：泥沙分类： 按泥沙在河槽中运动状态分类：悬移质、推移质、按泥沙在河槽中运动状态分类：悬移质、推移质、床沙；床沙； 按泥沙颗粒的大小和来源：冲泻质、床沙质。按泥沙颗粒的大小和来源：冲泻质、床沙质。悬移质泥沙运动：悬移质泥沙运动：含沙量。含沙量。水流挟沙能力定义。水流挟沙能力定义。河床演变的基本概念：河段分类及其与桥涵设计的河床演变的基本概念：河段分类及其与桥涵设计的关系；造床流量的定义及其确定方法；河相关系和关系；造床流量的定义及其确定方法；河相关系和河相系数的定义。河相系数的定义。二、计算题二、计算题径流的度量单位及其换算。径流的度量单位及其换算。第三章第三章 水文统计基本原理与方法水

3、文统计基本原理与方法一、基本概念一、基本概念概率和频率的概念、概率和频率的区别与联系；总体、概率和频率的概念、概率和频率的区别与联系；总体、样本、样本容量；抽样误差的概念；重现期、重现期样本、样本容量；抽样误差的概念；重现期、重现期与频率的换算关系；设计频率；桥涵设计流量；频率与频率的换算关系；设计频率；桥涵设计流量；频率曲线与统计参数的概念；统计参数的统计意义；统计曲线与统计参数的概念；统计参数的统计意义；统计参数对频率曲线形状的影响。参数对频率曲线形状的影响。二、计算题二、计算题)183(%1001)( nmxXPPm1、经验频率公式、经验频率公式2、参数估计的方法、参数估计的方法 矩法矩

4、法设桥位断面年最大洪峰流量系列：设桥位断面年最大洪峰流量系列： x1，x2， ，xn 记记均值：均值：)93(11 niixnx均方差和变差系数：均方差和变差系数：)133(1)(21 nxxnii )143(1)(112 nxxxxCniiV )143(1)1(12 nKCniiV记记记记偏态系数：偏态系数： CS = (34)CV 三点法（概念）三点法（概念） 适线法（步骤）适线法（步骤）3、设计值计算、设计值计算)263()1( xCxVPP记记 第四章第四章 设计洪峰流量设计洪峰流量 和设计水位计算和设计水位计算一、基本概念一、基本概念设计洪水标准（设计频率）的概念；设计流量、设设计洪

5、水标准（设计频率）的概念；设计流量、设计水位、设计流速的概念；特大洪水与特大洪水处计水位、设计流速的概念；特大洪水与特大洪水处理；资料审查的概念。理；资料审查的概念。二、计算题二、计算题1、特大洪水经验频率计算方法、特大洪水经验频率计算方法 独立样本法独立样本法特大洪水的经验频率为：特大洪水的经验频率为：)14(1 NMPM式中，式中， M = 1，2， ，a特大洪水的排位及首位特大洪水重现期特大洪水的排位及首位特大洪水重现期 N 确定确定一般洪水的经验频率为：一般洪水的经验频率为：)24(1 nmPm式中，式中，nllm, 2, 1 统一样本法统一样本法)14(1 NMPM式中，式中，M =

6、 1，2，a 特大洪水的经验频率为：特大洪水的经验频率为：)34(1)11(11)1( lnlmNaNalnlmPPPaMaMmm = l +1，l + 2，n 一般洪水的经验频率为：一般洪水的经验频率为：方法任选方法任选记，应用记，应用2、设计流量的推算方法、设计流量的推算方法 桥位断面有实测流量资料的情况桥位断面有实测流量资料的情况 用频率分析（适线法）（用频率分析（适线法）（第三章第三章 ），包括特大值），包括特大值处理（第四章）处理（第四章） 桥位断面桥位断面无实测流量资料的情况无实测流量资料的情况1）大、中河流：历史调查洪水反推统计参数或直接作）大、中河流：历史调查洪水反推统计参数或

7、直接作 部分频率曲线（部分频率曲线（了解了解）2）小河流：推理公式、经验公式（）小河流：推理公式、经验公式（了解了解）3、设计水位、设计流速计算、设计水位、设计流速计算 桥位断面有实测资料桥位断面有实测资料 由设计流量由设计流量QP，直接利用桥位断面直接利用桥位断面ZQ 关系曲线、关系曲线、ZV关系曲线，求出设计水位关系曲线，求出设计水位ZP、VP。 桥位断面无实测资料桥位断面无实测资料 利用实测桥位断面图，用谢才利用实测桥位断面图，用谢才- -曼宁公式计算曼宁公式计算ZQ、 Z、 ZV关系曲线，然后推求关系曲线，然后推求ZP、VP。 2132JRnVQ 复式断面，滩槽要分开计算：复式断面，滩

