《桥涵水文》学习资料课件,很详细.ppt
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桥涵水文 海洋水文PPT课件
第12页/共32页
潮区界与潮流界部分为近口段。在潮流界以下 的河段，水流的流向经常受到潮流的影响经常发生顺逆 流向的周期性变化。
第13页/共32页
第三节 波 浪
第14页/共32页
海浪一般是风浪、涌浪以及涌浪传播到海岸所引起的 近岸波的总称。风浪是在风在直接持续作用下产生的波浪； 涌浪是在风停止后，海面存在的波浪或传到无风区的波浪。
第15页/共32波谷：波面的最低点
波高H：相邻波峰与波谷的竖直距离（m）
波长L：相邻两波峰或两波谷间的水平距离
周期T：波浪起伏一次所需的时间
波速c：波面移动第的16速页/共度32，页 即单位时间内波动传播
的水
平距离(m/s)，c=L/T
前进波：在海面上形成后，向岸边传播的波浪。
耿贝尔分布主要是应用在那些求极值分布的计算中， 比如高潮位与低潮位的频率分布。
第二节 海岸和海口
第10页/共32页
一、海岸 近代研究认为，海岸与河口地区是生命活动最为
旺盛的地区。也是原始生命诞生的主要场所。在这里，物 质交换非常频繁。海底泥沙在波浪、潮汐、海流等动力作 用下运动，形成了海岸演变过程。
五、设计潮位的推算
有n个年最高潮位观测值时，不同重现期的高潮位可 采用耿贝尔曲线分布计算。
给定频率P的随机变量为：
x p x PnS x
式中：xP －给定频率P（%）相应的随机变量；
x －随机变量系列的均值；
S p －随机变量系数的均方差；
Pn
－ 与 频 率 P 和第系9页列/共3变2页量 n 有 关 的 参 数 。
第31页/共32页
感谢您的观看。
第32页/共32页
• 浅水波：在水深向岸边传播，水深d小于半波长。 c 2 = ( g λ /第21π7页)/(共t3h2页2 π h / λ )
潮区界与潮流界部分为近口段。在潮流界以下 的河段，水流的流向经常受到潮流的影响经常发生顺逆 流向的周期性变化。
第13页/共32页
第三节 波 浪
第14页/共32页
海浪一般是风浪、涌浪以及涌浪传播到海岸所引起的 近岸波的总称。风浪是在风在直接持续作用下产生的波浪； 涌浪是在风停止后，海面存在的波浪或传到无风区的波浪。
第15页/共32波谷：波面的最低点
波高H：相邻波峰与波谷的竖直距离（m）
波长L：相邻两波峰或两波谷间的水平距离
周期T：波浪起伏一次所需的时间
波速c：波面移动第的16速页/共度32，页 即单位时间内波动传播
的水
平距离(m/s)，c=L/T
前进波：在海面上形成后，向岸边传播的波浪。
耿贝尔分布主要是应用在那些求极值分布的计算中， 比如高潮位与低潮位的频率分布。
第二节 海岸和海口
第10页/共32页
一、海岸 近代研究认为，海岸与河口地区是生命活动最为
旺盛的地区。也是原始生命诞生的主要场所。在这里，物 质交换非常频繁。海底泥沙在波浪、潮汐、海流等动力作 用下运动，形成了海岸演变过程。
五、设计潮位的推算
有n个年最高潮位观测值时，不同重现期的高潮位可 采用耿贝尔曲线分布计算。
给定频率P的随机变量为：
x p x PnS x
式中：xP －给定频率P（%）相应的随机变量；
x －随机变量系列的均值；
S p －随机变量系数的均方差；
Pn
－ 与 频 率 P 和第系9页列/共3变2页量 n 有 关 的 参 数 。
第31页/共32页
感谢您的观看。
第32页/共32页
• 浅水波：在水深向岸边传播，水深d小于半波长。 c 2 = ( g λ /第21π7页)/(共t3h2页2 π h / λ )
桥涵水文(课堂PPT)
程
学
第二节 桥墩局部冲刷
院
第三节 确定墩台基底最浅埋置深度
第四节 调治构造物
1
一、学习目标：
中
国 矿
业
大 学
（一）.了解调治构造物的类型和作用
建 筑
（二）.熟悉桥下一般冲刷计算；
工 程
(三).熟悉桥墩局部冲刷计算；
学 院
(四).掌握墩台基底最浅埋置深度的确
定。
2
二.本章重点和难点
中
国 矿
二.本章重点
中
（二）、65—1修正式
国
矿
业
大
学 建
（14-8a）
筑
工
程
学
