橋涵水文復(fù)習(xí)提綱.docx

橋涵水文課程復(fù)習(xí)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(dòng)，稱為路面徑流。徑流量：指在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)河流出口斷面的徑流總體積，常以m3計(jì)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(zhǎng)度的平均落差稱為比降，有水面比降和河底比降。降雨強(qiáng)度：降雨量以降水厚度（mm)表示，單位時(shí)間的降雨量稱為降雨強(qiáng)度（mm/min或mm/h)水準(zhǔn)基面：理論上采用大地水準(zhǔn)面，一般以黃海平均海平面（又稱青島零點(diǎn)）作為我國(guó)打底高程的起算面，即基準(zhǔn)面。河流流量：過(guò)水?dāng)嗝婷娣e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(zhǎng)度、河流比降來(lái)表示。河流斷面有橫斷面和縱斷面，垂直于河流流動(dòng)方向的斷面稱為河流橫斷面。河流中沿水流動(dòng)方向，各橫斷面的最大水深點(diǎn)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(zhǎng)度。河段兩端（水面或河底）的高差稱為落差，深泓線上單位長(zhǎng)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(diǎn)分為山區(qū)河流和平原河流。山區(qū)河流流經(jīng)海拔較高、地勢(shì)陡峻、地形復(fù)雜的山區(qū)，特點(diǎn)為：流域內(nèi)坡面陡峻，巖石裸露，匯流時(shí)間短，降雨強(qiáng)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(shí)間不長(zhǎng)，比降大，流速大，水流紊亂。平原河流流經(jīng)地勢(shì)平坦的平原地區(qū)，特點(diǎn)為：流域面積一般較大，平均坡度較為平坦，匯流時(shí)間長(zhǎng)，河床開(kāi)闊，調(diào)蓄作用大，洪水漲落較山區(qū)河流緩慢，洪水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，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(guò)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(guò)程：流域內(nèi)，自降水開(kāi)始到水流流過(guò)出口斷面為止的整個(gè)物理過(guò)程稱為徑流形成過(guò)程，分為降雨過(guò)程、流域蓄滲過(guò)程、坡面漫流過(guò)程及河槽集流過(guò)程。若按水體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，分為產(chǎn)流過(guò)程和匯流過(guò)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(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨面積對(duì)徑流量及其變化過(guò)程影響很大；蒸發(fā)對(duì)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(zhì)、植被、湖泊等自然地理因素。我國(guó)河流的水量補(bǔ)給：水量補(bǔ)給的來(lái)源基本可分為雨源、雨雪源、冰雪源三類流速測(cè)驗(yàn)分類：流速測(cè)驗(yàn)的目的就是通過(guò)實(shí)際的流速測(cè)量，描述過(guò)水?dāng)嗝鎯?nèi)的流速分布情況，并用以推算該斷面的流量計(jì)算：水文斷面的流量流速計(jì)算 (書31）補(bǔ)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(zhì)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(nèi)，自由水面高出某一水準(zhǔn)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(guò)程，流域形狀主要影響流域內(nèi)徑流匯集的時(shí)間長(zhǎng)短，也影響徑流的形成過(guò)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(jīng)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(cè)驗(yàn)：進(jìn)行各項(xiàng)水文因素的觀測(cè)，稱為水文測(cè)驗(yàn)。包括水位觀測(cè)、流速測(cè)驗(yàn)和流量計(jì)算水文資料的來(lái)源有水文站觀測(cè)資料（1.洪水水位資料的復(fù)核2.洪峰流量資料的復(fù)核）、洪水調(diào)查資料（1.水文斷面的選擇2.水文斷面的流速和流量計(jì)算3.洪水比降的確定4.