8、槽要分开计算：ttCCtCVVQQQ CtCtQQQ tttQV 记，应用记，应用hR 第五章第五章 桥涵孔径计算桥涵孔径计算1、基本概念、基本概念一、大、中桥一、大、中桥水流图式的概念；水流图式反映什么？桥孔长度、桥水流图式的概念；水流图式反映什么？桥孔长度、桥孔净长、跨径、净跨径；桥面标高；桥下净空高度；孔净长、跨径、净跨径；桥面标高；桥下净空高度；各种壅水高度形成的原因。各种壅水高度形成的原因。2、桥孔长度计算方法、桥孔长度计算方法 冲刷系数法冲刷系数法 建立公式的基本概念；别列柳伯斯基的假定；建立公式的基本概念；别列柳伯斯基的假定；冲刷系数；（冲刷系数；（5-25-2）式的意义。）式的

9、意义。)25()1( SPgPVQ )35(375. 01 jSlV CSVVld 不记，会用不记，会用 经验公式（经验公式（了解了解）3、桥面标高计算方法、桥面标高计算方法)105(min DjShhhZZ 非通航河段非通航河段 通航河段通航河段)115(min DmMhhZZZS = ZP4321hhhhh 记记记记0:,21221 hhhhy 急急流流冲冲高高，对对缓缓流流河河段段河河湾湾超超高高,21,3243wLhhhh 对通航河段，两种都要算，取大者。对通航河段，两种都要算，取大者。 第六章第六章 桥梁墩台冲刷计算桥梁墩台冲刷计算一、基本概念一、基本概念冲刷计算的简化方法：自然冲刷

10、冲刷计算的简化方法：自然冲刷h、一般冲刷、一般冲刷hP、 局部冲刷局部冲刷hbbPhhh bPshhhh 三部分冲刷形成的原因。三部分冲刷形成的原因。二、一般冲刷计算（二、一般冲刷计算（公式不记，掌握应用公式不记，掌握应用）1、64-1 修正式（按冲止流速概念建立的公式）修正式（按冲止流速概念建立的公式） 冲止流速；公式建立的概念；一般冲刷深度表冲止流速；公式建立的概念；一般冲刷深度表示方法。示方法。)66()(max53max61533561 ccjcPccjcPPhhdELAQhhdELAQh 适用条件：非粘性土河槽，桥下全部为河槽或桥下河适用条件：非粘性土河槽，桥下全部为河槽或桥下河 槽

11、部分。槽部分。应用说明：应用说明： 当桥下断面全为河槽，当桥下断面全为河槽，Lcj = Lj = L- -nd，QcP = QP。 当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽不会扩宽至全当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽不会扩宽至全 桥，则：桥，则：)86( PtcccPQQQQQLLcQcZSZmtQ左左 tQ右右 tttQQQ右右左左 dnLLccj 当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽会扩宽至全桥，当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽会扩宽至全桥，则认为桥下全部为河槽，则认为桥下全部为河槽，Lcj=Lj=L- -nd，QcP=QP， 不不变。变。ch 值的确定：通常按桥位上游附近枯水位或中值的确定：通常按桥位上游附近枯水位

12、或中低水位实测过水断面图求得；也可利用设计水位时的低水位实测过水断面图求得；也可利用设计水位时的实测桥位断面图求得。实测桥位断面图求得。 chhmaxcccLh mSZZhmax 当桥下河床由多层成分不同的土质组成，分层当桥下河床由多层成分不同的土质组成，分层土河床的冲刷可采用逐层渐进试算法进行。土河床的冲刷可采用逐层渐进试算法进行。2、64-2简化式（按输沙平衡建立的公式）简化式（按输沙平衡建立的公式） 输沙平衡的概念；建立公式的概念。输沙平衡的概念；建立公式的概念。)116()1()(04. 1max66. 0290. 02 hBBQQAhccP 适用条件：沙质（非粘性土）河槽。桥下全部为

13、适用条件：沙质（非粘性土）河槽。桥下全部为 河槽或桥下河槽部分。河槽或桥下河槽部分。应用说明：应用说明： 当桥下断面全为河槽当桥下断面全为河槽，Q2 = QP，B2 =Lc . 当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽不会扩宽至全当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽不会扩宽至全 桥，则：桥，则：LLcQcZSZmtQ左左 tQ右右 )86( PtcccPQQQQQccPLBQQ 22,)116()1()(04. 1max66. 090. 0 hLBQQAhccccPP 式中，式中，Lc建桥后桥下河槽宽度。建桥后桥下河槽宽度。 当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽会扩宽至全桥，当桥孔压缩部分河滩，桥下河槽会扩宽至全桥，则认

