工程地质与桥涵水文教学PPT作者盛海洋12.ppt

2019/7/20,教 学 课 件,第十二章 内河桥设计流量的确定,学习目标及要求： 掌握有流量观测资料的设计流量推算方法；掌握缺乏实测资料时设计流量推算的方法；理解短系列资料插补延长的意义；理解桥位断面处设计流量、设计水位的推算方法。 通过对本章的学习，使学生具有由实测长系列资料推求设计流量的能力、缺乏实测资料时设计流量的推求能力。 本章重点： 有流量观测资料和缺乏实测资料时设计流量推算方法。 本章难点： 缺乏实测资料时设计流量的推算方法。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回总目录,2019/7/20,教 学 课 件,第十二章 主要内容,第一节 有观测资料时设计流量的推算 第二节 缺乏流量观测资料时推算设计流量 第三节 桥位断面设计流量、设计水位的推算,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,12-1节,回总目录,2019/7/20,教 学 课 件,技术标准规定的设计洪水频率对应的洪峰流量，称为设计洪水流量或设计流量，其相应的水位称为设计水位。技术标准规定的设计洪水频率越小，桥涵遭遇洪水破坏的可能性越小，结构越越安全，但工程造价越高。,第一节 有观测资料时设计流量的推算,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回第十二章,2019/7/20,教 学 课 件,第12-1节 主要内容,一、用于分析计算的洪水资料应满足的条件 二、实测流量资料的审查和选择 三、实测洪水流量系列的插补、延长 四、实测洪水流量系列的转换 五、经验频率的计算 六、绘制经验频率曲线 七、绘制理论频率曲线 八、设计流量计算 九、审查计算结果,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,桥位附近有水文站时，应充分利用水文站的观测资料，经审查和插补延长后，如能获得足够多的年最大流量资料（不宜少于20年），则可采用水文统计法推算设计流量。为了提高计算结果的精度，还应该通过洪水调查和文献考证，尽量搜集历史洪水资料，以补充和延长实测流量资料系列 。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,一、用于分析计算的洪水资料应满足的条件,1 .资料的一致性 2.资料的代表性 3.资料的的可靠性 4.资料的独立性,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-1节,2019/7/20,教 学 课 件,二、实测流量资料的审查和选择,选择同一洪水类型、符合独立随机条件的各年实测最大洪水流量。各年实测最大洪水流量，如有人为影响或河道自然决口、改道等情况，应按天然条件修正还原。不同时期的实测最大洪水流量，如有站址、水准基面等基本要素改动，就根据历次变动的相关关系修正。实测洪水流量系列中的为首几项，应通过流域洪水分析、比较或实地调查考证。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-1节,2019/7/20,教 学 课 件,三、实测洪水流量系列的插补、延长 采用水文统计法推算设计流量时，如果桥位附近水文站流量观测资料的观测年限较短或有缺测年份，则应尽量利用上下游或邻近流域内的水文站观测资料，进行插补和延长。对于流量资料的插补和延长，有以下几种方法 :,1.流域面积比拟法 2. 水位流量关系曲线法： 3.相关分析法 4.过程线叠加法,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-1节,2019/7/20,教 学 课 件,四、实测洪水流量系列的转换,当水文计算断面的汇水面积与水文站的汇水面积之差，小于水文站汇水面积的20%，不大于1000 ，汇水区的暴雨分布较均匀，区间无分洪、滞洪时，可按下式将水文站的实测最大洪水流量转换为水文计算断面的洪水流量。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-1节,2019/7/20,教 学 课 件,五、经验频率的计算 六、绘制经验频率曲线 七、绘制理论频率曲线 理论频率曲线统计参数可采用求矩适线法或三点适线法等方法计算三个统计参数的初始值，点绘理论频率曲线（P型），与实测流量经验频率曲线相比较，如吻合不理想，可调整 , 值，使二者基本吻合。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-1节,2019/7/20,教 学 课 件,八、设计流量计算 用调整后的三个统计参数按公式计算设计洪水频率相应的流量即设计流量。 九、审查计算结果,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-1节,12-2节,回第十二章,2019/7/20,教 学 课 件,第二节 缺乏流量观测资料时推算设计流量,公路沿线跨越的河流，一般以中小河流居多，这些河流上往往没有设立水文站，或者虽有水文站观测资料但是年限较短（少于20年），而且无条件进行插补和延长，因而在实际工作中经常需要在缺乏流量观测资料的情况下，推算设计流量. 但由于无法得到足够的资料，不能按上节的方法推算设计流量,如能找到该河段的理论频率曲线，就可求出设计流量。而确定理论频率曲线的关键在于确定该河段的、和（或）。缺乏流量观测资料时推算设计流量的方法很多，大致可分为三类：,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回第十二章,2019/7/20,教 学 课 件,第12-2节 主要内容,一、利用历史洪水位推算设计流量 （一）、历史洪水流量的经验频率 （二）、设计流量的推算 二、利用地区经验公式 及水文参数计算设计流量 三、利用暴雨资料推算设计流量 （一）推理公式 （二）经验公式,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,一、利用历史洪水位推算设计流量,（一）历史洪水流量的计算 1. 