大工15春《橋涵水文》大作業(yè)與要求答案

橋涵水文》大作業(yè)及要求題目一：計(jì)算題對(duì)某水文站22年不連續(xù)的年最大流量進(jìn)行插補(bǔ)和延長(zhǎng)后，獲得n=32年的連續(xù)年最大流量系列（如表1所示）。采用耿貝爾曲線作為理論頻率曲線，試計(jì)算Q和Q。1%2%表1年最大流量表序號(hào)年份流量（ms/s）序號(hào)年份流量(m3/s)1195176717196734082195217811819682088319531284191969600419541507201970153051955200021197121706195623802219721650719572100231973840819582600241974285491959295025197513001019603145261976185011196125002719779001219621000281978377013196311002919791900141964136030198010801519651480311981101016196622503219821700題目二：計(jì)算題某公路橋梁跨越一條平原河流，橋位河段基本順直，上游有河灣，河床平坦，兩岸較為整齊，無(wú)坍塌現(xiàn)象。河槽土質(zhì)為砂礫，河灘為耕地，表層為沙和淤泥。實(shí)測(cè)橋位河流橫斷面如圖1所示，可作為水文斷面進(jìn)行流量計(jì)算。經(jīng)調(diào)查確定，1樁號(hào)K0+622.60為河槽和河灘的分界，選定粗糙系數(shù)為：河槽m二二40，河cnc1灘m二—二30。調(diào)查的歷史洪水位為63.80m，洪水比降為0.3%。，試求其相應(yīng)的tnt歷史洪水流量。.1冋些阿14001M60(162404005R%3005432從50l7￡戸119m慟底打卑冋iI-Kfn)|?敘36.W|卜?>40.4022-T5[6.001jy.oou,oqis號(hào)OF5J0O0WE+DS_WC+0960S*00(旳MSg￥m隸+*++4-+圖1河流橫斷面圖題目三：結(jié)合工程實(shí)例，談?wù)勔话銖哪膸追矫嫠鸭馁Y料？如何進(jìn)行？（建議必要處附圖片說(shuō)明。）回答容應(yīng)與題目要求相一致，字?jǐn)?shù)不少于1000，字體宋體小四字，1.5倍行間距。題目四：什么是相關(guān)分析，列舉工程實(shí)例，說(shuō)明相關(guān)分析在水文計(jì)算中有何用途（建議必要處通過(guò)計(jì)算說(shuō)明。）回答容應(yīng)與題目要求相一致，字?jǐn)?shù)不少于1000，字體宋體小四字，1.5倍行間距。題目五：請(qǐng)分析潮汐、潮流是怎樣形成的？簡(jiǎn)述我國(guó)海域潮汐和風(fēng)暴潮情況如何？（建議必要處附圖片說(shuō)明。）回答容應(yīng)與題目要求相一致，字?jǐn)?shù)不少于1000，字體宋體小四字，1.5倍行

間距。題目一:答：（1）計(jì)算平均流量QQ二1Q二1￡ni=1Q=丄xi3258857二1839(m3/s)2）計(jì)算均方差Sx_2S=_2S=x冷工您-Qi=1已知Q已知Q=1839,n=32，將表中數(shù)據(jù)代入得Sp=1%九p=1%九=13.631pnp=2%九=3.007pn(4)Qp=Q+九Spnx3）查表得：Q1%=1839+3.631x759=4726C3/s)Q1%二1839+3.007x759二4260C3/s)Q1%（5）采用皮爾遜III型曲線作為理論頻率曲線，應(yīng)用適線法結(jié)果比上述結(jié)果偏小。Q小2.4%，Q小1.9%。1%2%題目二：答：（1）確定形態(tài)斷面，為復(fù)式斷面，劃分河灘和河槽。