第一節(jié) 暴雨推理法

1、教 案 用 紙學(xué)科路基路面工程第六章 小橋涵設(shè)計流量推算第一節(jié) 暴 雨 推 理 法審批簽字授課時數(shù)授課方法教 具授課班級教學(xué)目的1、 暴雨推理法的概念及主要內(nèi)容2、 掌握暴雨推理法的基本公式及計算方法教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、 暴雨推理法的概念及主要內(nèi)容2、 暴雨推理法的基本公式及計算方法復(fù)習(xí)提問1、河流是如何形成的？通常用什么來描述它的基本特征？2、什么叫地下水？如何分類？ 3、影響徑流的因素有哪些？教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記一、原理及步驟 1、原理（概念）：暴雨推理法是運(yùn)用成因分析與經(jīng)驗推斷相結(jié)合的方法，從實(shí)測的暴雨資料入手，應(yīng)用地區(qū)綜合分析方法來分析暴雨資料和地區(qū)特征關(guān)系，從而間接地推求設(shè)計流量。

2、它是一種半理論半經(jīng)驗的計算方法。它適用于的流域。 暴雨推理法主要依據(jù)全國的暴雨力等值線圖和雨遞減指數(shù)及橋涵位的勘測數(shù)據(jù)，按經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。 2、步驟：1）根據(jù)橋涵位置所處不同地區(qū)查雨力等值曲線，確定頻率為P的雨力； 2）確定匯水區(qū)幾何參數(shù)，包括匯水區(qū)面積、主河溝長度、主河溝平均坡度；3）計算損失參數(shù)和匯水時間； 4）按公式計算設(shè)計流量。二、基本公式及適用情況1、暴雨推理公式1）交通部公路科學(xué)研究所推理公式： （6-1）式中：設(shè)計頻率為P的洪峰流量（m³/s）；教 案 用 紙 附 頁教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記設(shè)計頻率為P的雨力（mm/h），查所在地區(qū)水文手冊或全國等雨力圖（圖6-2、6

3、-3、6-4）；損失參數(shù)（mm/h）； n暴雨強(qiáng)度遞減指數(shù)（查圖6-5及表6-1）；匯流時間（h）； F流域面積（km²）。公式（6-1）是1980年代初交通部公路科學(xué)研究所主持，若干公路部門參加制定的暴雨推理公式。應(yīng)用范圍為流域面積在100km²以下。2）損失參數(shù)按下試計算：（秦嶺淮河一線，就是我們常說的中國南北地理分界線，此線南北，無論是自然條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，還是地理風(fēng)貌以及人民的生活習(xí)俗，都有明顯的不同。）（1）北方多采用的公式： （6-2）（2）南方多采用的公式： （6-3）其中：、系數(shù)，查表6-3，表中土壤植被分類見表6-2； 、指數(shù)，查表6-3。3）匯流時間按

4、下式計算：1）北方多采用的公式： （6-4）（2）南方多采用的公式： （6-5）其中：匯流時間（h） L主河溝長度（m）； 主河溝平均坡度（） 設(shè)計頻率為P的雨力（mm/h）；、系數(shù)，查表6-4表中； 、指數(shù)，查表6-4。2、經(jīng)驗公式：經(jīng)驗公式主要是在相似水文分區(qū)內(nèi)，利用一定數(shù)量的資料，在設(shè)計洪峰流量與流域自然地理因素和氣候因素之間建立相關(guān)關(guān)系，用來估算本地區(qū)或無資料的同類地區(qū)的設(shè)計洪峰流量。由于經(jīng)驗公式都是根據(jù)某一地區(qū)的實(shí)測教 案 用 紙 附 頁教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記資料建立的，與所依據(jù)的資料情況和地區(qū)特征值有直接關(guān)系，具有一定的地區(qū)性和局限性，其計算結(jié)果的可靠程度也取決于所依據(jù)的資料。一

