大工13秋《桥涵水文》辅导资料十六
- 格式:doc
- 大小:701.50 KB
- 文档页数:4
1.水文现象:指地球上的水受外部作用而产生的永无休止的运动形式,即降雨,入渗,径流,蒸发等现象的统称。
2.水文现象的特性:随机性、周期性、地区性 3.桥涵水文现象的研究方法:成因分析法、地理综合法、数理统计法 4. 河流 按特性可分为:河源、上游、中游、下游、河口1)河源:河流起点(溪涧,泉水,沼泽,湖泊)2)上游:紧接河源二多奔流于山谷的河流上段V3)中游:上游以下的中间河段U 4) 下游:中游的下段 复式 5)河口:河流的终点 三角洲5. 河流基本特征:1-河流断面a.横断面:垂直于水流方向的断面。
横比降:河流沿横断面方向的水力坡度。
产生横比降的原因:a )弯 曲河段中惯性离心力的作用;b )地球自转偏向力的作用;V 2 P - --- y 2横坡度:1 = tan a = --------- -- = ----- P •<? &Rb.纵断面:沿河流深泓线的剖面。
纵比降:a )水面纵比降(水面坡度):中泓线上单位长度内水面的落差。
b )河底纵比降(河底坡度):中泓线上单位长度内河底的落差。
J= (z-z 2) /L 2-河流长度1)定义:河流源头至河口或测站断面沿河槽中泓线或轴线量取的距离L 。
2)作用:河流特性的基本参数, 可确定落差、比降和能量。
3- 河流弯曲系数1)定义:沿河流中泓线两点间的实际长度与其直线距离的比值。
2)特性:任何河段都有它的弯曲系数; 它可反映河流流经地的地质地貌特征。
K~->i 6.计算流域面积的方法:1-在大比例尺地形图上按桥位所在的断面勾绘出流域边线;2-用求积仪或数格的方法计算流域面积。
7. 流域的自然地理特征:流域的地理位置、气候、地形、植被、土壤特性,地质构造,沼泽及湖泊情况等,都是与流域水文特性密切有关的自 然地理特征。
&河段分类:1-山区河流(峡谷河段、开阔河段)2-平原区河流(顺直微弯河段、分汉河段、弯曲河段及宽滩河段、游荡河段)3-山前区河流(山 前变迁河段、冲积漫游河段)4-河口河段(三角港河段、三角洲河口)按河床稳定程度(稳定河段、次稳定性河段、不稳定河段)9径流的形成过程:流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个过程,称为径流形成过程。
桥涵水文辅导资料十七主题:第七章调治构造物学习时间:2014年1月20日-1月26日内容:一、学习要求1、掌握调制构造物的结构及相关计算。
二、主要内容及案例分析什么是调治构造物?导流堤、丁坝、顺坝、挑水坝、其他桥头防护工程调治构造物的功能:调节水流使其均匀、顺畅地流过桥孔,防治桥下断面和上下游附近的河床、河岸发生不利变形,确保桥梁安全。
调治构造物的布设原则:顺应水势、因势利导、因地制宜结合河段特性,水文、地形和地质等自然条件,桥头路堤位臵,通航要求,水利设施等因素综合考虑,兼顾两岸、上下游、洪水枯水位,确定总体布臵方案。
水文及河床变形复杂的河段,桥孔和调治构造物布设应做水工模型实验,进行分析验证。
导流堤的设计洪水频率与桥梁设计洪水频率相同。
丁坝等其他调治构造物的设计洪水频率应与所依托的工程设计洪水频率相同。
导流堤的作用:导流堤的主要作用是引导水流平顺通过桥孔,提高桥孔泄洪能力,减少对桥下河床的集中冲刷,减缓冲刷进程,减少对墩台的冲刷威胁。
无导流堤时,被桥头路堤阻断的河滩水流将斜向流入桥孔,可引起桥台附近的严重冲刷;设臵导流堤后,桥下河床的冲刷分布趋于均匀,并扩散到桥梁上下游的较大范围,减缓了冲刷进程。
