桥涵水文课件第三章
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水力学与桥涵水文总复习PPT课件
水静力学
第一节静水压强及其特性
掌握静水压强的概念、特
第二节重力作用下水静力学基本 征及分布规律；掌握水
方程 第三节静水压强的测量
第四节静水压强分布图
静力学基本方程。 掌握平面静水压强的绘制
方法；掌握矩形受压面
第五节作用于平面上的静水总压 力
静水总压力的计算方法。
第六节作用于曲面上的静水总压 力
了解曲面静水总压力计 算的特点。
Q
1
12
Ai 2 R 3
n
A h0 b
代入得 h=2.34m
R h0 b b 2h0
hK1
3
Q 2
gb2
=0.5m＜h=2.34m，故为缓流。
第27页/共28页
（求Fr小于1亦可）
感谢观看！
第28页/共28页
第七节浮力、浮体及浮体的稳定
第1页/共28页
第三章水动力学基本定律
第一节描述液体运动的两种方 掌握流线、迹线，元流、
法；第二节基本概念
总流，流量，断面平均
第三节液体运动的分类
流速等基本概念；了解
第四节连续性方程
液体运动的分类。
第五节理想液体的运动微分方 掌握恒定总流的连续性方
程
程；掌握实际液体恒定
• 掌握桥孔长度和桥面高程的概念及确定方法
• 1.什么是桥孔长度？目前有哪几种计算方法？2.如 何确定通航河段的桥位标高？
第13页/共28页
第七章桥梁墩台的冲刷
• 第一节河流泥沙运动； • 第二节河床演变； • 第三节一般冲刷 • 第四节局部冲刷
• 掌握有关河床冲刷及演变的基本概念； • 掌握一般冲刷计算公式建立的原理及计算方法 • 局部冲刷形成机理和冲刷深度的计算方法； • 如何确定桥下最低冲刷线的标高？
第一节静水压强及其特性
掌握静水压强的概念、特
第二节重力作用下水静力学基本 征及分布规律；掌握水
方程 第三节静水压强的测量
第四节静水压强分布图
静力学基本方程。 掌握平面静水压强的绘制
方法；掌握矩形受压面
第五节作用于平面上的静水总压 力
静水总压力的计算方法。
第六节作用于曲面上的静水总压 力
了解曲面静水总压力计 算的特点。
Q
1
12
Ai 2 R 3
n
A h0 b
代入得 h=2.34m
R h0 b b 2h0
hK1
3
Q 2
gb2
=0.5m＜h=2.34m，故为缓流。
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（求Fr小于1亦可）
感谢观看！
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第七节浮力、浮体及浮体的稳定
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第三章水动力学基本定律
第一节描述液体运动的两种方 掌握流线、迹线，元流、
法；第二节基本概念
总流，流量，断面平均
第三节液体运动的分类
流速等基本概念；了解
第四节连续性方程
液体运动的分类。
第五节理想液体的运动微分方 掌握恒定总流的连续性方
程
程；掌握实际液体恒定
• 掌握桥孔长度和桥面高程的概念及确定方法
• 1.什么是桥孔长度？目前有哪几种计算方法？2.如 何确定通航河段的桥位标高？
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第七章桥梁墩台的冲刷
• 第一节河流泥沙运动； • 第二节河床演变； • 第三节一般冲刷 • 第四节局部冲刷
• 掌握有关河床冲刷及演变的基本概念； • 掌握一般冲刷计算公式建立的原理及计算方法 • 局部冲刷形成机理和冲刷深度的计算方法； • 如何确定桥下最低冲刷线的标高？
水力学与桥涵水文绪论课件
c 、粘度
1）μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa·s”。
动力黏度是液体黏性大小的度量，μ值越大，液体越
粘，流动性越差。
2）ν是运动粘度：粘度μ与密度ρ的比值为液体的
运动粘度ν。
单位：m2/s
d 、无黏性液体：指无粘性即μ=0的液体。
例1-1一底面积为40cm×45cm，高1cm的木块，质量 为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知速 度v=1m/s，δ=1mm，求润滑油的动力粘度系数。
若液体的原体积为V，压强增加dP后，体积变化为 dV，则压缩系数为：
dV /V 1 dV
dP V dP
由于液体受压体积减小，dP与dV异号，以使к为正 值；其值愈大，愈容易压缩。к的单位是“1/Pa”。
根据增压前后质量无变化
dm d(V ) dV Vd 0
得
dV d V
1 d dP
施工阶段，对施工期间的水文情况有所了解。
中小桥梁及涵洞工程：因施工期限较短，一般尽量安 排在枯水期间施工；