河床粗糙系數(shù)的選擇）、文獻(xiàn)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(fù)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(guān)自然因素之間的相互關(guān)系，地區(qū)歸納法-根據(jù)水文現(xiàn)象的地區(qū)性特點(diǎn)，尋求區(qū)域性分布規(guī)律，數(shù)理統(tǒng)計(jì)法-根據(jù)概率論基本原理，尋找統(tǒng)計(jì)規(guī)律。概率：對(duì)于隨機(jī)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(gè) 具體數(shù)值來(lái)表示事件客觀上出現(xiàn)的可能程度（可能性大?。?，這個(gè)數(shù)字就稱為該事件的概率頻率：在一系列重復(fù)的獨(dú)立試驗(yàn)中，某一事件出現(xiàn)的次數(shù)與試驗(yàn)總次數(shù)的比值，稱為該事件的頻率經(jīng)驗(yàn)平率曲線和理論頻率曲線：根據(jù)水文統(tǒng)計(jì)樣本的實(shí)測(cè)水文資料系列，計(jì)算各項(xiàng)隨機(jī)變量的經(jīng)驗(yàn)頻率，點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率與其對(duì)應(yīng)的隨機(jī)變量數(shù)值大小的關(guān)系曲線，稱為該樣本的經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。根據(jù)大自然大量實(shí)際觀測(cè)資料的頻率分布趨勢(shì)，建立一些頻率曲線的線形，并匹配了相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù)式，這種具有一定數(shù)學(xué)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(biāo)，以P=50%為中心對(duì)稱分格，海森概率格紙的頻率坐標(biāo)分格是根據(jù)將正態(tài)分布曲線在該坐標(biāo)紙上畫為直線的要求確定的總體和樣本：數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，把隨機(jī)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(jī)變量系列，這部分系列成為一個(gè)樣本。重現(xiàn)期：水文統(tǒng)計(jì)中，等于或大于某一流量的值出現(xiàn)的次數(shù)（即累計(jì)出現(xiàn)次數(shù)）與總次數(shù)的比值稱為該流量的累計(jì)頻率，重現(xiàn)期為累計(jì)頻率的倒數(shù)均值：均值是系列中隨機(jī)變量的算術(shù)平均值中值：系列中的隨機(jī)變量為等權(quán)時(shí)，按大小遞減次序排列，位置距于正中間的那個(gè)變量，稱為中值眾值：系列中出現(xiàn)次數(shù)最多的那個(gè)變量稱為眾值計(jì)算：均方差和變差系數(shù)，偏差系數(shù)計(jì)算 （書48）掌握皮爾遜III型曲線查表和計(jì)算 （書53）耿貝爾頻率曲線查詢計(jì)算 （書61）相關(guān)分析計(jì)算（書66）需以及有關(guān)計(jì)算公式。補(bǔ)充：相關(guān)分析：在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中，把這種變量之間近似的或平均的關(guān)系成為相關(guān)關(guān)系，把研究這種關(guān)系的方法成為相關(guān)分析變量之間的關(guān)系有完全相關(guān)、零相關(guān)、統(tǒng)計(jì)相關(guān)（相關(guān)）相關(guān)系數(shù)R:一般用相關(guān)系數(shù)R來(lái)描述和判別兩變量之間的相關(guān)程度，相關(guān)程度即回歸線與點(diǎn)據(jù)之間的密切程度公式第四章計(jì)算：設(shè)計(jì)洪水流量：公路、橋梁和涵洞等各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的某一設(shè)計(jì)洪水頻率，推算該頻率相應(yīng)洪水的洪峰流量，稱為設(shè)計(jì)洪水流量。設(shè)計(jì)水位：橋位計(jì)算斷面上通過(guò)設(shè)計(jì)流量相應(yīng)的水位，稱為設(shè)計(jì)洪水位設(shè)計(jì)流速：設(shè)計(jì)流量通過(guò)橋位斷面的河槽平均流速，稱為設(shè)計(jì)流速資料中特大值的處理和方法：（為什么進(jìn)行處理？）-在水文站的觀測(cè)期內(nèi)，如果河流發(fā)生特大洪水，則水文站的實(shí)測(cè)資料組成的年最大流量系列中相應(yīng)的出現(xiàn)突出的特大值，通過(guò)洪水調(diào)查和文獻(xiàn)考證，可以獲得相關(guān)資料。從系列的大小順序來(lái)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(jì)計(jì)算中，需對(duì)這些特大值進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砘蛘{(diào)整，不能同等對(duì)待，即所謂特大值的處理。