如何设臵导流堤?河滩流量较大时,桥上游应修建导流堤,引导上游水流和河滩水流逐渐改变方向,形成平行水流,平顺地通过桥孔,使桥下断面的流速、水深及输沙等分布都较为均匀,避免桥下和桥头出现集中冲刷。
根据河滩流量占总流量的比例来确定,一般认为,被河滩路堤阻断的河滩流显占总流量的15%(单侧河滩)或25%(双侧河滩)以上时,需设臵导流堤;小于上述数值时,可设臵梨形堤;小于5%时,加固桥头维坡即可。
当河滩水深小于1m,或桥下冲刷前的平均流速小于1m/s时,则不必设臵导流堤。
一、导流堤的绕流导流堤水流的绕流决定了导流堤合理的平面线形,以与绕流流线配合较好、堤长适当、设计施工简便的线型为佳。
河滩水流弯曲绕过A点,这里水流集中,流速大,水面雍高。
桥涵水文辅导资料十六
主题:第六章桥墩和桥台冲刷
学习时间:2014年1月13日-1月19日
内容:
一、学习要求
1、掌握桥墩桥台最低冲刷线高程的计算。
二、主要内容及典型例题
[例5-4-1]某公路桥,根据钻探资料,河槽床面一下21m内为沙砾层,平均粒径d=2mm,河滩床面一下12m内为中砂,在以下为沙砾,根据地质资料和地表形态判断,建桥后下颌草可扩宽至全桥孔;汛期洪水含沙量ρ=0.6kg/m3。
桥孔上部结构采用4孔30m预应力钢筋混凝土箱型梁,双柱式桥墩,钢筋混凝土灌柱桩基,桩径1.40m,桥墩直径1.60m。
计算桥台和桥墩的最低冲刷线高程。
2 桥墩局部冲刷深度h b
1)65-2公式
行近水流hp=14.7(m),v=3.63m/s
起动流速v0=0.46m/s,起冲流速v’0=0.20m/s,v>v0,为动床冲刷。
2)65-2修正公式
行近水流hp=14.7(m), v=3.63m/s
起动流速v0=0.85m/s,起冲流速v’0=0.38m/s
Kζ=1.0,B1=1.60m,n=0.00794
hb的回归值K=0.46
3 桥墩的最低冲刷线高程
5 桥台的最低冲刷线高程
左河滩平均水深ht=2.61m
桥台最低冲刷线高程
6 结果分析
桥墩最低冲刷线高程为46.23m,桥台最低冲刷高程为45.77m,表明设计流量通过是,桥下河滩的沉积层将被冲走,河槽和桥下河滩将冲刷至高程约为46m 处。
另外,左河滩路堤阻水长达104m,为避免桥台和路堤上游侧出线过大冲刷,应设置导流堤。
还可以考虑取5孔30m桥梁,冲刷深度减小,导流堤是否可以不建,作为桥孔布设方案比较。
桥涵水文期末考试重点复习资料1.影响水文循环因素:气候因素,下垫面因素,人类活动因素2.河川水文现象的特点:a.水文现象在时间变化上存在着准周期性和随机性b.水文现象在空间分布上存在着地带性和特殊性c.水文现象在时间变化和空间分布上存在着关联性和相似性。
3.桥涵水文的研究方法:a.水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法b.水文数理统计法c.水文成因分析法d.从定性到定量综合集成的方法4.河流的分段:a.河源b.上游c.中游d.下游e.河口/外流河.内流河.内陆河5.中泓线.溪线:河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。
6.分水岭:划分相邻水系(或河流)的山岭或河间高地称为分水岭。
分水岭最高点的连线称为分水线。
7.流域长度即流域的轴长,通常用L 表示,流域长度经常用河流的干流长度代替8.河流泾流的影响因素:气候因素.流域的下垫面因素.人类活动因素9.侵蚀模数:每平方公里流域地面上,每年侵蚀下来并汇入河流的泥沙吨数。
10.水文资料的测验方法:水位观测.断面流量..流速测量.流量测量11.水文经验累积频率曲线的绘制步骤:a.将实测水文样本系列按大小递减顺序重新排列(不论其记录年序)。