大桥和特大桥工程：施工期限较长，在安排水中桥墩 基础及水下墩身施工时，一方面，为了确定临时性建 筑物（如围堰）的尺寸，必须预先估计整个施工期间 的天然来水情况，需要通过对多年年内水文变化过程 的分析计算来解决；另一方面，为了安排施工的日常 工作，必须了解近期内更为确切的来水情况，需要进 行水文预报。
抽象（近似），提出合理的理论模型，对其根据机械 运动的普遍规律，建立控制液体运动的闭合方程组， 将原来的具体流动问题转化为数学问题，在相应的边 界条件和初始条件下求解。 关键：提出理论模型，并能运用数学方法求出理论结 果，达到揭示液体运动规律的目的。
主要定理： （1）质量守恒定律：
（2）动量守恒定律：
桥涵水力水文学-总复习-PPT精选文档
P b
梯形分布
1 ( h h l 1 2) 2
e
l( 2h 1 h 2) 3( h 1 h 2)
P p A h A c c
第三章水动力学基础
• 1、分类、概念 • 迹线、流线、过水断面、流量、断面平均流速
恒定流 不变化 按运动要素是否随（时 间）发生改变 非恒定流 变化
)
dL
• 毕托管：测流速装置。文丘里管：测流量装置。
第四章 液流型态及水头损失
• 1、水流阻力与水头损失 • 2、哪些情况都可能产生局部水头损失 • （1）流动断面的改变（变径，突然扩大或者突然 缩小）；（2）流动方向的改变（弯头、弯管）； （3）流道中有障碍物（闸门、阀门、栅、网等 等）；（4）流动中有流量的汇入或者分出。 • 对于任意一个流动，总的水头损失计算公式为：
• 能量方程
Q 1 Q 2
p p u 1 u 2 z z 1 2 2 g 2 g
2 1
2 2
p v p v 1 1 2 z z 2 h 1 2 W 2 g 2 g
2
2
• 动量方程
F Q ( v v )
2 1 1
2、明渠底坡
• i：渠底高程沿程降低值 z 与渠长L的比值；
z i sin tg L
h h h f j
• 长管：不考虑局部水头损失，
h h f
第五章 明渠水流
• 1、梯形、矩形水力要素的计算
• 断面形状为梯形：设梯形底宽为b，水深为h，边 坡为m
B b 2 mh
A ( b mh ) h
2 b 2 h1 m
A (b mh ) h R 2 b 2 h1 m
梯形分布
1 ( h h l 1 2) 2
e
l( 2h 1 h 2) 3( h 1 h 2)
P p A h A c c
第三章水动力学基础
• 1、分类、概念 • 迹线、流线、过水断面、流量、断面平均流速
恒定流 不变化 按运动要素是否随（时 间）发生改变 非恒定流 变化
)
dL
• 毕托管：测流速装置。文丘里管：测流量装置。
第四章 液流型态及水头损失
• 1、水流阻力与水头损失 • 2、哪些情况都可能产生局部水头损失 • （1）流动断面的改变（变径，突然扩大或者突然 缩小）；（2）流动方向的改变（弯头、弯管）； （3）流道中有障碍物（闸门、阀门、栅、网等 等）；（4）流动中有流量的汇入或者分出。 • 对于任意一个流动，总的水头损失计算公式为：
• 能量方程
Q 1 Q 2
p p u 1 u 2 z z 1 2 2 g 2 g
2 1
2 2
p v p v 1 1 2 z z 2 h 1 2 W 2 g 2 g
2
2
• 动量方程
F Q ( v v )
2 1 1
2、明渠底坡
• i：渠底高程沿程降低值 z 与渠长L的比值；
z i sin tg L
h h h f j
• 长管：不考虑局部水头损失，
h h f
第五章 明渠水流
• 1、梯形、矩形水力要素的计算
• 断面形状为梯形：设梯形底宽为b，水深为h，边 坡为m
B b 2 mh
A ( b mh ) h
2 b 2 h1 m
A (b mh ) h R 2 b 2 h1 m
中南大学桥涵水文课件
§0.8
中南大学桥涵水文研究工作
8.1《--铁路局山洪水害预警系统》简介
预警：洪峰流量 梁底、基础、桥头路堤、 洪峰到达时间
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8.2 铁路桥涵水文检定检算系统
作用：检算既有铁路桥涵的抗洪能力，检定出有问题的桥涵。 特色：收集了全国的雨量等水文资料 使用：正在被全国各铁路单位使用
§0.5
前言
桥梁有悠久的历史。 河北赵县赵州桥（拱） 605年 隋 李春 空腹圆弧石拱，净跨37.02m，矢 高7.218m，宽9m Ø 福建泉州万安桥（洛阳桥） 1053-59年 834m，47孔，石梁、牡蛎胶固基础 Ø 广东潮州湘子桥（广济桥） 始建1169年，517.95m，19孔，石梁、木梁石拱多 种形式，18条浮船组成的97.3m的开合式浮桥为世界 之最
桥梁人员现状
1 重结构设计 ---容易（多作） 汽车压垮桥？ 列车压垮桥？
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2 轻桥涵水文设计 困难（不作？） 水毁桥梁——不管
3 毕业就业： 设计、科研、施工、维护
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Ø