樁號(hào)河床標(biāo)高（m）水深（m）平均水深（m）水面寬度（m）過(guò)水面積W）累計(jì)面積W）合計(jì)K0+500.5863.800.001.559.0213.980.00河灘Wt=336.19m2Bt=122.02m509.6060.703.103.2436.90119.5613.98546.5060.423.383.2928.9095.08133.54575.4060.613.192.636.8017.88228.54582.2061.742.062.2240.4089.69246.50622.6061.422.387.1122.75161.75336.19645.3551.9611.8412.1916.00195.04497.94河槽Wc=1045.31m2661.3551.2612.5412.2020.00244.00692.98681.3551.9511.8511.6521.00244.65936.98Bc=108.81m702.3552.3511.4510.7413.00139.621181.63715.3553.7810.025.4010.6257.351321.25725.9763.030.770.634.102.581378.60730.0763.320.480.241.340.321381.18731.4163.800.00合計(jì)230.831381.501381.5011(2)已知河槽m==40，河灘m=—=30。洪水比降為i=O.3%ocntnct(3)河灘：h=Z=336.19=2.76(m)tB122.02tv=mh2/3ii/2=30x2.762/3x0.00031/2=1.02(m/s)tttQ=wv=336.19x1.02=343(m3/s)ttt河槽：—w104531h=—==9.61(m)cB108.81cv=mh2/3i1/2=40x9.612/3x0.00031/2=3.13(m/s)cccQ=wv=1045.31x3.13=3272(m3/s)ccc(4)全斷面總流量：Q=Q+Q=3272+343=3615m3/sct全斷面過(guò)水面積：w=w+w=1045.31+336.19=1381.5m2ct全斷面平均流速：v=Q二蘭空=2.62m/sw1381.5題目三:水文資料：是指江河、湖泊、渠道、水庫(kù)的水位、流量、水質(zhì)、水溫、泥沙、水下地形、和地下水資源，以及降水量、蒸發(fā)量、墑情等監(jiān)測(cè)調(diào)查數(shù)據(jù)和經(jīng)整編后的成果資料；是進(jìn)行水文分析計(jì)算的基本數(shù)據(jù)。搜集水文資料一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：水文站觀測(cè)資料：較為真實(shí)客觀，是水文分析計(jì)算的主要依據(jù)洪水調(diào)查資料：是水文站觀測(cè)資料的重要補(bǔ)充。文獻(xiàn)考證資料：是搜集水文資料的重要途徑。具體搜集步驟分別如下：1）水文站觀測(cè)資料橋涵水文計(jì)算所需的水文資料，1990年以前的大部分可查閱《水文年鑒》，1990年以后的則應(yīng)向水文局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)查詢，但有時(shí)也需要到水文站詳細(xì)了解。2）洪水水位資料的復(fù)核：應(yīng)了解水文站的水準(zhǔn)基面和基本水尺的情況,歷年有無(wú)變動(dòng)。了解水位觀測(cè)過(guò)程中有無(wú)水毀、中斷、漏測(cè)等情況，漏測(cè)資料是如何補(bǔ)救的。一般可利用水位過(guò)程線或水位與流量曲線，檢查洪水位的變化規(guī)律。3）洪峰流量資料的復(fù)核：應(yīng)了解水文站測(cè)流河段和測(cè)流斷面的情況，洪水時(shí)斷面的變化，上下游有無(wú)分洪、決堤的情況，以及流量的測(cè)算法方法和精度。一般可利用水文站歷年水位與流量關(guān)系曲線的綜合進(jìn)行比較檢查，也可以利用上下游水文站觀測(cè)資料或洪水調(diào)查資料進(jìn)行對(duì)比檢查。洪水調(diào)查：是對(duì)某一流域或地區(qū)歷史上或近期發(fā)生的洪水情況的調(diào)查，洪水調(diào)查包括考察洪水痕跡和收集有關(guān)資料，推算一次洪水的總量、洪峰流量、洪水過(guò)程及重現(xiàn)期的全部工作。洪水調(diào)查主要是在橋位上下游調(diào)查歷史上各次洪水的水位、確定洪水比降，推算相應(yīng)的歷史洪水流量，作為水文分析計(jì)算的依據(jù)；同時(shí)，調(diào)查橋位附近河道變形及河床演變，作為確定歷史洪水計(jì)算斷面和橋梁墩臺(tái)天然沖刷深度的依據(jù)。題目四：答：相關(guān)分析：相關(guān)分析就是對(duì)總體中確實(shí)具有聯(lián)系的標(biāo)志進(jìn)行分析，其主體是對(duì)總體中具有因果關(guān)系標(biāo)志的分析。