橋涵水文復習提綱.docx

橋涵水文課程復習提綱第二章概念：地面徑流：降落到地面上的水，除掉損失一部分以外，在重力作用下沿著一定的方向和路徑流動，稱為路面徑流。徑流量：指在一定時間內通過河流出口斷面的徑流總體積，常以m3計比降：河段兩端（水面或河底）的高差稱為落差，深泓線上單位長度的平均落差稱為比降，有水面比降和河底比降。降雨強度：降雨量以降水厚度（mm)表示，單位時間的降雨量稱為降雨強度（mm/min或mm/h)水準基面：理論上采用大地水準面，一般以黃海平均海平面（又稱青島零點）作為我國打底高程的起算面，即基準面。河流流量：過水斷面面積和斷面平均流速的乘積分水線：分隔水流的高地、山嶺的山脊線，就是相鄰流域的分界線，稱為分水線（或分水嶺）河流基本特征：河流的基本特征，一般用河流斷面、河流長度、河流比降來表示。河流斷面有橫斷面和縱斷面，垂直于河流流動方向的斷面稱為河流橫斷面。河流中沿水流動方向，各橫斷面的最大水深點稱為深泓線，沿河流深泓線的斷面稱為河流縱斷面。從河源到河口的距離為河流長度。河段兩端（水面或河底）的高差稱為落差，深泓線上單位長度的平均落差稱為比降，河流比降有水面比降和河底比降。河流分類：按流域的地形特點分為山區(qū)河流和平原河流。山區(qū)河流流經海拔較高、地勢陡峻、地形復雜的山區(qū)，特點為：流域內坡面陡峻，巖石裸露，匯流時間短，降雨強度大，以致洪水暴漲暴跌，水位和流量變幅極大，但洪水持續(xù)時間不長，比降大，流速大，水流紊亂。平原河流流經地勢平坦的平原地區(qū)，特點為：流域面積一般較大，平均坡度較為平坦，匯流時間長，河床開闊，調蓄作用大，洪水漲落較山區(qū)河流緩慢，洪水持續(xù)時間較長，比降較小，流速較小，水流較平順。四種類型河段：平原河流按平面形態(tài)和演變過程分類，順直微彎型河段-河槽順直，彎曲型河段-河槽具有彎曲外形，分汊型河段-河槽分汊，散亂型河段-河槽寬淺徑流形成過程：流域內，自降水開始到水流流過出口斷面為止的整個物理過程稱為徑流形成過程，分為降雨過程、流域蓄滲過程、坡面漫流過程及河槽集流過程。若按水體的運動性質，分為產流過程和匯流過程。影響徑流的因素：分為氣候因素和下執(zhí)面因素，氣候因素包括降雨和蒸發(fā)，降雨是徑流形成的主要因素，降雨強度、降雨歷時、降雨面積對徑流量及其變化過程影響很大；蒸發(fā)對降雨前期的流域蓄水量影響很大。下執(zhí)（土）面有流域的地形、土壤、地質、植被、湖泊等自然地理因素。我國河流的水量補給：水量補給的來源基本可分為雨源、雨雪源、冰雪源三類流速測驗分類：流速測驗的目的就是通過實際的流速測量，描述過水斷面內的流速分布情況，并用以推算該斷面的流量計算：水文斷面的流量流速計算 (書31）補充：橋梁環(huán)境：以橋梁為主體，橋梁跨越的河流、海域、山澗峽谷等地形、地貌、地質等，橋位所在地區(qū)的氣象、水文、地表植被、生物群落等，形成了橋梁的自然環(huán)境。水位：橫斷面內，自由水面高出某一水準基面的高程，稱為水位流域的特征：分為幾何特征及自然地理特征。幾何特征主要是流域面積和流域形狀。流域面積的大小直接影響匯集的水量多少和徑流的形成過程，流域形狀主要影響流域內徑流匯集的時間長短，也影響徑流的形成過程。自然地理特征主要是流域的地理位置和地形。流域的地理位置一般以流域中心和流域邊界的經緯度表示，地形一般以流域平均高程和流域平均坡度表示。水文測驗：進行各項水文因素的觀測，稱為水文測驗。包括水位觀測、流速測驗和流量計算水文資料的來源有水文站觀測資料（1.洪水水位資料的復核2.洪峰流量資料的復核）、洪水調查資料（1.水文斷面的選擇2.