院
35
一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷
中
（二）、65—1修正式
国
矿
业
大
学
建
筑
工
（14-8b）
程
学
院
36
一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷
中
（二）、65—1修正式
国
矿
业
大 学
14-8c
建
筑
工
程
学
14-8d
院
14-8e
14-8f
37
一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷
20
二、 河滩一般冲刷
中 (一）.非粘性土河滩一般冲刷公式
国
矿
业 式中： Q′t——桥下河滩部分通过的设计流量，
大 学
按式（14-5a）计算；
建
筑 工 程
hmt——桥下河滩最大水深（m）； ——桥下河滩平均水深（m）；
学 院
B′t——河滩部分桥孔净长（m）；
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
桥涵水文 PPT
但由于影响水文现象的因素极其复杂，这种方法 目前尚不能完全用数学物理方法来描述，通常用数学 模型或物理模型来模拟。
2、数理统计法（水文统计法）
根据水文现象的随机性，以概率论为基础，运用 数理统计的方法，推求出水文要素的统计规律，即可 求出工程设计所需的设计水文特征值，就可解决工程 的设计问题。
其次，可以对两个或多个水文要素进行相关分析， 建立它们之间的统计关系，就可以利用已知的水文要 素推求未知的水文要素。
下游
河口
海 洋
2、 河流的长度L ：自河源沿主河道至河口的长度，简 称河长，以 km 计
3、河流的断面
横断面（river section） 纵断面（river profile）
L
海 洋
（1） 河流横断面（简称：断面 cross-section）： 水位 （water level、water stage）
2、流域的几何特征 （1）流域面积 F (catchment area)：在地形图上绘出 流域的分水线，量算出分水线包围的面积，即流域面 积，以km2 （2）流域长度 LF（the length of watershed）：从流 域出口到流域最远点的流域轴线长度，km计。 平均宽度 B（the average width of watershed）:
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
（2） 河流纵断面
Z2 Z1
河底
l
河流中沿水流方向各横断面最大水深点的连 线，称为深泓线（thalweg），沿河流深泓线的剖 面称为河流的纵断面（ river profile ）。
表示河床自上游向下游沿程变化。
4、 河道比降 落差（fall）
1、河流的分段：
2、数理统计法（水文统计法）
根据水文现象的随机性，以概率论为基础，运用 数理统计的方法，推求出水文要素的统计规律，即可 求出工程设计所需的设计水文特征值，就可解决工程 的设计问题。
其次，可以对两个或多个水文要素进行相关分析， 建立它们之间的统计关系，就可以利用已知的水文要 素推求未知的水文要素。
下游
河口
海 洋
2、 河流的长度L ：自河源沿主河道至河口的长度，简 称河长，以 km 计
3、河流的断面
横断面（river section） 纵断面（river profile）
L
海 洋
（1） 河流横断面（简称：断面 cross-section）： 水位 （water level、water stage）
2、流域的几何特征 （1）流域面积 F (catchment area)：在地形图上绘出 流域的分水线，量算出分水线包围的面积，即流域面 积，以km2 （2）流域长度 LF（the length of watershed）：从流 域出口到流域最远点的流域轴线长度，km计。 平均宽度 B（the average width of watershed）:
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
（2） 河流纵断面
