桥涵水文复习提纲

河川径流：受重力作用沿河床流动的水流概念：桥涵水文学：水文学的分支之一，主要研究与道路桥梁有关的水文现象的科学。河流：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。流域：降落到地面上的水，被高地、山岭分隔而汇集到不同的河流中，这些汇集水流的区域，称为某河流的流域。河系：脉络相通的大小河流所构成的系统，称为河系。水文站网：水文站是进行水文测验的观测站，由水文站组成的系统称为水文站网。经验单位线法：10mm净雨在流域出口断面形成的径流过程。两个假设：1线性倍比关系2不同时段净雨产生的径流过程互相线性叠加，互不影响。简要叙述：山区河流与平原河流的主要区别？答：山区河流汇流时间短，水位和流量变幅极大，比降大，河谷断面为发育不完全的“V”字形或“U”字形。平原河流汇流时间长，水位变化小，比降小，河流形成主要表现为水流的堆积作用，形成冲击层，河谷多为发育完全的形态。描述暴雨成因径流的主要过程。答：主要过程分为四个步骤：降雨过程：降雨是形成地面径流的主要因素，降雨的变化过程直接决定径流过程的趋势，降雨过程是径流形成过程的重要环节。流域渗蓄过程：植物截留、入渗和填洼的整个过程称为流域渗蓄过程，对降雨径流而言，称为损失。坡面漫流过程：波域渗蓄过程完成以后，剩余雨水沿着坡面流动，称为坡面漫流，最终会形成全流域的坡面漫流。河槽集流过程：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，最后到达流域出口断面，这个过程称为河槽集流。以上四个步骤是同时交错进行的。选择河道断面时应该注意哪些问题？答：形态断面应选在近似于均匀流的河段上，一般要求河道顺直、河流通畅、河床稳定、河滩较小、河滩与河槽的洪水流向一致，无河湾、河汊、沙洲等现象。请绘出一个典型的河流断面。答：P16图2-1-2桥涵水文分析需要哪些主要资料？通常可以从哪几个方面获得？答：需要的资料有：洪水资料、暴雨资料等。可以从水文站观测资料、洪水调查资料和文献考证资料获得。水文统计的基本概念概念：设计洪水：采用规定的某一洪水设计频率，推算设计洪水频率相应洪水的洪峰流量。水文统计法：就是利用已有的实测水文资料组成有限的随机变量系列，作为无限总体中的一个随机样本，以样本规律推断总体的规律，来解决工程中的水文计算问题。样本：从总体中抽出一部分随机变量系列，这部分系列称为一个样本。参数估计：由于水文现象的总体是无限的，无法取得，就需要有限的样本观测资料去估计总体的分布线性中的参数，成为参数估计。简要叙述：1、曲线外延1、利用流速水位关系2、曼宁公式河流水文现象有哪些特性？相应的应该用什么研究方法？答：河流水文现象的特性有：周期性、地区性、不重复性（随机性）。水文现象的研究方法有：成因分析法：通过水文现象的物理成因以及同其他自然现象有关的因素之间的关系，分析水文现象的规律。地区归纳法：结合地区特点，利用实测水文资料进行综合归纳分析，寻找水文现象、水文要素区域性分布规律，建立地区性水文因素计算公式，图表或等值线图，供生产使用。数理统计法（水文统计法）：对实测水文资料进行数理统计分析，寻求其统计规律。什么是经验频率曲线？如何绘制？答：根据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。以经验频率为横坐标，水文观测值x为纵坐标，根据系列内的各个变量及其对应的经验频率，在坐标纸上绘出经验频率点，再依点群的趋势，目估描绘成一条光滑曲线，这条曲线就称为经验频率曲线。维泊尔公式p=mn+1×100%切哥达耶夫p=m-0.3什么是适线法？试述其一般步骤。答：适线法：以经验点距为基础，在一定适线准则下，求解与经验点据拟合最佳的频率曲线参数。一般步骤：相关分析法的注意事项、使用条件是什么？答：根据某些主要影响因素，找出其变量之间的近似关系或平均关系，然后，进行分析计算，在数理统计中，把这种变量之间近似的或平均的关系，就成为相关，把研究这种关系的方法称为相关分析。使用条件及注意事项：（1）前提，二者在成因上要有联系。（2）样本容量尽量大。（3）相关系数要有一定的范围取值。5、概率论与数理统计的关系，几率与概率的关系数理统计是概率论的基础，将数理统计上升到理论层面就形成概率论。几率是随机事件在客观上出现的可能程度，是事件固有的客观性质，不随人们试验结果的情况和次数变动，是一个常数是理论值。