通過(guò)特大值的處理，考慮了特大洪水的影響，可以起到延長(zhǎng)系列的作用，能增強(qiáng)系列的代表性，減少各參數(shù)值的抽樣誤差，提高計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。需掌握以上部分的計(jì)算方法。概念：應(yīng)用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計(jì)流量的過(guò)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(bǔ)充：適線法：（什么是？）適線法是選定統(tǒng)計(jì)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(shí)測(cè)資料擬合得最好，作為選定統(tǒng)計(jì)參數(shù)的原則。（用的原因？）采用適線法，通過(guò)調(diào)整統(tǒng)計(jì)參數(shù)Cs、Cv值，能夠選配一條與經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)群擬合最好的理論頻率曲線，然后依據(jù)設(shè)計(jì)洪水頻率，可推算設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)。引潮力：地球表面各質(zhì)量點(diǎn)都受到月球的吸引力，同時(shí)，又受到繞地球、月球系共同質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性離心力，這兩個(gè)的合力稱為引潮力。推算設(shè)計(jì)高潮位的幾種方法：海岸三種變化：從長(zhǎng)期來(lái)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(nèi)縮，形成陡直的基巖海岸；波浪和近岸海流帶來(lái)的泥沙，多于被運(yùn)走的泥沙，淤積成平緩的砂質(zhì)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(fēng)浪：風(fēng)浪是在風(fēng)的直接持續(xù)作用下產(chǎn)生的波浪海浪：一般是由風(fēng)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(fēng)場(chǎng)要素：風(fēng)速，風(fēng)時(shí)-同一方向的風(fēng)連續(xù)作用的時(shí)間，風(fēng)距-在一定風(fēng)況作用下，對(duì)波浪發(fā)展有實(shí)際作用的風(fēng)區(qū)內(nèi)的水域長(zhǎng)度，稱為風(fēng)距、風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度或浪程波浪名稱：深水前進(jìn)波（深水波、短波）-在水深大于一半波長(zhǎng)處的前進(jìn)波，它的運(yùn)動(dòng)不受海底的影響，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡接近于圓形。淺水前進(jìn)波（淺水波、長(zhǎng)波）-當(dāng)水深向岸邊傳播，水深小于半波長(zhǎng)時(shí)，稱為淺水前進(jìn)波，其波動(dòng)受海底摩阻影響，水質(zhì)點(diǎn)的軌跡近似橢圓。海浪的破碎和擊岸波-淺水前進(jìn)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(wú)法維持，波面傾倒破碎，稱為波浪的破碎。波浪破碎后水質(zhì)點(diǎn)仍有明顯地前移，稱為擊岸波。波浪要素：波峰-波面最高點(diǎn)，波谷-波面最低點(diǎn)，波高-相鄰波峰與波谷的豎直距離，波長(zhǎng)-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(shí)間，或相鄰兩波峰越過(guò)空間固定點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間間隔，波速-波面移動(dòng)的速度，即單位時(shí)間內(nèi)波動(dòng)傳播的水平距離，波陡-波高與波長(zhǎng)之比，波峰線-通過(guò)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(jìn)波-在海面上形成后，向岸邊傳播的波浪補(bǔ)充：風(fēng)的形成和分級(jí)：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(dòng)，形成了風(fēng)。用風(fēng)速表示風(fēng)的強(qiáng)度，取海面以上10m高處，時(shí)距10min內(nèi)的平均風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)值，按風(fēng)速大小分為13級(jí)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(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水位，根據(jù)水力學(xué)的連續(xù)性原理，求出橋下順利宣泄設(shè)計(jì)洪水時(shí)所需要的最小過(guò)水面積，用以確定橋孔的最小長(zhǎng)度橋面最低高程的確定：（書131）計(jì)算：用橋孔凈長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，理解有關(guān)內(nèi)的計(jì)算方法。