5、般是選擇幾個主要影響因素組成的計算公式，可分為單參數(shù)形式和多參數(shù)形式。經(jīng)驗公式I： （6-6）經(jīng)驗公式II： （6-7） 式中：設(shè)計頻率為P的雨力（mm/h）； 損失參數(shù)（mm/h）；地貌系數(shù)，查表6-5； 、指數(shù)，查表6-5可得；、系數(shù)、指數(shù)，查表6-6；其余符號意義同前。三、算例： 寧夏的蘭-銀公路寧夏某橋，地形為黃土丘陵區(qū)，其匯水面積F=32 km²，主河溝長L=8m，主河溝平均坡度=16。該橋工程點(diǎn)無實(shí)測流量資料，現(xiàn)用暴雨推理公式推求頻率P=2%時的流量，并用經(jīng)驗公式參證。 解：1、用推理公式計算： 1）查雨力圖6-3得 2）匯流時間值的計算（北方公式）： 查表6-4得：丘陵

6、區(qū)=0.38，=0.21 故 3）確定暴雨遞減指數(shù)值：先查圖6-5，該地區(qū)為黃土丘陵區(qū)II，再查表6-1，當(dāng)=0.44h，應(yīng)取=0.58 4）損失參數(shù)值計算（北方公式）： 查表6-3，IV類土=0.93，=0.86 故 5）以上數(shù)值代入流量計算公式： 教 案 用 紙 附 頁教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記 2、按經(jīng)驗公式I推算： 查表6-5得：=0.308；=1.32；=0.60；前已求得；故 3、按經(jīng)驗公式II推算： 查表6-7得：=0.061；=1.51；=0.60 故因為經(jīng)驗公式求得的流量小于暴雨推理公式求得的流量，故該橋可按暴雨推得的流量進(jìn)行設(shè)計。四、小結(jié)：本次課學(xué)習(xí)了暴雨推理法的概念、主要內(nèi)

7、容、基本公式、算例；通過學(xué)習(xí)我們要了解暴雨推理法的概念及主要內(nèi)容，掌握暴雨推理法的基本公式及計算方法；為公路工程的小橋涵設(shè)計流量的推算打好基礎(chǔ)。五、作業(yè)布置：1、暴雨推理法計算小橋涵設(shè)計流量的原理和適用條件各是什么？2、課后復(fù)習(xí)思考題的第三題。即寧夏的蘭-銀公路寧夏某橋，地形為黃土丘陵區(qū)。其匯水面積F=32 km²，主河溝長L=8m，主河溝平均坡度=16。該橋工程點(diǎn)無實(shí)測流量資料，現(xiàn)用暴雨推理公式推求頻率P=2%時的流量，并用經(jīng)驗公式參證。一、水力因素（1）過水?dāng)嗝?凡垂直于所有流線所取的橫斷面，稱為過水?dāng)嗝?，過水?dāng)嗝婷娣e常用A表示，單位為。（2）流量 單位時間內(nèi)流經(jīng)過水?dāng)嗝娴囊后w體

8、積稱為流量，常以表示，單位為。（3）斷面平均流速 過水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)流速的加權(quán)平均值，稱為斷面平均流速，用表示，單位為。由定義可知： （4）濕周 液流過水?dāng)嗝婧凸腆w邊界接觸的周界線長，稱為濕周，以表示，單位為或。邊界的粗糙程度用粗糙系數(shù)n表示。（5）水力半徑 過水?dāng)嗝婷娣e與濕周之比稱為水力半徑，以表示，單位為。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： R=A/ (9-1)（6）平均水深 過水?dāng)嗝婷娣eA和水面寬B的比值，即=A/B，單位為m。當(dāng)水面寬度B大于水深10倍以上時，則。 （7）河床比降 河底單位流程的落差稱為河床比降，用i表示。，水力計算中比降用小數(shù)表示。二、水流分類根據(jù)水流水力因素隨時間、空間變化的性質(zhì)，水流可分為：（1）恒定流與非恒定流 水力因素不隨時間變化的水流為恒定流，相反為非恒定流。（2）均勻流與非均勻流 水力因素不隨空間位置的變化為均勻流，相反為非均勻流。非均