频率是利用有限的试验结果推算而得的，是一个经验值，将随试验次数多少而变动，只有试验次数达到无限多时，才能稳定在一个常数并等于理论值。设计流量的推算方法概念：可能最大暴雨：在一定历时内可能达到而又不被超过的暴雨。简要叙述：水文资料的三重审查指什么？答：指可靠性(测流方法、水位流量关系是否稳定、整编方法是否规范)一致性（成因一致、水利工程影响、下垫面条件影响）、代表性的审查。请叙述利用流量观测资料推算设计流量的主要步骤。答：1、三性审查（可靠性、一致性、代表性）2、资料的插补与延长3、特大洪水的调查与考证4、特大值处理5、做经验频率曲线6、做理论频率曲线7、适线8、求设计洪水9、成果的合理性分析（地区性规律分析、与其他方法的计算结果相互检验）缺乏流量资料时求设计洪峰流量1大中河流适线法、水文比拟法、经验公式法2、小流域推理公式利用暴雨资料推求设计洪水利用经验公式：把成因分析与经验判断相结合什么是特大值处理？为什么要进行特大值处理？答：特大值是指比多年平均值三倍以上的值。在统计计算中，不能把这些特大值与其他数值同等对待，而需要进行适当地处理或调整，即所谓的特大值处理。理由：通过特大值的处理，考虑了特大洪水的影响，可以起到延长系列的作用，能增强系列的代表性，减少各参数值的抽样误差，提高计算结果的稳定性和可靠性。用设计暴雨资料推求设计流量时的两个计算步骤是什么？答：两个计算步骤是：产流计算和汇流计算（洪水过程，常用经验单位线法）。海洋水文概念：潮汐：是日、月潮力引起的海洋水面周期性的升降运动。风暴潮：即气象海啸，是因为台风、寒潮等天气系统带来的大风或气压剧变而引起的海水位异常上升现象。基准面：1957年，我国采用“黄海平均海平面”作为全国统一的陆地高程起算面。简要叙述：在求设计潮位、设计浪高时，也常用水文统计方法么？主要步骤是什么？答：常用水文统计方法。主要步骤：首先，将年最大流量系列整理，按流量递减次序排列，分别计算各年最大流量的经验频率P1（%），在海森几率格纸上点绘经验频率点距或经验频率曲线；其次，由年最大流量系列资料，计算该系列的统计参数均值、变差系数Cv和偏差系数Cs。由以上三个参数确定了一条皮尔逊=3\*ROMANIII型曲线作为理论频率曲线，由此可以计算任何频率的流量及设计数量。大中桥孔径计算概念：桥位河段水流图示：用图示定性表示建桥前后桥位河段水流和泥沙的变化，用来帮助指导计算桥梁孔径和桥面标高。别列柳伯斯基假设：该假设认为桥下流速达到天然河槽平均流速时，桥下冲刷即停止，而且同一垂线处，冲刷后的水深与冲刷前的水深成正比，适用于稳定性河段的河槽。简要叙述：大中桥孔径计算的两种方法是什么？答：是冲刷系数法：基于别氏假设，分析建桥前后冲刷变化，引用桥位断面的设计流量和设计水位，依据水流连续性原理，引入冲刷系数法，推到出计算孔径公式。经验公式法：工作人员根据地区性特点，根据工作经验，以一定的理论依据，应用数理统计法，得到简化公式。简述冲刷系数法的基本思路。答：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理，求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥空的最小长度。冲刷后的桥下过水面积，是冲刷前的P倍，P即冲刷系数。公式推导见P131——132。大中桥面标高由哪几部分组成？都如何确定？桥孔的布置原则1、选稳定河段2建桥前后尽量保持与天然河流流量的分配不变3、与其他水工建筑物的相互影响因素、4与其他水利设施的相互配合5标准跨位6地理条件好的河段7进行径流技术分析确定大中桥面最低标高时，应考虑哪些因素（区分能行河段和不能行河段）？答：不通航河道上，若无流冰流木，则在计算水位上确定净空；若有流冰流木，垂向净空应自流冰面以上算起，最小跨径取决于流冰流木的大小。通航河道上，净跨和净空差求规范获得。桥梁墩台的冲刷输沙率：单位时间内，在过水断面上单位河槽宽度上通过的推移质的质量。挟沙能力：在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带的最大数量（质量），包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为水流的挟沙能力。泥沙的起动流速：床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥沙开始运动时的水流垂线平均流速。