为了简便,该系列仍记为x1>x2>x3....>xn b.计各实测值x i 的频数f i 及累计频数= f i c.按数学期望公式计算各实测值的累积频率P m =P(X>=x m )= .当各实测值x i 的频数f i 均为1时,P m =m/(n+1) d.将经验频率点据集{(P m ,x m )|m=1.2.3.....n }点绘制于平面坐标系中,通过这些点群的分布中心绘制一条光滑的曲线,即得该实测水文样本系列的经验积累频率曲线。
E.若实测系列的样本容量n>100,也可根据工程设计要求选取的设计频率p 作为横坐标值,在上述经验累积频率曲线上查得对应的纵坐标值,作为所求的设计值x p12.水文频率计算适线法计算步骤:a.收集水文资料系列x 1.x 2.x 3....x n ,并进行可靠性、一致性、代表性和独立性审查。
桥涵水文辅导资料二主题:第一章河川径流2-4节学习时间:2013年10月7日-10月13日内容:第二节径流形成一、径流形成过程流域内的降水,一部分形成地面径流,一部分渗入地表土壤,在含水层内形成地下径流,地面径流和地下径流汇集到和河槽中而成河川径流。
流域内,自降水开始到水量流过出口断面为止的整个物理过程,称为径流形成过程。
径流形成的物理过程可概括为降雨、流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流四个过程。
1、降雨过程降雨是形成地面径流的主要因素,降雨的多少决定径流量的大小;降雨的变化过程直接决定径流过程的趋势。
降雨的特征要素:降雨量(mm)、降雨强度(mm/min、mm/h等)、降雨历时(min、h、d)、降雨面积(km2)、暴雨中心等。
表1 降雨等级表2、流域蓄渗过程流域蓄渗过程:植物截留、入渗和填洼的整个过程,称为流域蓄渗过程。
植物截留:雨水被流域内的树木、杂草,以及农作物的茎叶截留一部分,不能落到地面上,称为植物截留。
入渗:落到地面上的雨水,部分渗入土壤,称为入渗;单位时间内的入渗量称为入渗强度。
稳定入渗:降雨开始时入渗较快,随着降雨量的不断增加,土壤中水分逐渐趋于饱和,入渗强度减缓,达到一个稳定值,称为稳定入渗。
填洼:一部分雨水被蓄在坡面的坑洼里,称为填洼。
损失:不产生地面径流的部分雨水,称为损失。
净雨:扣除损失后剩余的雨量,称为净雨,以mm为单位。
3、坡面漫流过程坡面漫流:流域蓄渗过程完成后,剩余的雨水沿着坡面流动,称为坡面漫流。
流域内各处坡面漫流开始的时间是不一致的,某些流域可能最先完成蓄渗过程而出现坡面漫流,也只是局部区域的坡面漫流;然后,完成蓄渗过程的区域逐渐增多,出现坡面漫流的范围也随之增大,最后才能形成全流域的坡面漫流。
4、河槽集流过程河槽集流:坡面漫流的雨水汇入河槽后,顺着河道由小沟到支流,由支流到干流,最后到达出口断面,这个过程称为河槽集流。
汇入河槽的水流,一方面继续沿着河槽迅速向下游流动,另一方面也使河槽内的水量增大,水位也随之上升;河槽容蓄的这部分水量,在降雨结束后才缓慢地流向下游,最后通过流域出口,使流域出口的流量增长过程变得平缓,历时延长,从而起到河床对洪水的调蓄过程。
一、填空题(每空2分,共34分)1.一般的河流,从河源到河口,可按河段的不同特性分地面径流、河川径流、三个部分。
2.河流的基本特征,一般用河流断面,河流长度,河流比降表示。
3.山区河流的河谷断面一般呈(不完全的)V 或U 形。
4.计算流量所依据的河流横断面,称为形态断面。
5.洪水比降是指河流中出现洪峰时的水面比降。