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河北赵州桥
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福建泉州万安桥（洛阳桥）
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2009年7月17日： 四川震灾区遭强降雨袭击 宝成铁路受阻
桥涵水文课件第三章
矿 应的数学方程式）中，选择比较符合水文现象规
业
大 律者来表示所需的经验曲线，使曲线的绘制与外
学 延具有一定的数学依据，这种用一定数学方程式
建 筑
表示的频率曲线，称为理论频率曲线。实际计算
工 中，皮尔逊Ⅲ型（P—Ⅲ）曲线作为总体的理论频
程 率曲线。
42
一、皮尔逊Ⅲ型曲线方程及皮三型
曲线
学中 院国
矿
筑
工
程
4
第二节 河流、流域及河川径流
学中 院国
矿 业 大 学 建 筑 工 程
一、河流； 二、流域； 三、河川径流； 四、桥位设计中的河段分类
一、河流 河流是河槽和其中水流的统称。
一条发育完整的河流，按河段不同的特征，可分为河源、上游、中游、下游、 河口等五部分。
5
河流的基本特征：
学中 院国
矿 业 大 学 建 筑 工 程
建 筑 工
线的适线法；理解相关分析的意义、水文统计参数对频 率曲线的影响；
程 本章重点：
径流、河流、流域的基本概念；理论频率曲线的绘制； 现行频率分析方法。
本章难点：
理论频率曲线的原理和绘制方法；
2
第三章 主要内容
第一节 河川水文现象的特点与 桥涵水文的研究方法
学中
院国 矿
第二节 河流、流域及河川径流
院国 矿
1、水文站观测资料
业
它是在一定时期内连续实测的资料，能较为
大
学
真实地反映客观实际，是水文分析计算的主要
建
筑
依据。
工
程
23
2、文献考证资料
可以了解近百年甚至更久远的历史洪水情况，
对考证历史特大洪水野外调查资料的年分、重现
桥涵水文课件第三章
03
桥涵水文计算
桥涵水文计算的基本原理
流量与流速
桥涵水文计算中，流量和流速是两个基本参数。流量表示单位时 间内流过某一断面的水量，流速则表示水流的速度。
水位与流量的关系
水位和流量之间存在一定的关系，通过水位流量关系曲线可以查得 某一水位的流量。
桥下断面与河流特征
桥下断面的形状和尺寸对水流的影响较大，而河流的河床、河岸和 河水的流动特征也是桥涵水文计算的重要依据。
04
桥涵水文设计
桥涵水文设计的基本原则和要求
安全性
桥涵水文设计应确保结 构安全，能够承受可能 出现的各种荷载和自然
灾害。
经济性
桥涵水文设计应考虑建 设成本和运营维护费用， 力求实现经济效益最大
化。
环保性
桥涵水文设计应注重环 境保护，减少对周边生 态环境的破坏和污染。
耐久性
桥涵水文设计应保证结 构的耐久性，能够长期 稳定地服务于交通和水
水文循环与环境影响
研究桥涵建设对水文循环和生态环境 的影响，提出相应的环境保护措施。
桥涵水文在交通工程中的重要性
保障交通安全
桥涵水文的研究有助于合理设计桥型、 确定桥跨和基础结构，从而保障交通 工程的安全。
提高通行效率
促进环境保护
桥涵水文研究有助于了解桥梁建设对 生态环境的影响，从而采取相应的保 护措施，实现交通工程与环境保护的 协调发展。
桥涵水文课件第三章
• 桥涵水文概述 • 桥涵水文勘测 • 桥涵水文计算 • 桥涵水文设计 • 桥涵水文监测和维护
01
桥涵水文概述
桥涵水文的基本概念
桥涵水文是研究桥梁、涵洞等 跨越水体的建筑物与河流、湖 泊等水体相互作用的学科。
它涉及到水流、泥沙运动、河 床演变、水文循环等方面的知 识。
桥涵水文课件第三章__水文统计原理
随机变量的概率分布 随机变量与其概率一一对应的关系，称为随机变量 的概率分布规律，简称概率分布。 P ( X x n ) p n
P( X x)
是随机变量x的分布函数。
F (x ) P (X x )
代表X大于某一取值x的概率，其几何曲线称为概率 分布曲线；如果用实测资料点绘的，水文上称为累积频 率曲线，也简称为频率曲线。
常用的抽样方法是“年最大 值法”。例如从一个水文站 的历年流量观测资料中， 每年选取一个洪水成因相 同的最大洪峰流量，年的 观测资料中，可以选出个 年最大流量值，组成一个 项容量的随机样本，就称 为“年最大流量法”。 根据样本推断的规律性， 不是总体的客观真实情 况，与客观存在着一定的 误差。这种由抽样而引起 的误差，数理统计中称为 抽样误差。
皮尔逊III型曲线
y f (x) ( )
——
( )
( x a 0 ) a 1 e ( x a 0 )
0
t 1 e t dt ，称为 的伽马函数
0
—— 曲线七点的横坐标值，待定参数 —— 待定参数
,
曲线参数与统计参数之间的关系：
分布曲线－频率曲线
若以流量为纵坐标，累 积频率为横坐标，则可 绘出流量与累积频率关 系的条形图，表示年最 大流量的累积频率分 布。流量的实测次数趋 于无穷大，组距趋于无 穷小时，形成一条中间 平缓两侧陡峭的横置形 曲线，如图中虚线所 示，称为频率分布曲线 （简称为分布曲线）