Z2 Z1
河底
l
河流中沿水流方向各横断面最大水深点的连 线，称为深泓线（thalweg），沿河流深泓线的剖 面称为河流的纵断面（ river profile ）。
表示河床自上游向下游沿程变化。
4、 河道比降 落差（fall）
1、河流的分段：
《桥涵水文》学习资料课件,很详细
一条河流各段比降是不一致的，水力计算常取 各段比降的加权值：
思路：从河口作一与河床相交的斜面直线AB，使该直线 与河床所包围的面积，直线以上部分与以下部分相等。
1 i 2 L
H n H n 1 ln H n 1 H n2 ln1 H 2 H1 l2 H1l1
(3) 河网 ( Hydrographic Net ) 由河流的干流和各级支流，流域内湖泊、沼泽或
地下暗河构成脉络相通的一个系统，称为河网，也
叫河系或水系。 6.1.2 河流的基本特征 (1) 河流断面 a. 横断面：垂直于水流方向的断面
图3-2 河床横断面图
b. 纵断面：沿河流深泓线切出来的断面
6.3.3.2 河床演变基本特征 (3)影响河床演变的主要因素 1) 流量大小及变化 2) 河段来沙量及来沙组成 3) 河段比降 4) 河床地质情况 5) 河床形态 6) 人类生产活动
6.3.3.3不同类型河段的河床演变一般规律 (1)山区河段 1)山区河流的洪峰特征： a)洪峰暴涨暴落； b)流量和水位变化幅度很大； c)中水历时短暂 2)山区河流的纵横断面特征： a)横断面：多呈v字形或U字形 b)纵断面：河底比降较大，变化急剧，存在一系列折点， 急滩与深潭交错，且常因落差集中而形成陡跌水甚至瀑布。
6.2.2 河川径流形成 径流的形成过程 流域内的水自降落开始至水流汇集、流至出口断面的整个 过程，称为径流形成过程。 此过程分为四个阶段：降水-流域蓄渗-坡面漫流-河槽集流
①降水过程： 雨、雪、雹及霰(小雪珠)统称降水。 降水三要素：降水量ΔH(mm)、 降水历时Δt(常用单位为min，h)、 降水强度I：单位时间内的降雨量。 (常用单位为mm/min，mm/h)。 按定义，有
桥涵水文 水文统计基本原理与方法PPT课件
F(x)-F(x+Δx)
年降水量落在800-900mm之间的概率 为:
0.6-0.28=0.32
3.2 随机变量的概率分布
2.概率分布函数
随机变量X落在区间（x，x+Δx）内的概率与区间长
度Δx的比值为
F (x) F (x x)
x
上式表示随机变量落入区间（x，x+Δx）的平均概率， 而
lim F (x) F (x x)
（1）实测水文样本系列按大小递减次序重新排
列。
n
（
2
）
统
计
各实
测
值
xi的
频
数
f
i及累计
频
数 i 1
fi
（3）计算累积频率
m
fi
Pm P(X xm )
i1 m
fi 1
i1
第18页/共87页
Pm 当各实测值xi的频数fi均为1时，
m n 1
（4）点绘经验累积频率曲线
（5）若n>100，可由设计频率（横坐标）查得
简称为概率分布。
Байду номын сангаас
3.2 随机变量的概率分布
2.概率分布函数
对连续性随机变量而言，由于其取值可能无限，所以取具 体某个值的概率趋于零，只能研究某个区间的概率，即用 随机变量落在某个区间的概率来分析其概率分布规律。
对于连续型随机变量，通常还研究随机变量取值大于等于 某一值的概率，即研究X≥x的概率，可表示为
③ 然 后 ， 按 表 中 经 验 频 率第2和4页流/共量87页数 值 ， 在 海 森 机 率 格 纸 上绘出经验频率点，如图2—5中的圆点；
④再依点群的趋势描绘成一条圆滑的曲线，如图中的细 实线，就是该水文站的经验频率曲线；
年降水量落在800-900mm之间的概率 为:
0.6-0.28=0.32
3.2 随机变量的概率分布
2.概率分布函数
随机变量X落在区间（x，x+Δx）内的概率与区间长
度Δx的比值为
F (x) F (x x)
x
上式表示随机变量落入区间（x，x+Δx）的平均概率， 而
lim F (x) F (x x)
（1）实测水文样本系列按大小递减次序重新排
列。
n
（
2
）
统
计
各实
测
值
xi的
频
数
f
i及累计
频
数 i 1