水文斷面的流速和流量計算3.洪水比降的確定4.河床粗糙系數(shù)的選擇）、文獻考證資料第三章概念：水文現(xiàn)象的特性和分類研究方法：特性：周期性、地區(qū)性、不重復性（偶然性），分析方法：成因分析法-研究水文現(xiàn)象的物理成因以及水文現(xiàn)象同其他有關自然因素之間的相互關系，地區(qū)歸納法-根據(jù)水文現(xiàn)象的地區(qū)性特點，尋求區(qū)域性分布規(guī)律，數(shù)理統(tǒng)計法-根據(jù)概率論基本原理，尋找統(tǒng)計規(guī)律。概率：對于隨機事件，在一定條件下他可能發(fā)生也可能不發(fā)生，若用一個 具體數(shù)值來表示事件客觀上出現(xiàn)的可能程度（可能性大小），這個數(shù)字就稱為該事件的概率頻率：在一系列重復的獨立試驗中，某一事件出現(xiàn)的次數(shù)與試驗總次數(shù)的比值，稱為該事件的頻率經驗平率曲線和理論頻率曲線：根據(jù)水文統(tǒng)計樣本的實測水文資料系列，計算各項隨機變量的經驗頻率，點繪經驗頻率與其對應的隨機變量數(shù)值大小的關系曲線，稱為該樣本的經驗頻率曲線。根據(jù)大自然大量實際觀測資料的頻率分布趨勢，建立一些頻率曲線的線形，并匹配了相應的數(shù)學函數(shù)式，這種具有一定數(shù)學函數(shù)式的頻率曲線，稱為理論頻率曲線。海森幾率格紙：頻率P（%）為橫坐標，以P=50%為中心對稱分格，海森概率格紙的頻率坐標分格是根據(jù)將正態(tài)分布曲線在該坐標紙上畫為直線的要求確定的總體和樣本：數(shù)理統(tǒng)計中，把隨機變量系列的全體，亦即包括整體情況的全部系列，稱為整體。從總體中抽出一部分隨機變量系列，這部分系列成為一個樣本。重現(xiàn)期：水文統(tǒng)計中，等于或大于某一流量的值出現(xiàn)的次數(shù)（即累計出現(xiàn)次數(shù)）與總次數(shù)的比值稱為該流量的累計頻率，重現(xiàn)期為累計頻率的倒數(shù)均值：均值是系列中隨機變量的算術平均值中值：系列中的隨機變量為等權時，按大小遞減次序排列，位置距于正中間的那個變量，稱為中值眾值：系列中出現(xiàn)次數(shù)最多的那個變量稱為眾值計算：均方差和變差系數(shù)，偏差系數(shù)計算 （書48）掌握皮爾遜III型曲線查表和計算 （書53）耿貝爾頻率曲線查詢計算 （書61）相關分析計算（書66）需以及有關計算公式。補充：相關分析：在數(shù)理統(tǒng)計中，把這種變量之間近似的或平均的關系成為相關關系，把研究這種關系的方法成為相關分析變量之間的關系有完全相關、零相關、統(tǒng)計相關（相關）相關系數(shù)R:一般用相關系數(shù)R來描述和判別兩變量之間的相關程度，相關程度即回歸線與點據(jù)之間的密切程度公式第四章計算：設計洪水流量：公路、橋梁和涵洞等各項工程設計時，根據(jù)國家技術標準規(guī)定的某一設計洪水頻率，推算該頻率相應洪水的洪峰流量，稱為設計洪水流量。設計水位：橋位計算斷面上通過設計流量相應的水位，稱為設計洪水位設計流速：設計流量通過橋位斷面的河槽平均流速，稱為設計流速資料中特大值的處理和方法：（為什么進行處理？）-在水文站的觀測期內，如果河流發(fā)生特大洪水，則水文站的實測資料組成的年最大流量系列中相應的出現(xiàn)突出的特大值，通過洪水調查和文獻考證，可以獲得相關資料。從系列的大小順序來看，這些特大值與其他數(shù)值有顯著的脫節(jié)現(xiàn)象，在統(tǒng)計計算中，需對這些特大值進行適當?shù)奶幚砘蛘{整，不能同等對待，即所謂特大值的處理。