F (x)
x
f(x )d x
流量与累积频率关系
11 9 7 5 3 1 0 20 40 60 80 100 120
桥涵水文
第一章：桥梁环境1 桥梁环境的定义：一个组织在其间运作的周围事物（包括空气、水、土地、自然资源、植物、动物和人类）以及它们之间的相互作用。
2 可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。
两层含义：3 生态公路的定义：建设者在公路规划设计和建设过程中，将自然、人和公路进行有机结合，融入生态设计的方法，形成行车安全舒适、运输高效便利、景观和谐、保护生态环境的可持续的公路模式。
第二章：河川径流1 研究自然界中水的运行变化规律的科学，称为水文学。
2 河流流经的谷地称为河谷。
3 河谷底部有水流的部分称为河床。
4 上游是河流的最上段，紧接河源，多处于深山峡谷中，坡陡流急，河谷下切强烈，流量小而水位变化大，常有急滩或瀑布，河底纵断面多呈阶梯形。
5 中游是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床比降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。
6 下游是河流的最下段，一般多处于平原区，河槽宽阔，流量较大，流速和底坡都较小，淤积作用明显，浅滩和河湾较。
7 流域的几何特征主要是流域面积和流域形状。
相同的自然地理条件下，流域面积越大，径流量就越大，洪水涨落较平缓；流域面积越小，径流量就越小，但洪水涨落较急剧。
流域形状狭长而呈羽形，出口断面流量小，径流历时较长；流域形状宽阔而呈扇形，出口断面流量大，径流历时较短。
8 平原河流特点：有广阔的河滩，洪水时河滩被淹，枯水时露在水面以上。
9 地面径流的形成过程，就水体的运动性质看，分为产流和汇流；就发生的区域看，分为流域面上和河槽内进行的过程。
10 降雨、蓄渗、坡面漫流和河槽集流，是从降雨开始到出口断面产生径流所经历的全过程，它们在时间上无截然的分界，是同时交错进行的。
11 由于洪水坡影响，河流同一断面上，同一次洪峰的最高水位稍迟于最大流量。
12 流量计算步骤：a将测流断面划分为若干部分b计算各测速垂线的垂线平均流速（五、三、二、一点法和平均法）c 计算各个部分面积的断面平均流速d 计算各个部分面积的流量e 计算全断面流量。
桥涵水文-3
• 2、河底比降测量
• 3、洪水比降的确定
河流中出现洪峰时的水面比降。
• 4、水文测量 水位：水面相对于某一水准几面的高程称为水 位。
测量工具：水尺和自记水位计
• 5、流速测量与计算
• 浮标法和流速仪法。
水面流速
乘0.8至0.9之间的数
平均流速
流量计算1
流量计算2
• 粗糙系数的选定
• 二、泥沙的力学特性 1、重力特性： 2、水力特性：
s
河床中泥沙的运动形式：悬移质， 推移质（接触质，跃移质，层移质） 床沙。
• 水中泥沙的沉降： 沉速： 单颗粒泥沙在无限大静止清水水体中匀速下 沉式的速度，称为泥沙的沉降速度，简称沉速。
, cm / s, mm / s
与泥沙粒径的粗细有关，故也称水力粗度。 沉速与泥沙的粒径，形状，水温，水质，含沙 量，周边绕流情况等有关。
• 总流量计算
• 6、水流含沙量
的测定
仪器：横式采样器
方法：在水流测速垂线上采取水样，求各测点含 沙量。由各测点含沙量推求垂线平均含沙量，然 后计算断面输沙率
三、水文资料的整理
• 1、资料的审查分析
• 可靠性、代表性、样本选择、 • 2、流量计算（见前述）
3、洪水要素关系图的绘制
v0 ( ) d
h
0.14
(29 d 6.05 10
7
10 h
0.72
)
1 2
d
分子粘结力
<0.02mm
重力
》2mm
• 4、沙波运动
• 5、水流挟沙能力：
一定条件下，单位体积的水流能够携带泥沙 的最大数量。 kg/m3 (平原河流主要是悬移质)
桥涵水文——水文计算中的数理统计法PPT课件
的数值出现的次数为m．其频率为 式计算：
x1、x2 xm xn
，所以各随机变量的经验频率可按下列简单公
1
n
2 n
xm
m
n
p m n
第18页/共80页
• 公式(3-5)只有在掌握的n项资料就是总体的情况 下，计算的结果才属合理．对于实测水文资料， 都是有限的年数，以此作为样本资料推求总体， 此公式就显然不合理。例p 如10有1010%0年10资0%科(n＝
第1页/共80页
§3-1 机率和频率
一、随机事件
必然事件：当多次观察自然现象时,就会发现有许多事 情在一定条件下必然会发生 的。例如河流中的洪水流 量，每年汛期必然会出现一次最大的洪峰流量。
不可能事件：在一定条件下必然不会发生的事件称之 为不可能事件。例如在流域内下了一场暴雨后，要使所 属河流水位不变化是不可能的。
第12页/共80页
画图
画图
按表中所列数值点可绘成流量与频率密度的直方图 （见下页） 频率密度是频率在区间内的平均值。
第13页/共80页