fi
（3）计算累积频率
m
fi
Pm P(X xm )
i1 m
fi 1
i1
第18页/共87页
Pm 当各实测值xi的频数fi均为1时，
m n 1
（4）点绘经验累积频率曲线
（5）若n>100，可由设计频率（横坐标）查得
简称为概率分布。
Байду номын сангаас
3.2 随机变量的概率分布
2.概率分布函数
对连续性随机变量而言，由于其取值可能无限，所以取具 体某个值的概率趋于零，只能研究某个区间的概率，即用 随机变量落在某个区间的概率来分析其概率分布规律。
对于连续型随机变量，通常还研究随机变量取值大于等于 某一值的概率，即研究X≥x的概率，可表示为
③ 然 后 ， 按 表 中 经 验 频 率第2和4页流/共量87页数 值 ， 在 海 森 机 率 格 纸 上绘出经验频率点，如图2—5中的圆点；
④再依点群的趋势描绘成一条圆滑的曲线，如图中的细 实线，就是该水文站的经验频率曲线；
桥涵水文课件,很详细吆~~~
修建在河床内的桥墩，经受着桥位河段及桥下 断面的一般冲刷，同时，桥墩阻挡水流，水流在桥 墩两侧绕流，形成十分复杂的、以绕流漩涡体系为 主的绕流结构，引起桥墩周围急剧的泥沙运动，形 成桥墩周围局部冲刷坑。
为了便于分析计算，假定桥墩局部冲刷是在一 般冲刷完成后的基础上进行的。桥墩计算公式中的 墩前水深和流速都是采用一般冲刷后的水深和流速。
一 桥墩局部冲刷的机理
一 桥墩局部冲刷的机理
9.2 桥下断面的一般冲刷计算
一般冲刷的基本概念： 建桥后，由于桥孔压缩河床，桥下过水面积减小， 从而引起桥下流速的增大，水流挟沙能力也随之 增大，造成整个断面的河床冲刷。这一冲刷过程， 称为桥下断面的一般冲刷。 随着一般冲刷的发展，桥下过水断面逐渐增大， 流速逐渐降低，冲刷速率逐渐减小。 当桥下河槽各点泥沙的冲刷及淤积达到平衡时， 一般冲刷趋于停止，一般冲刷的深度达到最大。 目前在工程界，一般冲刷后最大水深用hp表示。 hp表示当一般冲刷完成后，从设计水位算起的计 算垂线处水深（也即为计算垂线处天然水深与一 般冲刷完成后河底被冲刷深度之和）。
式中：V0——河床泥沙起动流速(m/s)
V0 0.28(d 0.7)0.5
V0′——墩前泥沙始冲流速(m/s)，
V0 0.12(d 0.5)0.55
K2——河床颗粒的影响系数
，
K 2
0.0023 d
2.2
0.375d
0.24
n2——指数，
V0 n2 V
5 3
5 6
三、粘性土河床的一般冲刷 粘性土： d 0.05mm
W0 WP W0 WP IL WL WP IP
固态 半固态 WP 塑限 可塑态 WL 液限 流态 W 含水量
为了便于分析计算，假定桥墩局部冲刷是在一 般冲刷完成后的基础上进行的。桥墩计算公式中的 墩前水深和流速都是采用一般冲刷后的水深和流速。
一 桥墩局部冲刷的机理
一 桥墩局部冲刷的机理
9.2 桥下断面的一般冲刷计算
一般冲刷的基本概念： 建桥后，由于桥孔压缩河床，桥下过水面积减小， 从而引起桥下流速的增大，水流挟沙能力也随之 增大，造成整个断面的河床冲刷。这一冲刷过程， 称为桥下断面的一般冲刷。 随着一般冲刷的发展，桥下过水断面逐渐增大， 流速逐渐降低，冲刷速率逐渐减小。 当桥下河槽各点泥沙的冲刷及淤积达到平衡时， 一般冲刷趋于停止，一般冲刷的深度达到最大。 目前在工程界，一般冲刷后最大水深用hp表示。 hp表示当一般冲刷完成后，从设计水位算起的计 算垂线处水深（也即为计算垂线处天然水深与一 般冲刷完成后河底被冲刷深度之和）。
式中：V0——河床泥沙起动流速(m/s)
V0 0.28(d 0.7)0.5
V0′——墩前泥沙始冲流速(m/s)，
V0 0.12(d 0.5)0.55
K2——河床颗粒的影响系数
，
K 2
0.0023 d
2.2
0.375d
0.24
n2——指数，
V0 n2 V
5 3
5 6
三、粘性土河床的一般冲刷 粘性土： d 0.05mm
W0 WP W0 WP IL WL WP IP
固态 半固态 WP 塑限 可塑态 WL 液限 流态 W 含水量
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