6. 桥涵设计流量的推算,对于大、中河流,具有足够的实测流量资料时,主要采用水文统计法进行计算。
7. 桥面高程是指桥面中心线上最低点的高程。
8.桥梁墩台冲刷,包括自然演变冲刷,一般冲刷,局部冲刷三部分。
9.河流的调治构造物主要有桥墩、桥台、丁坝等。
1.河川径流是指受重力作用沿河床流动的水流2.一般天然河流从河源到河口的距离,称为河流长度。
3.流域的特征一般可分为几何特征和自然地理特征两类。
4.水文测验的主要内容有、、、、及降雨、蒸发、泥沙、地下水位等要素。
5.水文资料的来源主要有、、三个方面。
6.桥涵设计流量的推算,对于大、中河流,具有足够的实测流量资料时,主要采用法进行计算。
7.泥沙的主要几何特征有、、和中值粒径等。
4. 水位,流速,流向,流量,比降5. 水文站观测资料,洪水调查资料,文献考证资料6. 水文统计7. 粒径,粒径级配曲线,平均粒径(或中值粒径)二、名词解释(每小题5分,共30分)1. 地面径流、河川径流:降落到地面上的水,在重力作用下沿着一定的方向和路径流动,这种水流称为地面径流(3分)。
受重力作用沿河床流动的水流,称为河川径流(2分)。
2. 水文测验:河流水情的变化由河流水文要素的观测资料反映(3分),对各项水文要素的观测,称为水文测验(2分)。
3. 水文统计法:利用流量、降雨量、潮水位、波浪高度等实测水文资料(实际数量)作为随机变量(3分),通过统计分析,推求水文现象(随机事件)的客观规律性(统计规律)的方法,称为水文统计法(2分)。
4. 累积频率:水文统计中,等于或大于某一流量值出现的次数(即累积出现次数)(3分)与总次数的比值,称为该流量的累积频率(2分)。
考试题型一. 名词解释题 (每题2分,5小题,共10分)二. 判断题(每题2分,10小题,共20分)三. 填空题(每题2分,10小题,共20分)四. 问答题(每题5分,2小题,共10分)五. 计算题(每题20分,2小题,共40分)《桥涵水文》复习提纲一、名词解释(1)累积频率——水文统计中,等于或大于某一流量值出现的次数(即累积出现次数)与总次数的比值,称为该流量下的累积频率。
(2)重现期——水文统计中,等于或大于某一流量值出现的时间间隔,称为该流量的重现期。
(3)设计洪水流量——公路、桥梁和涵洞等各项工程设计时,根据国家技术标准规定的某一设计洪水频率,推算该频率相应洪水的洪峰流量,称为设计洪水流量,简称设计流量。
(4)设计水位——桥位计算断面上通过设计流量相应的水位,称为设计洪水位,简称设计水位。
(5)偏差系数——表明系列分布对均值的对称情况,反映频率分布对均值的偏斜程度。
(6)变差系数——代表系列离均分布情况的参数,表明系列分布对均值是比较分散还是比较集中,反映频率分布对均值的离散程度。
(7)抽样误差:用样本来代替总体确定三个统计参数以及设计流量,必定存在一定误差,称为抽样误差。
(8)经验频率曲线——根据作为水文统计样本的实测水文资料系列,计算各项随机变量的经验频率,点绘经验频率与其对应的随机变量大小的曲线,称为该样本的经验频率曲线。
(9)理论频率曲线——根据自然界大量实际资料的频率分布趋势,选配具有一定数学函数式的频率曲线,习惯上称为理论频率曲线。
理论频率曲线的建立,使频率曲线的绘制和外延以数学函数式为依据,减少了曲线外延的任意性。
(10)桥孔净长:设计水位上两桥台前缘(埋入式桥台则为两桥台护坡坡面之间)的水面宽度,称为桥孔长度。
扣除全部桥墩宽度(顺桥方向)后,则称为桥孔净长。
(11)桥孔长度——设计水位上两桥台前缘(埋入式桥台则为两桥台护坡坡面之间)的水面宽度,称为桥孔长度。
(12)冲刷系数——冲刷后与冲刷前的桥下过水面积之比,称为冲刷系数。