lim p dp f ( x) x0 x dx
曲线如图3－1中虚线所示，称之为频率密度曲线，简称密度 曲线，它系一条中间高两侧低的倾斜铃形曲线，显示出年最 大流量的统计规律。即特别大和特别小的流量出现次数都很 少，频率密度小；接近平均值的流量出现次数较多，频率密 度大，表示了水文资料的统计规律。
征值。
第17页/共80页
一、连序系列经验频率计算
根据选取的各年最大洪峰流量值(包括插补延长资料)，按其大小顺序排位．这种系
列称之为连序系列．在数理统计中又称之为简单样本．设系列共n项，按由大到小的
次序排列为：
，.等于和大于数值出现的次数为1．其频率为
桥涵水文设计洪水流量ppt课件
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
二 资料中特大值的处置 至今人们对特大洪水还没有一个明确的量的
定义。普通指相当大的洪水。在概率格纸上， 它的频率点与普通洪水的频率点有明显的脱 节、不延续景象。在历史洪水中、在实测洪 水中都有能够出现特大洪水，需提出作单独 处置。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
概述 具有足够的流量观测资料系列时采用水 文统计法。
根本思绪 流量系列从大到小排序。点绘阅历频率 曲线。用适线法给阅历频率曲线配适宜 的实际方程参数。由此可以计算任何频 率的流量及设计流量。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
一 有实测年最大流量资料时设计流量的推求
求矩适线法步骤：
1〕绘出阅历频率曲线； 2〕按照定义式初步计算二个统计参数：均值，变差
系数；
3〕假定偏向系数Cs的大小。由p，Cs/Cv查表得到Kp, 按照皮尔逊Ⅲ型曲线计算公式列表，并点绘实际频 率曲线。
4〕目估检查所绘实际频率曲线与阅历频率曲线的符 合程度，根据各参数对频率曲线位置的影响，反复 调整统计参数值，直到两者符合得最好为止。
第三章 设计洪水流量
武汉理工大学
hydraulic radius partial pressure culvert volume of runoff net rainfall quantity of rainfall water-producing area storm duration
幵且自1860年以来历史文献对洪早灾害记载详细通过多次调查和考证认定1860年以来特大洪水年有按大小顺序排列1924年1860年1892年1905年1928年1966年实测系列中提出1966年作为特大洪水处理共6年其中1924年1860年洪痕有刻字其余年份洪痕高程有记载通过再三调查考证确认1860年以来120年内不会漏掉象1966年的洪水
工程地质与桥涵水文教学PPT作者盛海洋3
2015-2-15
教学课件
不同形式碰撞带的造山带地貌
2015-2-15
教学课件
第四纪沉积环境的一般特征
(a)第四纪沉积基本上是一个连续的层圈。地球表面都有第 四纪沉积物分布。 (b)第四纪沉积主要由尚未胶结成岩的松散沉积物构成。 (c) 组成第四纪沉积的沉积物 , 陆相沉积物类型复杂多样， 而海相沉积物类型比较简单。
2015-2-15
教学课件
7、风积物：是指经过风的搬运而沉积下来的 堆积物。风积物主要以风积砂为主，其次为黄 土。
成分由砂和粉粒组成。其岩性松散，一般分选性 好，孔隙度高，活动性强。工程性能较差。
8、混合成因的沉积物：常见的有残积坡积物， 坡积洪积物和洪积冲积物等。
2015-2-15
教学课件
小
结
(d)第四纪沉积的厚度，陆相厚度而海相较薄。
2015-2-15 教学课件
(e)第四纪沉积，松散性，处于不稳定状态。相对海相沉 积物，尤其是深海沉积物要比陆相沉积物稳定。
(f)第四纪沉积的分布、厚度及组成物质与地貌关系密切。 如河流沉积的分布与特征和阶地有关，风沙沉积与沙漠 有关等。 (g)第四纪沉积中的生物化石以哺乳动物为特征，而人类 化石及其文化遗存则更为第四纪沉积所特有。
eluvial soils
2015-2-15
mother rock
教学课件
2、坡积物Slope deposits ：山坡高处的风化碎 屑物质，经过雨水或雪水的搬运和堆积在斜坡或 坡脚，称为坡积物。
物质主要来源于当地山坡上部，组成颗粒由坡积物坡顶向坡 脚逐渐变细，坡积物表面的坡度越来越平缓。坡积物因厚薄 不均，土质不均，孔隙大，压缩性高。
本章阐述了地貌的形成、发展、分类、分级；第四纪地质概况 及第四纪沉积物成因类型及其工程地质特征。其主要内容： 一、地貌概述 二、地貌类型：1.形态分类:大陆（山地、丘陵、平原、高原、盆 地）和海洋（大洋盆地、海岭、海沟、大陆架、大陆坡）； 2.成 因分类 : 内力地貌（构造地貌 :褶皱构造山、断层断块山；火山地 貌：熔岩盖、火山锥）；外力地貌（水成地貌；冰川地貌；风成 地貌；岩溶地貌；重力地貌；黄土地貌；冻土地貌）。 三、第四纪地质概况：第四纪气候与冰川活动；板块构造 四、第四纪沉积物：1.第四纪沉积环境的一般特征;2.第四纪沉积 物的判断及其成因类型 (残积物;坡积物;洪积物;冲积物;淤积物;冰 积物;风积物;混合成因的沉积物);3.第四纪沉积物的时代判别。