（書120）補(bǔ)充：橋位河段的水流圖示，反映了建橋后水流和泥沙運(yùn)動(dòng)的變化，并表現(xiàn)了橋孔長(zhǎng)度、橋前壅水和橋下沖刷三者之間的關(guān)系。橋孔長(zhǎng)度：設(shè)計(jì)水位上，兩橋臺(tái)前緣之間（埋入式橋臺(tái)則為兩橋臺(tái)護(hù)坡坡面之間）的水面寬度橋孔凈長(zhǎng)：扣除全部橋墩寬度（順橋方向）后，稱為凈長(zhǎng)別列柳伯斯基假定：橋下過(guò)水面積擴(kuò)大到使橋下流速等于天然河槽流速時(shí)，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(shí)的平均流速第七章概念：泥沙的起動(dòng)：在水流推動(dòng)下，床面泥沙顆粒由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，稱為泥沙的運(yùn)動(dòng)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(zhì)量），包括懸移質(zhì)和推移質(zhì)的全部泥沙數(shù)量，稱為泥沙的挾沙能力副流分類和特點(diǎn)：由于過(guò)水?dāng)嗝嫘螤畹母淖兓蚝訛车挠绊?，伴隨著主流，在水流內(nèi)部形成一種尺度較大的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，這種從屬主流而存在的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，稱為副流。分類：立軸副流（回流）-在橋臺(tái)前緣、丁壩頭部或河槽寬度突變處，水流在橋臺(tái)、壩頭等處繞流，產(chǎn)生邊界層分離，在分離點(diǎn)靠近邊界一側(cè)不斷地生成高速旋轉(zhuǎn)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(guò)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(dòng)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(tái)、丁壩等建筑物周圍，高速旋轉(zhuǎn)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(dòng)調(diào)整。影響河床演變的主要自然元素：1.上游來(lái)水條件，即流量的大小和變化2.上游來(lái)沙條件，即上游來(lái)沙量及其粒徑組成3.河床地質(zhì)、土質(zhì)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(yùn)動(dòng)，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(yīng)力劇增，引起強(qiáng)烈的河床泥沙運(yùn)動(dòng)，床面發(fā)生明顯沖刷，或稱為壓縮沖刷。（當(dāng)橋梁上游進(jìn)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(shí)，橋下斷面就出現(xiàn)沖刷，這就是一般沖刷）動(dòng)床沖刷：輸沙不平衡引起河床變形。對(duì)于一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝婊蚰骋缓佣危谝欢〞r(shí)段內(nèi)，上游來(lái)沙量小于該斷面或該河段被沖走的泥沙量時(shí)，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(dòng)床沖刷沖止流速：橋下一般沖刷停止時(shí)的垂線平均流速稱為沖止流速橋墩局部沖刷機(jī)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(dòng)，床面靜止的泥沙呈陣發(fā)性、突然的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在橋墩下游兩側(cè)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(jìn)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(yīng)的墩前行近水深就是取一般沖刷后的最大水深。起動(dòng)流速：起動(dòng)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的水流垂線平均流速行近流速：指橋墩上游不遠(yuǎn)處，未受繞流影響的墩前天然流速補(bǔ)充：懸移質(zhì)：在一定的水力條件下，泥沙處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，顆粒較細(xì)的泥沙被水流中的紊流漩渦帶起，懸浮于水中向下游運(yùn)動(dòng)，這種泥沙稱為懸移質(zhì)推移質(zhì)：顆粒稍大的泥沙，則在床面上滾動(dòng)、滑動(dòng)或跳躍著間歇性地向下游運(yùn)動(dòng)，前進(jìn)的速度遠(yuǎn)小于水流的流速，這些泥沙稱為推移質(zhì)泥沙