14、为桥下全部为河槽：则认为桥下全部为河槽：LBQQP 22三、局部冲刷计算（三、局部冲刷计算（公式不记，掌握应用公式不记，掌握应用）局部冲刷的概念；局部冲刷表示方法；起冲流速。局部冲刷的概念；局部冲刷表示方法；起冲流速。1、65-1 修正式修正式)(06 . 010VVBKKhVVb 当当1)(000006 . 010nbVVVVVVBKKhVV 当当2、65-2公式公式)(0015. 06 . 020VVVhBKKhVVPb 当当2)(0015. 06 . 020nPbVVVhBKKhVV 当当3、一般冲刷结束后墩前行近流速（、一般冲刷结束后墩前行近流速（冲止流速冲止流速）计算）计算 64-1

15、修正式修正式3261PhdEV 64-2简化式简化式ccccVhhBBQQAV32)()1()(04. 1max34. 021 . 021 . 0 式中，式中，Vc为天然河槽平均流速。为天然河槽平均流速。ZShmaxhPhbhs基底高程基底高程天然河底天然河底桥墩桥墩c ch hP hb总冲刷深度总冲刷深度hs：bPshhhh 墩台基底埋置高程：墩台基底埋置高程：cbPscssjdhhhZhZZ 式中，式中，c为基底埋深安全值。为基底埋深安全值。四、四、墩台基底最小埋置深度计算墩台基底最小埋置深度计算左桥台右桥台CBSZtB河槽河滩【例例1 1】无通航河段上某桥位断面如图所示，断面为无通航河段

16、上某桥位断面如图所示，断面为宽浅型，河槽、河滩断面形状近似矩形。宽浅型，河槽、河滩断面形状近似矩形。河槽宽度河槽宽度Bc=210m，底部平均高程，底部平均高程42.0m，糙率，糙率nc=0.028。河滩宽度。河滩宽度Bt=236m，底部平均高程，底部平均高程43.8m，糙率糙率nt=0.032。水面比降。水面比降J=0.0005。参照桥头引道路。参照桥头引道路基高程，已确定桥面标高基高程，已确定桥面标高47.10m，桥下各种水面升高，桥下各种水面升高值之和值之和 =0.42m，桥下净空高度，桥下净空高度hj=0.5m，桥梁，桥梁上部结构高度上部结构高度hD=1.18m，选，选50m标准跨径（桥

17、墩中标准跨径（桥墩中心间距），墩宽心间距），墩宽2m。 h 取左岸边为起点距的零点，左桥台位置已定，桥台取左岸边为起点距的零点，左桥台位置已定，桥台前缘位于零点。冲刷系数前缘位于零点。冲刷系数P=1.1，试用冲刷系数法推，试用冲刷系数法推求最小桥孔长度。求最小桥孔长度。SPgjSPVQlblV)1(,375. 01 21322132JhnJRnQ 谢才谢才-曼宁公式：曼宁公式：已知冲刷系数法计算公式如下：已知冲刷系数法计算公式如下： DjShhhZZ min)(min DjShhhZZ m00.45)18. 150. 042. 0(10.47 解：解：（1）求设计水位：）求设计水位： 桥面标高

18、：桥面标高： （2）求设计流量、设计流速）求设计流量、设计流速sm /66. 10005. 00 . 3028. 012132 mZhSc0 . 300.4200.450 .42 mZhSt2 . 18 .4300.458 .43 河槽平均水深：河槽平均水深： 河滩平均水深：河滩平均水深：21321JhnVccc 河槽设计流速：河槽设计流速：sm /104766. 10 . 32103 河槽设计流量：河槽设计流量：ccccccVhBVQ 河滩设计流速：河滩设计流速： 21321JhnVttt sm /79. 00005. 02 . 1032. 012132 河滩设计流量：河滩设计流量： ttt

19、tVhBQ sm /22379. 02 . 12363 设计流量：设计流量： smQQQtcP/127022310473 设计流速取天然河槽平均流速：设计流速取天然河槽平均流速： smVVcS/66. 1 （3）求通过设计洪水桥下理论上所需的毛过水面积：）求通过设计洪水桥下理论上所需的毛过水面积：987. 025066. 1375. 01375. 01 jSlV 04. 0502 lb SPgPVQ)1( 273466. 11 . 1)04. 01(987. 01270m 左桥台右桥台CBSZtB河槽河滩（4）确定桥孔长度：）确定桥孔长度：河槽必须布置桥孔，可布置河槽必须布置桥孔，可布置4孔，