桥涵水文3
不同型性的随机变量，其机率密度铃型曲线的形状各 异，根据曲线峰值的位臵分为正态分布(集中)、正偏 态分布(偏左) 、负偏态分布(偏右) 。
河流年最大流量序列呈正偏态分布。
桥涵水文
第一节 水文统计的基本概念
四、累积频率和重现期
1.累积频率
在随机变量系列(样本)中，等于或大于某一个希望数 值的随机变量群出现的次数总和与样本总量的比值，称 为该数值随机变量的累积频率(简称频率)。
重要性
运输能力 (104t/年) 路基 涵洞 桥梁
技术复杂修复困 难或重要的大桥 和特大桥 300
300 100
Ⅰ
骨干铁路和 准高速铁路
>1500
100
100 50
50
50 50
100
100 50
次要骨干铁 Ⅱ 路和联络铁 1500～750 路
Ⅲ
地区(包括 地方)铁路
<750
桥涵水文
第一节 水文统计的基本概念
第三章 桥渡水文计算
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
水文统计的基本概念 经验频率曲线与理论频率曲线 利用流量观测资料推算设计流量 缺乏连续观测资料时设计流量的推算 桥位断面设计流量和设计水位的推算
桥涵水文
本章主要任务在于确定桥梁基本尺寸(桥孔长度、
桥面标高、墩台埋深)所依据的桥位河段的水文要素， 即在桥渡设计使用期内桥轴中线断面可能出现的控 制洪峰流量(设计流量)及其相应的水位(设计水位)。 前面讲过，桥涵水文的研究方法主要有数理统计
桥涵水文
第一节 水文统计的基本概念
【例】河流某一断面25年的年最大流量资料如下： 1000，2000，1200，500， 800，1100，1900，1500， 600， 700， 500， 1200，1800,1300，1000，400，
河流年最大流量序列呈正偏态分布。
桥涵水文
第一节 水文统计的基本概念
四、累积频率和重现期
1.累积频率
在随机变量系列(样本)中，等于或大于某一个希望数 值的随机变量群出现的次数总和与样本总量的比值，称 为该数值随机变量的累积频率(简称频率)。
重要性
运输能力 (104t/年) 路基 涵洞 桥梁
技术复杂修复困 难或重要的大桥 和特大桥 300
300 100
Ⅰ
骨干铁路和 准高速铁路
>1500
100
100 50
50
50 50
100
100 50
次要骨干铁 Ⅱ 路和联络铁 1500～750 路
Ⅲ
地区(包括 地方)铁路
<750
桥涵水文
第一节 水文统计的基本概念
第三章 桥渡水文计算
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
水文统计的基本概念 经验频率曲线与理论频率曲线 利用流量观测资料推算设计流量 缺乏连续观测资料时设计流量的推算 桥位断面设计流量和设计水位的推算
桥涵水文
本章主要任务在于确定桥梁基本尺寸(桥孔长度、
桥面标高、墩台埋深)所依据的桥位河段的水文要素， 即在桥渡设计使用期内桥轴中线断面可能出现的控 制洪峰流量(设计流量)及其相应的水位(设计水位)。 前面讲过，桥涵水文的研究方法主要有数理统计
桥涵水文
第一节 水文统计的基本概念
【例】河流某一断面25年的年最大流量资料如下： 1000，2000，1200，500， 800，1100，1900，1500， 600， 700， 500， 1200，1800,1300，1000，400，
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普通格纸 经验频率曲线
海森机率格纸
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二、经验频率曲线的绘制步骤
（1）将搜集到的实测水文资料按大小递减的顺序 排列，计算资料的总项数及各变量的序号。
（2）利用公式计算各实测值的经验频率。 （3）以各实测值为纵坐标，以累积频率为横坐标， 将各实测值点据点绘于坐标纸上。
三、河川径流； 四、桥位设计中的河段分类
一、河流 河流是河槽和其中水流的统称。 一条发育完整的河流，按河段不同 的特征，可分为河源、上游、中游、下 游、河口等五部分。
河流的基本特征：
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河 槽
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a)直段河道螺旋式流动(又称平轴副流);b)退水时的水内环 流现象;c)涨水时的水内环流现象及表面的水拱现象;d)弯道 河道的螺旋流动;e)弯段河道断面的水内环流现象及凹岸水 位超高. 河流比降
重现期指等于和大于某频率的洪水平均多少年 可能出现一次，简称多少年一遇，常用 T 表示。 在水文计算时，常用到重现期来表示各种水文 现象发生的可能性。 对于洪水频率 ：