它是描述客觀事物相互間關(guān)系的密切程度并用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)指標(biāo)表示出來(lái)的過(guò)程。在一段時(shí)期出生率隨經(jīng)濟(jì)水平上升而上升，這說(shuō)明兩指標(biāo)間是正相關(guān)關(guān)系；而在另一時(shí)期，隨著經(jīng)濟(jì)水平進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)出生率下降的現(xiàn)象，兩指標(biāo)間就是負(fù)相關(guān)關(guān)系。為了確定相關(guān)變量之間的關(guān)系，首先應(yīng)該收集一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該是成對(duì)的。例如，每人的身高和體重。然后在直角坐標(biāo)系上描述這些點(diǎn)，這一組點(diǎn)集稱為“散點(diǎn)圖”。根據(jù)散點(diǎn)圖，當(dāng)自變量取某一值時(shí)，因變量對(duì)應(yīng)為一概率分布，如果對(duì)于所有的自變量取值的概率分布都相同，則說(shuō)明因變量和自變量是沒(méi)有相關(guān)關(guān)系的。反之，如果，自變量的取值不同，因變量的分布也不同，則說(shuō)明兩者是存在相關(guān)關(guān)系的。兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度通過(guò)相關(guān)系數(shù)r來(lái)表示。相關(guān)系數(shù)r的值在-1和1之間，但可以是此圍的任何值。正相關(guān)時(shí)，r值在0和1之間，散點(diǎn)圖是斜向上的，這時(shí)一個(gè)變量增加，另一個(gè)變量也增加；負(fù)相關(guān)時(shí)，r值在-1和0之間，散點(diǎn)圖是斜向下的，此時(shí)一個(gè)變量增加，另一個(gè)變量將減少。r的絕對(duì)值越接近1，兩變量的關(guān)聯(lián)程度越強(qiáng)，r的絕對(duì)值越接近0,兩變量的關(guān)聯(lián)程度越弱。相關(guān)分析在水文計(jì)算中的用途：水文統(tǒng)計(jì)中，資料系列愈長(zhǎng)，組成的樣本代表性就愈強(qiáng)，用以推算的總體參數(shù)值得抽樣誤差也就愈小。但實(shí)際工作中，能夠搜集到的實(shí)際水文資料往往觀測(cè)年限較短，有時(shí)還可能在觀測(cè)期間有缺測(cè)年份，若能找到與它有客觀聯(lián)系的長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)資料，就可以利用兩實(shí)測(cè)資料系列之間的變量的統(tǒng)計(jì)相關(guān)，進(jìn)行相關(guān)分析，對(duì)短期觀測(cè)資料進(jìn)行插補(bǔ)和延長(zhǎng)，提高水文統(tǒng)計(jì)的精度。因此，相關(guān)分析也是水文計(jì)算的一種重要工具。工程實(shí)例分析：已知省某地區(qū)甲，乙兩站具有1965年及1967年~1983年計(jì)18年的年雨量同步資料，試用相關(guān)計(jì)算法進(jìn)行甲，乙兩站年雨量的相關(guān)分析；已知1966年甲站年雨量為945.7mm，試插補(bǔ)該年乙站缺失的年雨量。

甲站與乙站年雨量相關(guān)*「算表序號(hào)WU甲量kJ□T0(1)7)-VJ(80)z—%)■11c1196519"■16.21.19■o62aFl1967,952.90.04108-0B040.Fl-53■133135■330.日O日aa-a一.：一oooo00LJz]7rQ?noo?n2門dinn□A-1?n■rl-n1982320-n匚-1二5n-n1-a一ns門y匚?nS門7M>1n*fw-.137531匾78?-1sno■ft〉-k1-Aw0snF1LJ■ftsn7J-一o-亀一1_o-禮21一nn-Tfl10|-Mr6.11）將y與xi的對(duì)應(yīng)值點(diǎn)繪于方格紙上得到相關(guān)點(diǎn)。2）計(jì)算x,y系列的均值:1915241992斗83).計(jì)算:===0.24===0.21=X1064.0X0.24=255.4mm=Y=1106.9X0.21=232.4mm.