当调查的历史洪水位处于水面比降均一、河道顺直、河床断面较规整的稳定均匀流河段时,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,2. 当调查的历史洪水位处于其他非均匀河段时,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,3. 当调查的历史洪水位处于水面线有明显曲折的稳定非均匀流河段时 ，按下式试算水面线，推求历史洪水流量,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,4、当调查的历史洪水位处于卡口，且河底无冲刷时,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,（二）、历史洪水流量的经验频率 可根据当地老居民的记述或历史文献考证确定历史洪水流量的序位，按下式计算,（三）、设计流量的推算,1.利用历史洪水流量推算设计流量，历史洪水流量不宜少于二次，CV，CS值应符合地区分布规律，如出入较大，就分析原因，作适当调整。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,2当有多个历史洪水流量能在海森机率格纸上点绘经验频率曲线时，可用求矩适线法或三点适线法求 值及用公式 求设计流量。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,3.当各次历史洪水流量不能在海森机率格纸上定出经验频率曲线时，可按以下方法推算设计流量。 （1）参照地区资料，选定 值。 （2）按下式计算平均流量 （3）用下式计算设计流量,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,二、利用地区经验公式及水文参数计算设计流量,当缺乏流量观测资料时，可根据全国水文分区经验公式，或根据各水利部门编写的地区性水文手册等文献来确定设计流量，但这些方法计算的结果较粗略，实际应用时，宜采用多种方法计算，特别是与洪水调查资料相比较，最后选择一个比较合理的数值。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,三、利用暴雨资料推算设计流量,公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。小流域洪水暴涨暴落，历时短，很少能留下明显的痕迹，往往又不会引起人们的注意，难以调查到较为可靠的历史洪水资料，且一般没有水文站的观测资料。实际工作中小流域河流上的桥梁和涵洞及路基排水系统的设计，一般由暴雨资料来推求。流量计算多采用推理公式或经验公式。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,（一）推理公式,1. 交通部公路科学研究所推理公式,上式是1980年代初交通部公路科学研究所主持，若干公路部门参加制定的暴雨推理公式。应用范围为流域面积在100 以下。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,水利科学研究院水文研究所的推理公式，40年来广泛应用于全国各地水利工程中，全国各地区的水文手册中，载有详细的当地的有关数据可查。应用范围对对多雨湿润地区，流域面积一般为300km2至500km2以下；在干旱地区为100km2至200km2以下。可应用于一般大中桥设计流量计算。,2.水利科学研究院水文研究所的推理公式,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,（二）经验公式,经验公式主要是在相似水文分区内，利用一定数量的资料，在设计洪峰流量与流域自然地理因素和气候因素之间建立相关关系，用来估算本地区或无资料的同类地区的设计洪峰流量。由于经验公式都是根据某一地区的实测资料建立的，与所依据的资料情况和地区特征值有直接关系，具有一定的地区性和局限性，其计算结果的可靠程度也取决于所依据的资料。一般是选择几个主要影响因素组成的计算公式，可分为单参数形式和多参数形式。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,1.交通部公路科学研究所经验公式,2、,上面两式是根据同样资料在交通部公路科学研究所及多省公路部门制定的公式。两者使用范围也相同。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回第十二章,12-3节,回12-2节,2019/7/20,教 学 课 件,第三节 桥位断面设计流量、设计水位的推算,一、桥位断面处设计流量的确定 设计流量往往是利用水文站观测资料或洪水调查资料推算，其流量是根据水文站的观流断面或桥位附近的形态断面计算而得，因而需要换算到桥位断面 。,1、如果水文站测流断面或形态断面距离桥位断面很近，流域面积相差不超过5%时，则推算的设计流量可以不必换算，而直接作为桥位断面的设计流量。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,回第十二章,2019/7/20,教 学 课 件,2、如果距离桥位较远，则应进行换算。当流域面积相差不超过20%时，则按下式下式计算 3、当流域面积相差超过20%时，按上式计算的结果误差较大，应结合实际情况，从多方面分析后确定。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,桥位断面的设计流量确定后，还需要计算桥位断面的设计水位、流速和过水面积等水文要素。桥涵设计流量时相对应的水位称为设计水位。,二、桥位断面处设计水位的确定,1.当桥位计算断面与水文断面间的河段顺直，断面规整，河底纵坡均一时，宜按下式绘制水文断面的水位流量关系曲线，按设计流量确定设计水位后，利用水面比降推算出桥位计算断面的设计水位。,机械工业出版社高职规划教材,制作：聂莉萍,next,2019/7/20,教 学 课 件,2.当桥位计算断面和水文断面上、下游有卡口、人工建筑物或断面形状和面积相差较大，河底纵坡有明显曲折时，宜按下式用试算法求设计流量时的水面线，推求