T(QQi ) 1 P(QQi )
对于枯水频率 ：
T(QQi )
1 1 P(QQi )
三、选样方法
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7、机率：机率又称为概率，是指随机系列的总 体中，某一事件在客观上出现的可能性大小的
数值。常以 P 表示。
8、频率 ：频率是指若干次试验中，某一事件A 出现的次数与试验的总次数之比值 W f 。
n
二、累积频率和重现期
1. 累积频率
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3、洪水调查资料。
洪水调查是搜集水文资料的一种有效方法，
不论有无水文站观测资料，都必须进行。对于
缺乏水文观测资料的河段，洪水调查是获得桥 涵设计中所需水文资料最基本的方法。
四、水位与流量关系曲线
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根据断面实测水位和对应的流量资料点绘 成的图形，称为水位流量关系曲线。 水位流量关系曲线在水文计算中应用很广。 主要用来根据断面的水位(流量)推求相应的 流量（水位）。 用水位流量关系曲线可根据水位的变化过 程推求流量的变化过程。或将水文计算所得 的设计水位（流量），直接转换为设计流量 （水位）等。
第一节 河川水文现象的特点 与桥涵水文的研究方法
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一、水文现象的特点：
随机性 、周期性、地区性。
二、桥涵水文的研究方法
数理统计法 、成因分析法 、地理综 合法 。
第二节 河流、流域及河川径流
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一、河流；
二、流域；
vi vm(i 1) vmi 2
（3）计算各部分过水面积 i
（4）计算通过各部分面积的流量 Qi i vi
（5）全断面的过水面积 i
i 1 n
注：浮 标法计 算的流 量应乘 系数K 修正为 实流量。
（6）断面平均流速 v Q
三、水文资料的搜集和整理
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2、变差系数
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CV
变差系数是反映随机变量系列对其均值 离散程度的参数，表明系列分布对均值是比较 分散还是比较集中。
x
Cv
( xi x )
i 1
n
2
nx
n
2
( K i 1)
i 1
n
2
n
K i2 n
i 1
n
水文资料的来源主要有：
1、水文站观测资料
它是在一定时期内连续实测的资料，能较为
真实地反映客观实际，是水文分析计算的主要
依据。
2、文献考证资料
可以了解近百年甚至更久远的历史洪水情况，
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对考证历史特大洪水野外调查资料的年分、重现
期和掌握该地区在洪水的出现规律有很大价值。
一、河床断面测量
1、水深测量与起点距控制
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断面索法
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仪器交会或图解交会法
先控制各测深垂线与河沟岸某定点的水平距离 （称为起点距），然后分别测量各点的水深 。
二、水文观测
1、水位观测
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等量和超量值的累计频数）与总观测次数之 比称为累积频率，一般简称为频率 ，常用 P 表 示 。 累积频率计算的古典公式为： P( x x ) m
i
n
在水文计算中一般不采用古典公式。在我国 广泛采用维泊尔公式，又称数学期望公式：
m P 100 % n 1
2. 重现期
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水位是指某一时刻该站测流断面（水文站固定观测 的河床横断面）的水面高程。
直立式水尺
倾斜式水尺
2、流速测定
常用的流速测量方法有流速仪和浮标法两种 。
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流速仪
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浮标
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第三章 河川水文基础知识
第三章 河川水文基础知识
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学习目标：
