桥涵水文复习题-09级.doc

1. 桥梁环境概念，人类活动对桥梁环境有哪些影响？以桥梁为主体，桥梁跨越的河流、海域、山涧峡谷等地形、地貌、地质等，桥位所在地区的气象、水文、地表植被、生物群落等，形成了桥梁的自然环境。影响：1.河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能力下降 2.山岭隧道的弃渣和生活区改河对自然环境的影响 3.山区的纵向桥或高架桥对山区急流河槽水流的影响2. 河流、流域概念，及其相互关系【P17】3. 河段如何划分？各有什么特点？（一般的 天然河流，从河源到河口可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。）上流是河流的最上段，紧接河源，多处于深山峡谷中，陡坡流急，河谷下切强烈，流量小而水位变化大，常有急滩或瀑布，河底纵断面多呈阶梯型。中流是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床比降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。下游是河流的最下段，一般多处于平原区，河槽宽阔，流量较大，流速和底坡都较小，淤积作用明显，浅滩和河湾较多。4. 河流基本特征包括哪些，熟悉河流断面形状及组成部分。基本特征：河流断面、河流长度和河流比降。 组成部分：河床、河滩、河槽、主槽、边滩、高水位、低水位。5. 流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？特征：（1）几何特征流域面积和流域形状（2）自然地理特征地理位置和地形 影响：1.流域面积的大小直接影响汇集的水量多少和径流的形成过程（2）流域形状主要影响流域内径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程（3）由于降雨、蒸发等各种自然现象因素都随地理位置而变化；因此，一切水文特征也都与地理位置密切关系（4）流域的地形一般以流域平均高程和流域平均坡度来表示。流域平均高程对降雨和蒸发都有影响。流域的平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素。6. 总结山区河流和平原河流地形，河床形态，水文特点的区别，考虑建在山区河流和平原河流上的桥梁，处理上应有哪些不同？（需要加上桥墩的问题，结合P124等来考虑；参考P217的内容）山区河流的特点：流域内坡面陡峻，岩石裸露，汇流时间短，而且降雨强度大，以致洪水暴涨暴落，水位和流量的变幅极大，往往一昼夜水位可上涨10m之多，但洪水持续时间不长。河床多为基岩、乱世和卵石组成，冲刷变形缓慢，河床比较稳定，但易受地震、山崩、滑坡、泥石流等的影响，造成河道突然堵塞而剧烈变化。平原河流的特点：流域面积一般较大，而流域的平均坡度较为平坦，汇流时间长，河床开阔，调蓄作用大；洪水涨落较山区河流缓慢，洪水持续时间较长。水面和河床比降都较小，多为0.11；流速也较小，一般为23m/s，水流较平顺。7. 掌握径流形成过程，熟悉影响径流的主要因素流域内，自降水开始到水量流过出口断面为止的整个物理过程成为径流形成过程。因素：（1）气候因素降雨、蒸发（2）下垫面因素流域的地形、土壤、植被、地质、湖泊等自然地理因素（3）人类活动因素8. 熟悉我国河流补给类型。（1）雨源类（2）雪雨源类（3）冰雪源类9. 水文现象的特点？周期性、地区性、不重复性（偶然性）10. 成因分析法研究水文现象的物理成因和水文现象同其他自然现象的有关因素（如气候因素、自然地理因素）之间的互相关系，建立计算关系式，并力求推理分析清楚，物理概念明确。对径流形成计算，对不同地区建立不同的模型。对于小流域常采用推理公式、经验公式进行计算。11. 考证期与重现期有何区别？确定历史洪水调查的考证期及的重现期。（计算）12. 中值、众值、均值 P45均值是系列中随机变量的算数平均值，以x表示。系列的随机变量为等全时，按大小递减次序排列，位置居于正中间的那个变量称为中值，以x表示。系列中出现次数最多的那个变量称为众值，以x表示。13. P49 统计参数与密度曲线、频率曲线之间的关系。