計(jì)算相關(guān)系數(shù)rr===0.89>0.8.計(jì)算回歸系數(shù)：=r=0.816).求得x，y的回歸方程為：Y=0.81x+245.17).計(jì)算回歸線的均方誤差：YX15%=1106.9X15%=166mm8).由回歸方程求得1966年乙站年雨量：Y=0.81X945.7=245.1=1011.0mm題目五：答：潮汐與潮流：在月球、太陽(yáng)和其它天體引潮力的作用下，地表海水發(fā)生周期性運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象為潮汐，它包括海面周期性的垂直漲落運(yùn)動(dòng)和海水周期性的水平進(jìn)退流動(dòng)。習(xí)慣上，前者稱為潮汐，后者為潮流。引潮力和潮汐現(xiàn)象的成因：潮汐現(xiàn)象與天體引力有關(guān)，隨地球、日、月三者位置的變化而變化。月球離地球越近，對(duì)海水的引力越大，其近地點(diǎn)不斷東移，8.85年為一個(gè)周期；日月相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)位置也在不斷變化，18.61年為一個(gè)周期。地球上的潮汐現(xiàn)象主要是由月和日的引力作用引起的，而以月球引力為主。首先討論月球的萬(wàn)有引力對(duì)海洋潮汐的作用。假設(shè)海水覆蓋整個(gè)地球表面，地球和月球繞著共同的質(zhì)心C轉(zhuǎn)動(dòng)，視以C為原點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向恒星的系為慣性系，另有一以地心為坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向恒星的參考系。C系與C'系坐標(biāo)軸總保持平行，故C'系繞C系平動(dòng)。若僅關(guān)心為何一日兩潮，即僅討論為什么面向和背向月球的水面有兩個(gè)凸起，可引入如下理想模型：認(rèn)為地表水相對(duì)于C'系靜止，即水隨C'系繞C平動(dòng)。這時(shí)，水表面諸體元均以為半經(jīng)作圓周運(yùn)動(dòng)。但各有自己的圓心，又因?yàn)槭瞧絼?dòng)，諸體元的速度和加速度都是相同的，因此各單位質(zhì)量水與地心處單位物質(zhì)所受向心力相同，如圖(一)所示。由于地表面各處與

月球連線長(zhǎng)短、方位不同，各水體元在各處所受月球的引力不同，如圖（二）所示。這個(gè)引力有兩種效果，一個(gè)作用是使諸單位質(zhì)量水獲得各自繞地月共同的質(zhì)心C作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，此力的大小等于月球作用于地心處單位質(zhì)量物質(zhì)的力，另一個(gè)作用是產(chǎn)生潮汐的引潮力。故月球的引潮力可定義為地表面單位質(zhì)量的水所受月球引力減去地心處單位質(zhì)量物質(zhì)所受月球的引力。分別用F、fc和f表示引潮力、向心力和引力，有，其中fc顯然等于，G、M和d分別表示萬(wàn)有引力常量，月球的質(zhì)量和地心月心間的距離。由于地表面水體元所受月球的引力不同，地面不同處的引潮力不同，如圖（三）所示。P點(diǎn)的引潮力可用矢量差求得，如圖（四）所示。MCCBA團(tuán)（三）MMCCBA團(tuán)（三）M設(shè)R為地球的半徑，我們用引潮力的定義式來(lái)計(jì)算離月球最近的A點(diǎn)及離月球最遠(yuǎn)的B點(diǎn)的引潮力，因?yàn)閮商巻挝毁|(zhì)量水所受萬(wàn)有引力與向心力在同一直線上。GMGM故A點(diǎn)的引潮力為。由于地月間距離遠(yuǎn)大于地球的半徑，所以2d-R~2d、d-R~d，有，同理B點(diǎn)的引潮力。由此可見(jiàn)A、B兩處引潮力的大小相等，都背離地心向外，海水在引潮力的作用下“漲起”，同理由矢量差求得D、E處引潮力相等且指向地心，在該處的引潮力迫使海水“跌落”，其它各處引潮力促成海水的“潮流”。

理論上的農(nóng)平番V—慣注的力量―?重力的力華―4理論上的農(nóng)平番我國(guó)的潮汐和風(fēng)暴潮：風(fēng)暴潮：因?yàn)榕_(tái)風(fēng)、寒潮等天氣系統(tǒng)帶