掌握径流、河流、流域的基本概念，了解水文规律的 研究方法，河流的分类及分段，掌握水文调查的主要内 容及方法。理解水文统计的基本概念，掌握经验频率曲 线的绘制方法、理论频率曲线的基本原理、现行频率曲 线的适线法；理解相关分析的意义、水文统计参数对频 率曲线的影响；
流速仪测流速 测流断面及断面流速分布
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浮标法测流速浮标投放断面 及测速垂线布臵示意图
3、流速、流量计算 （1）计算每根测速垂线上的平均流速。
（2）计算两相邻垂线平均流速间的算术平均
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值流速（称为部分面积平均流速）
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流量与频率关 系的直方图
流量与累积频 率关系的折线 图
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分布曲线与密度曲线的关系
第五节 经验频率曲线的绘制
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一、经验频率曲线 ；
二、经验频率曲线的绘制步骤
一、经验频率曲线
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一、皮尔逊Ⅲ型曲线方程及皮三型 曲线 a x x d y y m (1 ) e d a
二、理论频率曲线的三个参数
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1、均值
x
均值是系列中所有随机变量的算术平均值。
x1 x2 ....... xn 1 n x xi n n 1
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为减少经验频率曲线外延的任意性，人们 试图从数理统计理论中的某些曲线线形（对应相 应的数学方程式）中，选择比较符合水文现象规 律者来表示所需的经验曲线，使曲线的绘制与外 延具有一定的数学依据，这种用一定数学方程式 表示的频率曲线，称为理论频率曲线。实际计算 中，皮尔逊Ⅲ型（P—Ⅲ）曲线作为总体的理论频 率曲线。
四、桥位设计中的河段分类
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《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30— 2002）中，分类如下 ： 山区河流、平原河流、山前区河流 、河 口 。
第三节 形态勘测与水文调查
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第3-3节
主要内容
一、河床断面测量 二、水文观测 三、水文资料的搜集和整理 四、水位与流量关系曲线
四、设计洪水频率与设计流量
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目前，桥涵工程均采用一定频率作为设计 标准，称为设计洪水频率。对于公路桥涵工程， 采用交通部2004年发布的《公路桥涵设计通用 规范》（JTG D60—2004）中规定的设计洪水频
率。相应于设计洪水频率的洪峰流量，就是桥
涵工程的设计流量。水文统计法中，就是利用
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（4）通过点群分布中心，目估联成一条光滑曲线， 即得经验累积频率曲线或称经验频率曲线。
可在经验频率曲线上用内插法或外延法推算 相应于设计洪水频率的流量（水位）——设计流 量（设计水位）。 如果求小频率的设计流量或设计水位时由于 外延任意性导致误差较大。
第六节 理论频率曲线的绘制
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一、皮尔逊Ⅲ型曲线方程及皮三型曲线； 二、理论频率曲线的三个参数 三、三个统计参数对理论频率曲线的影响； 四、皮尔逊Ⅲ型曲线的应用 五、现行频率分析方法； 六、抽样误差 七、资料中特大值（特大洪水）的处理； 八、历史洪峰流量重现期的确定方法
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在水文计算中，一般通过频率曲线来表示 水文要素与其对应的频率之间的关系，来确定 某指定频率的水文要素特定值。将实测水文资 料作为随机变量，按从大到小的顺序排列，用 频率计算公式计算出各随机变量的累积频率， 以随机变量为纵坐标，累积频率为横坐标，在 坐标格纸上点出经验频率点，再按点群趋势， 并注意侧重比较可靠的点，目估勾绘出一条光 滑的曲线，这条曲线称为经验频率曲线。