桥涵水文辅导资料一主题:第一章河川径流1节学习时间:2013年9月30日-10月6日内容:1、桥涵水文课程任务:为桥涵设计服务的水文学,是根据河流和海洋水文环境各项因素进行桥梁设计的学科,成为桥位环境设计的一个重要组成部分。
2、桥涵水文重点解决以下三个方面的水文问题:从考虑桥梁工程实体与周围河、海及山区等自然环境的相互影响出发,选定桥位、拟定桥长和桥型、布设孔径、计算桥面高程和墩台冲刷深度等,提出初步设计方案;根据“顺应水势、因势利导”的原则,拟定相应的桥位河段或海域的桥梁引道、导流堤、护岸、丁坝等附属设施的设计方案,进行桥梁与河流、海域及山区环境友好共处的环境设计;根据近年来我国大跨度海桥梁建设的需要,并应尽量提供气象、水文等有关的环境因素资料,提供桥梁腐蚀、防风振等设计及施工、养护等方面的参考。
3、桥涵水文的主要内容:研究水文现象变化规律;水文资料的收集整理、分析、统计和计算方法;推算设计洪水流量;海洋水文;大中桥孔径计算、桥墩和桥台冲刷计算;冲刷防护措施及水毁防治;调治构造物、小桥和涵洞孔径计算;桥位勘测和桥位选择。
第一章:河川径流自然界中水的循环过程:小循环和大循环。
小循环:局限在海洋或陆地局部海洋水--蒸发—上升—空中水—运移—降水—海洋水陆地水--蒸发—上升—空中水—运移—降水—陆地水海洋—海洋;陆地—陆地之间的循环,称为小循环。
大循环:在海洋与陆地之间进行的水分循环海洋水—辐射—蒸发—上升—运移至陆地—空中水—降水—沿地表、地下径流—回归至海洋,海陆之间进行的循环,称为大循环。
一、河流1、河流的形成和分段地面径流:降落到地面上的水,除掉损失一部分以外,在重力的作用下沿着一定方向和路径流动,这种水流称为地面径流。
地面径流长期侵蚀地面,冲成沟壑,形成溪流,最后汇集而成河流;河流流经的地方称为河谷,河谷底部有水流的部分称为河床。
受重力作用沿河床流动的水流,称为河川径流。
脉络相同的大小河流构成的系统,称为水系。
桥涵水文辅导资料十六
主题:第六章桥墩和桥台冲刷
学习时间:2014年1月13日-1月19日
内容:
一、学习要求
1、掌握桥墩桥台最低冲刷线高程的计算。
二、主要内容及典型例题
[例5-4-1]某公路桥,根据钻探资料,河槽床面一下21m内为沙砾层,平均粒径d=2mm,河滩床面一下12m内为中砂,在以下为沙砾,根据地质资料和地表形态判断,建桥后下颌草可扩宽至全桥孔;汛期洪水含沙量ρ=0.6kg/m3。
桥孔上部结构采用4孔30m预应力钢筋混凝土箱型梁,双柱式桥墩,钢筋混凝土灌柱桩基,桩径1.40m,桥墩直径1.60m。
计算桥台和桥墩的最低冲刷线高程。
2 桥墩局部冲刷深度h b
1)65-2公式
行近水流hp=14.7(m),v=3.63m/s
起动流速v0=0.46m/s,起冲流速v’0=0.20m/s,v>v0,为动床冲刷。
2)65-2修正公式
行近水流hp=14.7(m), v=3.63m/s
起动流速v0=0.85m/s,起冲流速v’0=0.38m/s
Kζ=1.0,B1=1.60m,n=0.00794
hb的回归值K=0.46
3 桥墩的最低冲刷线高程
5 桥台的最低冲刷线高程
左河滩平均水深ht=2.61m
桥台最低冲刷线高程
6 结果分析
桥墩最低冲刷线高程为46.23m,桥台最低冲刷高程为45.77m,表明设计流量通过是,桥下河滩的沉积层将被冲走,河槽和桥下河滩将冲刷至高程约为46m 处。
另外,左河滩路堤阻水长达104m,为避免桥台和路堤上游侧出线过大冲刷,应设置导流堤。
还可以考虑取5孔30m桥梁,冲刷深度减小,导流堤是否可以不建,作为桥孔布设方案比较。