20、桥下过水面积孔，桥下过水面积 26303210mhBccc 河滩可布置两孔，桥下过水面积河滩可布置两孔，桥下过水面积 21082 . 1)10250(mt 22734738108630mmgtc 答：桥孔布置答：桥孔布置6孔，最小桥孔长度孔，最小桥孔长度298m，桥孔净长，桥孔净长 288m。【例例2 2】某桥位断面如图所示，设计流量某桥位断面如图所示，设计流量QP =4480=4480m3/s，设计水位，设计水位ZS =34.28=34.28m，相应过水面积，相应过水面积=1555=1555m2，天然河槽宽度，天然河槽宽度 ，河槽最深，河槽最深处高程处高程Zm=25.83=25.83m。经计

21、算桥孔长度。经计算桥孔长度L=238=238m，拟，拟采用四孔，单跨径采用四孔，单跨径l=60=60m（桥墩中心间距），墩宽（桥墩中心间距），墩宽b=2.0=2.0m。单宽流量集中系数。单宽流量集中系数A=1.10=1.10，系数，系数E=0.660.66，河床泥沙河床泥沙mBc246 0 . 2 d平均粒径平均粒径 mm。取桥位断面为计算取桥位断面为计算断面，试推求桥下断面，试推求桥下河槽的一般冲刷深河槽的一般冲刷深度。度。解解：（1）取）取cSVV smQVPc/88. 215554480 （2）dlVlVCjS 375. 01375. 01 981. 026088. 2375. 01 （

22、3）mndLLLjcj23223238 033. 0602 lb （5）smQQPcP/44803 （6）64-1公式公式53max6135)( ccjCPPhhdELAQh 32. 645. 8266. 0232981. 0448010. 15361 m13.10 （4）mZZhmS45. 883.2528.34max mBhCc32. 62461555 （7）64-2公式公式max66. 090. 0)1()(04. 1hLBQQAhccccPP 45. 8238)033. 01(981. 0246)448044801 . 1(04. 166. 090. 0 m13.10 【例例3 3】某

23、桥位断面如图所示：某桥位断面如图所示：设计流量设计流量QP=3609m3/s，相应过水面积，相应过水面积=1350m2，设，设计水位计水位ZS=34.28m，河槽最深处标高，河槽最深处标高Zm=25.83m。经。经计算桥孔长度计算桥孔长度L=238m，拟采用四孔，单跨，拟采用四孔，单跨l=60m（桥（桥墩中心间距），墩宽墩中心间距），墩宽b=2.0m。桥下河槽河滩过水面。桥下河槽河滩过水面积及河宽分别为积及河宽分别为c=990m2，Bc =160m，t左左=20m2，Bt左左=10m，t右右=180m2，Bt右右=68m。天然河槽平均流。天然河槽平均流速速Vc=3.10m/s，单宽流量集中系数

24、，单宽流量集中系数A=1.05，系数，系数E=0.66，河床泥沙平均粒径，河床泥沙平均粒径 。mmd0 . 3 53max6135)( ccjcPPhhdELAQh 式中：式中：Lcj为桥下河槽部分桥孔净长。为桥下河槽部分桥孔净长。641公式如下：公式如下：642公式如下：公式如下：max66. 090. 0)1()(04. 1hLBQQAhccccPP 式中：式中：Lc为桥下河槽部分桥孔长度。为桥下河槽部分桥孔长度。桥下断面河槽部分通过设计流量的计算公式如下：桥下断面河槽部分通过设计流量的计算公式如下： 式中：式中： 为天然状态下桥下河槽流量，为天然状态下桥下河槽流量， 为天然状态为天然状态下桥下河滩部分通过的流量。下桥下河滩部分通过的流量。PtcccPQQQQQ cQtQ （2）河槽不稳定会扩宽至全桥，求）河槽不稳定会扩宽至全桥，求桥下河床的一般桥下河床的一般 冲刷深度。冲刷深度。（1）河槽稳定不会扩宽，求）河槽稳定不会扩宽，求桥下河槽部分的一般冲桥下河槽部分的一般冲 刷深度；刷深度；求：求：解：解：64-1公式公式980. 026010. 3375. 01375. 01375. 01 dlVlVcjS （1）mdnBdnLLcccj15622160