通過特大值的處理，考慮了特大洪水的影響，可以起到延長系列的作用，能增強系列的代表性，減少各參數(shù)值的抽樣誤差，提高計算結果的穩(wěn)定性和可靠性。需掌握以上部分的計算方法。概念：應用地區(qū)經驗公式推算設計流量的過程：（書82、90、96）一般用于流域面積小于50000km2的中等流域的橋位補充：適線法：（什么是？）適線法是選定統(tǒng)計參數(shù)，繪制理論頻率曲線的一種方法，并以繪制的理論頻率曲線與實測資料擬合得最好，作為選定統(tǒng)計參數(shù)的原則。（用的原因？）采用適線法，通過調整統(tǒng)計參數(shù)Cs、Cv值，能夠選配一條與經驗頻率點群擬合最好的理論頻率曲線，然后依據(jù)設計洪水頻率，可推算設計流量。（具體步驟）書75第五章概念：潮汐：潮汐是日、月引潮力引起的海洋水面周期性的升降運動。引潮力：地球表面各質量點都受到月球的吸引力，同時，又受到繞地球、月球系共同質心轉動產生的慣性離心力，這兩個的合力稱為引潮力。推算設計高潮位的幾種方法：海岸三種變化：從長期來看，海岸變化有三種情況：侵蝕、淤積和基本穩(wěn)定。在波浪、近岸海流侵蝕下，海岸坍塌內縮，形成陡直的基巖海岸；波浪和近岸海流帶來的泥沙，多于被運走的泥沙，淤積成平緩的砂質海岸；如果輸入和輸出的泥沙大致相等，則海岸穩(wěn)定河口：河流流入海洋、湖泊以及支流流入干流的地方成為河口潮區(qū)界：在潮流界以上河段的水流，由于受到潮流的頂托，水位仍有漲退潮的周期性升降變化。這里的水位變化越向上游越不顯著，到完全不受潮波影響處，稱為潮區(qū)界風浪：風浪是在風的直接持續(xù)作用下產生的波浪海浪：一般是由風引起的波浪、涌浪以及涌浪傳播到海岸引起的近岸波的總稱風場要素：風速，風時-同一方向的風連續(xù)作用的時間，風距-在一定風況作用下，對波浪發(fā)展有實際作用的風區(qū)內的水域長度，稱為風距、風區(qū)長度或浪程波浪名稱：深水前進波（深水波、短波）-在水深大于一半波長處的前進波，它的運動不受海底的影響，水質點運動的軌跡接近于圓形。淺水前進波（淺水波、長波）-當水深向岸邊傳播，水深小于半波長時，稱為淺水前進波，其波動受海底摩阻影響，水質點的軌跡近似橢圓。海浪的破碎和擊岸波-淺水前進波受海底摩阻影響，使波陡增大。若水深減小到一定程度，波形無法維持，波面傾倒破碎，稱為波浪的破碎。波浪破碎后水質點仍有明顯地前移，稱為擊岸波。波浪要素：波峰-波面最高點，波谷-波面最低點，波高-相鄰波峰與波谷的豎直距離，波長-相鄰兩波峰或兩波谷間的水平距離，周期-波浪起伏一次所需的時間，或相鄰兩波峰越過空間固定點所經歷的時間間隔，波速-波面移動的速度，即單位時間內波動傳播的水平距離，波陡-波高與波長之比，波峰線-通過波峰的線，與波向線垂直，波向線-與波峰線正交，表示波浪傳播方向的線，前進波-在海面上形成后，向岸邊傳播的波浪補充：風的形成和分級：地球表面大氣壓力分布是不均勻的，空氣在氣壓梯度作用下，由高壓區(qū)向低壓區(qū)流動，形成了風。用風速表示風的強度，取海面以上10m高處，時距10min內的平均風速為標準值，按風速大小分為13級第六章概念：壅水：建橋后，天然水流受到橋孔壓縮，橋梁上游形成壅水。橋孔布置原則：（書111）沖刷系數(shù)法：沖刷系數(shù)法是利用橋位斷面的設計流量和設計水位，根據(jù)水力學的連續(xù)性原理，求出橋下順利宣泄設計洪水時所需要的最小過水面積，用以確定橋孔的最小長度橋面最低高程的確定：（書131）計算：用橋孔凈長度經驗公式計算，理解有關內的計算方法。