密度曲线：均值x反映密度曲线的位置变化，若Cv及Cs值不变，则曲线的形状基本不变，但曲线的位置将随x的变化而沿x轴移动；变差系数Cv反映密度曲线的高矮情况，若x及Cs值不变，Cv值越大，表示频率分布越分散，曲线就越显得矮而胖；偏差系数Cs反映密度曲线的偏斜程度，若x及Cv值不变，当Cs0时，曲线的峰偏左，Cs值越大峰越向左偏，当Cs=0时，曲线峰居中间，两侧对称（为正态），当Cs0时，Cs值越大，曲线头部变陡，尾部变缓而趋平，Cs23时，曲线尾部将趋向于水平线，Cs=0时，为正态分布，Cs0时，值越小，曲线头部趋平而尾部变陡。14. Pearson 曲线绘制中如何建立坐标体系？【P50】15. 什么抽样误差？如何减少？利用样本推算总体的参数值所引起的误差及抽样误差。抽样误差是统计方法本身造成的，只能以延长观测年限、增大样本容量、增强样本代表性等措施来逐步减小。16. 在我国桥梁水文分析中，习惯认为相关系数绝对值大于0.8就可使用相关分析进行资料数据的插补和延长。如何进行插补及延长？（计算）相关分析【P68】17. 设计洪水频率？设计流量？设计洪水频率指的是工程设计时采用的某一洪水重现的概率。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。18. 适线法确定设计洪水流量的步骤？（1）将已知的随机变量系列，按大小递减次序排列，计算各项变量的经验频率，并在几率格纸上绘出经验频率点群，必要时也可以目估绘出经验频率曲线。（2）应用矩法公式计算均值Q和变差洗漱Cv，并假定Cs=m*Cv。在我国，一般取m=24,在绘有经验频率点群的同一几率格纸上，绘出理论频率曲线。（3）观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数，直到两者符合的最好为止，即可确定统计参数Q、Cv和Cs的采用值及采用的理论频率曲线。19. 什么是特大值的处理？为什么要进行特大值处理？从系列的大小顺序来看，这些特大值（特大洪水量）与其他数值（一般洪水量）之间有显著的脱节现象，显然是不连续的。在统计计算中，就不能把这些特大值与其他数值同等对待，而需要进行适当的处理或调整，即所谓特大值处理。20. 试分析桥位河段水流图示。【P121】21. 何谓冲刷系数？冲刷系数法计算桥下过水面积的假设是什么？适用条件冲刷后与冲刷前桥下过水面积之比称为冲刷系数（p=A冲前/A冲后）假设：桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停止（冲刷前后流量不变）。冲刷系数法适应于细颗粒、均匀的砂质河床、平原稳定性河床。22. 桥面高程如何确定？不通航和通航的桥面高程计算式？桥面高程是桥面中心线上最低点的高程，必须满足桥下通过设计洪水，流冰、流木和通航的要求，并且应该考虑雍水、波浪、水拱、河湾凹岸水面超高以及河床淤积等各种因素引起的桥小水位升高。 不通航：(1)按设计洪水位计算桥面高程H=Hs+h+hj+hD（2）按流冰水位计算桥面高程 H=HsB+hj+hD 通航： H=Htn+Hm+hD23. 桥梁墩台冲刷三部分？三部分：自然（演变）冲刷、一般冲刷和局部冲刷24. 悬移质，推移质，床沙概念悬移质：在河道流水中悬浮、随流水向下移动的较细的泥沙及胶质物等。推移质：受水流的拖拽力作用，沿河床滚动、滑动、跳跃或层移的泥沙。床沙：比推移质颗粒更大的泥沙下沉到河床床面静止不动。25. 对桥梁冲刷起作用的颗粒类型？对于桥梁上下游，因水流急剧变化，引起河床变形和墩台附近冲刷，起主要作用的是推移质和床沙；对于黄河中下游起决定作用的是悬疑质泥沙。26. 起冲流速； 起动流速V0概念，起动流速计算公式所表达的意义，起动流速与粒径之间的关系。当桥墩绕流最大流速逐渐增大到床面泥沙起动流速V0时桥墩两侧开始冲刷这时墩前行近流速称为起冲流速；起动流速：泥沙颗粒从静止状态转为运动状态的临界水流平均流速。公式：27. 什么是副流，其分类，作用？与主流有何区别？副流：河流中因流线弯曲，水流分离等原因引起的除主流(沿河槽总方向的流动)以外的各种次生流动的总称。分为：立轴副流（回流）、平轴副流（滚流）、顺流副流（螺旋流）。副流是河床冲於变形的直接原因。区别：副流是一种位置和旋转中心相对稳定的、明显的、大尺度的高速漩涡或环流。28. 影响河床演变的主要自然因素？影响河床演变的主要自然因素：1、上游来水条件，即流量大小和变化，2、上游来沙条件即上游来沙量及其粒径的组成。3、河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件。