河床演变：在天然状况下或人类活动的干扰后，河床形态逐渐的变化，称为河床演变。河相关系：处于动力平衡状态的河流河床形态特征与流域来水来沙条件和河床组成之间的定量关系。简要叙述：河床演变是如何形成的？答：水流输沙不平衡引起河床演变，上游来沙量大于河段水流挟沙能力，床面淤积；反之，上游来沙量小于河段水流挟沙能力，床面冲刷。水流和床面相互作用，形成河床演变。以大中桥为例，说明建桥后河床演变的发展如何？建桥后，桥墩桥台占据了原有的过水面积，使过水断面减小，产生断面收缩，流速增大，水流挟沙能力增强，对河床产生了冲刷，水流通过桥位断面后，在桥下游过水断面突然增大，流速降低，挟沙能力减弱，泥沙淤积，冲刷一段时间以后又使河床断面加大，从而流速降低，挟沙能力降低，渐渐达到了水流输沙的相对平衡。桥下河床的冲刷过程如何？可分为哪几个阶段？它们形成的原因是什么？答：自然冲刷：河流在无桥梁涵洞的天然状态下的冲刷

一般冲刷：桥孔稍下游处收缩断面，使进入桥下河槽断面泥沙小于桥下断面急速水冲走的泥沙数量。局部冲刷：桥墩桥台周围形成涡流对桥墩桥台的冲刷。用示意图画出大中桥的水流图示。答：见教材P122。在确定桥下最低冲刷线时，需要计算哪些冲刷深度？答：需要计算设计水位、一般冲刷后的最大水深、桥台局部冲刷深度、桥台所在位置的平均水深、桥台冲刷深度。冲刷有哪些类型？各是由什么原因产生的？答：冲刷的类型有：自然冲刷、一般冲刷、局部冲刷。自然冲刷是由河流演变引起的，一般冲刷是由于断面收缩造成的，局部冲刷是由于局部的涡流引起的，三者互不干扰。桥位选择和调治构造物概念：调治构造物：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、丁坝及其他桥头防洪工程，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。简要叙述：1、调治构造物主要有哪些？和有什么作用？答：调治构造物主要包括各种形式的导流堤、丁坝及其他桥头防洪工程。导流堤：设置导流堤后，桥下水流变得顺直均匀，局部冲刷也有所减少，同时增大了发生冲刷的面积并降低了冲刷速度，使桥下河床的冲刷分布趋于均匀，避免桥下和桥头出现集中冲刷。丁坝：作用在于将水流挑离桥头引道或河岸，使坝下游的河岸或路堤免受冲刷，形成有利的水流结构和河床变形。不透水丁坝的长度最大不应超过河槽宽度的15%，桩排架等组成的透水丁坝，透水性达到80%时，丁坝长度不得超过河槽宽度的35%，山区河流桥头及沿河路堤的丁坝长度不超过10m。泥沙主要特性：几何（粒径、粒径级配曲线、平均粒径和中值粒径）、重力、水力特性2、桥位选择应注意哪些问题？答：桥位选择应注意的问题有：桥位应满足水文、地形、地质、通航方面的要求。各类不同河段上：山区峡谷河段：桥孔不得压缩水量。平原顺直河段：选在河槽和河床走向一致，河槽流量较大处。平原分汊河道：桥位尽量避开分汊、分流点。山区变迁性河段：桥位应与岸边正交，设置导流、防护设施。特殊地区的桥位选择：P218跨越通航海轮航道桥梁的桥位选择：桥位应远离航道弯道、险滩、汇流口、渡口、港口作业区和船舶锚地。小桥涵孔径计算简要叙述：小桥孔径计算的特点与大桥孔径计算有什么不同？答：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。小桥孔径计算的主要步骤有哪些？答：（1）拟定桥下河床的处理方案（容许流速）。（2）根据容许流速和设计的洪峰流量，计算孔径与壅水高度。（3）比较上述壅水高度与最大容许壅水高度，从而判断是否需要调整孔径值，直至达到允许的壅水高度。涵洞孔径计算的特点与小桥孔径计算有什么不同？答：小桥孔径计算时需有净空，而涵洞则基本处于淹没式，涵前水深可以高于涵洞高度。小桥面标高由哪些因素组成？答：由河床最低点高程、桥前水深、桥下净空安全值和桥梁上部结构的建筑高度等因素组成。桥涵水文计算时，教科书和桥梁勘测设计规范中，介绍和推荐许多推理公式或经验公式，请分析为什么？答：关键词：没有资料，理论与实际的结合。桥位勘测和桥位选择简要叙述：桥位勘测的任务是什么？答：主要任务：（1）为桥位设计、桥型方案选择及墩台基础设计提供必要而可靠的基本资料；（2）制订不同的桥位和接线方案，进行比较；（3）制订不同桥位、不同接线方案相应的桥孔长度、桥梁高度、河床最低冲刷深度及引道、调治构造物的设计方案。桥位勘测的主要工作内容有哪些？答：（1）现场勘测前的技术准备工作：向有关部门搜集必要的技术资