（書120）補充：橋位河段的水流圖示，反映了建橋后水流和泥沙運動的變化，并表現(xiàn)了橋孔長度、橋前壅水和橋下沖刷三者之間的關系。橋孔長度：設計水位上，兩橋臺前緣之間（埋入式橋臺則為兩橋臺護坡坡面之間）的水面寬度橋孔凈長：扣除全部橋墩寬度（順橋方向）后，稱為凈長別列柳伯斯基假定：橋下過水面積擴大到使橋下流速等于天然河槽流速時，橋下沖刷即停止。他建議：用天然河槽平均流速作為河槽沖刷停止時的平均流速第七章概念：泥沙的起動：在水流推動下，床面泥沙顆粒由靜止開始運動，稱為泥沙的運動挾沙能力：在一定的水力條件和邊界條件下，單位體積的水流，能夠挾帶泥沙的最大數(shù)量（質量），包括懸移質和推移質的全部泥沙數(shù)量，稱為泥沙的挾沙能力副流分類和特點：由于過水斷面形狀的改變或河灣的影響，伴隨著主流，在水流內部形成一種尺度較大的旋轉流動，這種從屬主流而存在的旋轉流動，稱為副流。分類：立軸副流（回流）-在橋臺前緣、丁壩頭部或河槽寬度突變處，水流在橋臺、壩頭等處繞流，產生邊界層分離，在分離點靠近邊界一側不斷地生成高速旋轉的立軸漩渦。平軸副流（滾流）-小橋、涵洞出口流出的急流與下游天然河床緩流銜接處，出現(xiàn)水躍的面滾部分就是平軸副流。順軸副流（螺旋流）-通過彎道的水流在重力和離心力的共同作用下，面流流向凹岸，底流流向凸岸，形成向前流動的螺旋流河床演變的基本概念：（書146）1.水流輸沙不平衡2.河流上流、下流3.河流橫斷面輸沙不平衡，引起河床橫向變形4.橋墩、橋臺、丁壩等建筑物周圍，高速旋轉的繞流漩渦卷起床面泥沙，帶往下游，形成局部沖刷5.沖積河流的自動調整。影響河床演變的主要自然元素：1.上游來水條件，即流量的大小和變化2.上游來沙條件，即上游來沙量及其粒徑組成3.河床地質、土質條件、河床比降為河床演變提供了邊界條件沖積河床：水流作用下，床面泥沙能夠自由地運動，床面形態(tài)隨著沖刷和淤積，在不斷地演變，這種河床稱為沖積河床一般沖刷：建橋后，橋孔壓縮水流，致使橋孔上游水流急劇集中流入橋孔，在橋孔稍下游處，形成收縮斷面。該斷面處流速梯度很大，床面切應力劇增，引起強烈的河床泥沙運動，床面發(fā)生明顯沖刷，或稱為壓縮沖刷。（當橋梁上游進入橋下河槽斷面的泥沙數(shù)量小于橋下斷面急速水流沖走的泥沙數(shù)量時，橋下斷面就出現(xiàn)沖刷，這就是一般沖刷）動床沖刷：輸沙不平衡引起河床變形。對于一個過水斷面或某一河段，在一定時段內，上游來沙量小于該斷面或該河段被沖走的泥沙量時，該斷面或該河段就出現(xiàn)沖刷、下切；反之，該斷面或該河段就出現(xiàn)淤積。輸沙不平衡引起的沖刷稱為動床沖刷沖止流速：橋下一般沖刷停止時的垂線平均流速稱為沖止流速橋墩局部沖刷機理：（書154）橋墩周圍的水流主要包括墩前水面涌波、橋墩迎水面的向下水流和尺度很大的漩渦體系。伴隨漩渦的生成和移動，床面靜止的泥沙呈陣發(fā)性、突然的隨機運動狀態(tài)。在橋墩下游兩側漩渦相匯，沉沙沉積，形成沙脊。假定局部沖刷是在一般沖刷完成后進行的，故取一般沖刷終止后的墩前流速作為墩前行近流速，相應的墩前行近水深就是取一般沖刷后的最大水深。起動流速：起動流速就是床面泥沙顆粒在各種外力作用下，失去平衡，泥沙開始運動時的水流垂線平均流速行近流速：指橋墩上游不遠處，未受繞流影響的墩前天然流速補充：懸移質：在一定的水力條件下，泥沙處于運動狀態(tài)，顆粒較細的泥沙被水流中的紊流漩渦帶起，懸浮于水中向下游運動，這種泥沙稱為懸移質推移質：顆粒稍大的泥沙，則在床面上滾動、滑動或跳躍著間歇性地向下游運動，前進的速度遠小于水流的流速，這些泥沙稱為推移質泥沙