29. 输沙平衡原理，动床冲刷 ，清水冲刷输沙平衡原理：对于一个过水断面或某一个河段，在一定时段内，上游来沙量等于该断面或该河段被冲走的泥沙量；输沙不平衡引起的冲刷称为动床冲刷；清水冲刷：一般流速小于床沙起动流速，无推移质运动，冲刷后没有上游来沙补偿称为清水冲刷。30. 冲止流速原理桥下一般冲刷停止时的垂线平均流速称为冲止流速，以Vz（m/s）表示。桥下断面内任意垂线在一般冲刷过程中垂线的平均流速降低到该垂线的冲止流速时，冲刷即停止。此时达到最大一般冲刷垂线水深hp。根据水力学连续性原理，q=hv，q是单宽流量（m3/s*m），h是垂线水深（m），v是垂线平均流速（m/s）31. 掌握局部冲刷机理，冲刷深度与行进流速之间的关系。【P163】32. 掌握桥台绕流的水流结构。桥台附近的水流主流区、下流回流区和上流滞流区三部分组成。被束窄的主流导致上游壅水和河道的一般冲刷。急速绕过桥台的水流，在桥台上游边缘和壁面边界层分离，形成强烈的竖轴漩涡体系，并不断地向下游扩散，形成回流区。漩涡中心形成负压，吸起床面泥沙，卷向下游回流区沉积下来，形成桥台冲刷和回流区淤积。33. 桥墩最低冲刷线桥台设计时，计算的桥墩、桥台全部冲刷完成后的床面位置，用最低冲刷线高程来表示。 桥墩（Hmin=Hs-hp-hb）桥台（Hmin=Hs-h-hs）Hs设计水位 hp一般冲刷后的最大水深 hb桥墩局部冲刷深度 h桥台所在位置的平均水深 hs桥台的冲刷深度34. 调治构造物包括哪些设施？有什么作用？调治构造物是桥梁工程的重要组成部分，主要包括各种形式的导流堤、丁坝及其他桥头防护工程。用以调节水流，引导水流均匀、顺畅地流过桥孔。防止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。35. 小桥按照下游天然水深的分类？小桥按下游天然水深的大小可分为自由式出流与淹没式出流两种。36. 大中桥与小桥孔径计算不同点?在孔径计算中，大中桥和小桥有不同特点，大中桥允许河床发生一定的冲刷，一般采用天然河槽平均流速作为设计流速。小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速作为设计流速。37. 掌握涵洞分类，特点及应用根据涵洞洞身的构造形式不同，涵洞克分为圆管涵、拱涵、盖板涵、箱涵和倒虹吸管。圆管涵孔径一般为0.52.0m，最小填土厚度50cm，受力情况良好，圬工数量小，造价较低。多孔时不宜超过三孔。盖板涵建筑高度较低，适用于低路基地段使用，一般用作明涵，当跨径要求较大时，可采用钢筋混凝土盖板涵。拱涵一般超载潜力较大，砌筑技术易掌握，养护费用低，便于就地取材。箱涵适用于软土地基，但施工困难，造价较高，高速公路的通道多采用箱涵。倒虹吸管在路基填土不高、路基两侧水深高于路基高度时采用。38. 熟悉涵洞洞口形式选择，常见的八字翼墙、一字翼墙等。涵洞洞口建筑形式必须根据涵洞类型、河床及洞口附近的地形和地质条件、水流特征等合理选择。最常用的：八字翼墙式、锥形护坡式、一字墙护坡、跌水井式、流线型洞口、斜交涵洞洞口。八字翼墙式和锥形护坡式使用于平坦顺直、河沟较宽、纵断面高差变化不大的河沟和孔径有一定压缩的情况，具有水力条件较好、工程量小、施工简单、经济等优点。一字墙护坡适用于边坡规则的人工渠道或在窄而深、河床纵断面变化不大的天然河沟上采用。具有构造简单、工程量小的特点。39. 桥位勘测包括内容？（1）现场勘测前的技术准备工作，主要是向有关部门搜集必要的技术资料：1）地形和测量资料2）水文资料3）气象资料4）流冰、流木资料5）通航资料6）地质资料7）当地水利、铁路、公路、城建、规划、环保部门的设计规划资料。（2）桥位勘测的外业工作：1）桥位选择2）水文调查和测量3）桥位测量4）桥位工程地质勘察。（3）桥位勘测设计的内业工作：1）水文资料整编和水文水力计算2）测量资料整编3）地质资料整编。40. 熟悉桥位方案选择（1）山区峡谷河段：桥孔不得压缩水流，尽量一孔跨过。（2）山区开阔河段：选在河槽稳定、流速缓和处。（3）平原顺直河段：选在河槽和河床走向一致，河槽流量较大处。（3）平原弯曲河段：选在河湾逼近河岸处，较稳定的河湾中部，并选在河床和河槽方向接近平行处跨越。（4）平原分叉河段：尽量避开河汊，分流、汇流点。（5）平原游荡性河段：选在河岸有固定的土丘或岸坝的天然束窄处。（6）平原宽滩河段：桥位应选在顺直、微