桥涵水文计算基本方法 PPT
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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);
桥涵水文 ppt课件
l
l
Z2 Z1
河底
l
以小数、千分数表示。
水面比降(slope of water surface) 河底比降(slope of river bed)
一条河流的河底平均比降:
图2-3 河道平均纵比降计算示意图
J AB BC
S 1 AB BC 2
AB 2 S / BC BC L J 2 S / L2
2、地球上的水量平衡(Global Water Budget )
水量平衡原理(Principle of Water Budget): 在水文循环过程中,任意区域,任一时段,进入的
水量与输出的水量之差,必等于其蓄水量的变化量。
水量平衡方程(Water Budget Equation): I – O = ΔS
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)
PE 全球多年降水量与多年平均蒸发量相等,为1130mm。
对某一闭合流域,某一时段T:
P – E – R = ΔS
多年平均:
PRE EPR
(2-7)
(28) (28)
2.2.2 径流形成过程(process of runoff formation)
径流形成过程是从降雨开始,到径流流出流域出 口断面整个物理过程。
...
..
.......
.
......el)
桥涵水文课件第七章
表13-6 A值表
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
(二).引道路堤最低设计标高
中 2、上游有非封闭式导流堤时(图13-5b)
国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
(二).引道路堤最低设计标高
中
2、上游有非封闭式导流堤时
国
矿
业
大 引道路堤任意点处路肩的最低设计标高可按下列
K、n——系数和指数,按表13-1采用。
(一).河槽宽度公式
中
国
矿
表13-1 K、n值表
业
大
学
建 筑
河段类型
工
程
学 院
开阔、顺直微弯河段
K 0.84
n 0.90
分汊、弯曲河段
0.95
0.87
滩、槽可分的不稳定河段
0.69
1.59
中
二、桥孔最小净长Lj计算
国
矿 (二)、单宽流量公式
业
大 学
图13-5 导流堤设置和上游水面降落(a)
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
图13-5 导流堤设置和上游水面降落(b)
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
图13-5 导流堤设置和上游水面降落(b)
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
图13-5 导流堤设置和上游水面降落图
学
并从安全和经济两方面着眼,同时应综合考虑桥孔长
建 筑
度、桥前壅水和桥下冲刷的相互影响。
工 程
《公路工程水文勘测设计规范》中规定,对于峡谷性
学
河段上的桥梁,仅要求按河床地形布置桥孔,不宜压
院
缩河槽,一般可不作桥孔长度计算外,对其他各类河
第十一章 桥涵设计流量及水位推算ppt课件
2018/11/15
T Q Q N 2 2 2
T Q Q N 3 3 3
§11.2.4 设计洪峰流量的推算方法
1、有长期实测资料的系列
在查考期N1年内所得历史洪峰流量Qi为其中的特 大值时,按有特大值系列的频率分析方法推算 2、只有短期实测资料的系列(n<20年) 1)、由实测系列求出平均流量 Q 及历史洪水流量 Q 的变率 K Q 1 , K 2
1
Q
2
Q
2)、计算各历史流量Qi的经验频率 m P ( Q Q ) 100 % i N 1 1 3)、假定Cv,Cs值,利用下式计算合适统计参数
2018/11/15
K K C 1 i pi pi v
3、缺乏实测资料时设计流量推算方法 1)、经验法:当历史洪峰流量数目较多时,可直接 利用历史洪峰流量经验累积频率曲线推求设计流 量Qp 2)、采用相似参证站的实测平均径流率值 M , C v , 使Cs满足:K K C 1
§11.2.2 历史洪水流量推算方法
v C RJ hf 4、按谢才公式计算所查洪峰流量: J l Q vA AC
RJ K
J
洪水比降资料缺少时,取 J=i 水面宽度/断面平均水深>10时,取R=h
A v A v Q Q 复式断面河道: Q c c t t c t
1 4n
L :主河沟长度(km) 0 :汇流历时参数(h) J :主河沟平均比降
i pi piv
3)、假设Cv,Cs 使下式成立
Mi Q Ki i M Q
Q M F
Q Q Q 1 2 i C 1 C 1 C 1 p 1 v p 2 v p iv
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
公路桥涵水文计算基本方法课件
降雨径流模型是根据降雨、径流的关系,通过降雨量、径流量等参数计算洪水流量 。
水文模型则是基于水文学原理,通过流域的水文要素、气象资料等参数计算洪水流 量。
河流水文资料的分析与整理
01
河流水文资料的分析与整理是桥 涵洪水流量计算的基础工作,包 括对河流的水位、流量、流速、 泥沙含量等参数的测量和记录。
侧向浮力计算公式
根据桥涵的重量、水的密度和侧向浮力系数等参数,利用侧向浮力计算公式计算水流对桥涵的侧向浮 力。
05
桥涵水文计算实例分析
某公路桥涵水文计算实例
计算方法:流速面积法
计算过程:通过测量桥位处的河宽、水深、流速等参数,结合流速面积法公式计算桥涵的过 水能力。
实例结果:该桥涵的过水能力为200立方米/秒,能够满足设计要求。
02
对这些资料进行分析和整理,可 以了解河流的水文特性、水流运 动规律等信息,为桥涵洪水流量 计算提供依据。
水文统计的基本方法
水文统计是桥涵洪水流量计算的重要 手段之一,通过统计分析的方法,对 历史洪水流量资料进行整理和分析。
主要采用频率分析、回归分析等方法 ,推求设计洪水流量、设计水位等参 数,为桥涵设计提供依据。
公路桥涵水文计算基本方法课件
目 录
• 桥涵水文基础 • 桥涵洪水流量计算 • 桥涵水位与桥面高度的确定 • 桥涵水力荷载计算 • 桥涵水文计算实例分析
01
桥涵水文基础
水文学基础知识
01
02
03
水文学定义
水文学是研究地球上水循 环的学科,包括水分布、 运动和变化规律。
水文循环
水文循环是描述水从蒸发 、降水、地表径流、地下 水、植物吸收等环节不断 循环的过程。
某河流桥涵水文计算实例
水文模型则是基于水文学原理,通过流域的水文要素、气象资料等参数计算洪水流 量。
河流水文资料的分析与整理
01
河流水文资料的分析与整理是桥 涵洪水流量计算的基础工作,包 括对河流的水位、流量、流速、 泥沙含量等参数的测量和记录。
侧向浮力计算公式
根据桥涵的重量、水的密度和侧向浮力系数等参数,利用侧向浮力计算公式计算水流对桥涵的侧向浮 力。
05
桥涵水文计算实例分析
某公路桥涵水文计算实例
计算方法:流速面积法
计算过程:通过测量桥位处的河宽、水深、流速等参数,结合流速面积法公式计算桥涵的过 水能力。
实例结果:该桥涵的过水能力为200立方米/秒,能够满足设计要求。
02
对这些资料进行分析和整理,可 以了解河流的水文特性、水流运 动规律等信息,为桥涵洪水流量 计算提供依据。
水文统计的基本方法
水文统计是桥涵洪水流量计算的重要 手段之一,通过统计分析的方法,对 历史洪水流量资料进行整理和分析。
主要采用频率分析、回归分析等方法 ,推求设计洪水流量、设计水位等参 数,为桥涵设计提供依据。
公路桥涵水文计算基本方法课件
目 录
• 桥涵水文基础 • 桥涵洪水流量计算 • 桥涵水位与桥面高度的确定 • 桥涵水力荷载计算 • 桥涵水文计算实例分析
01
桥涵水文基础
水文学基础知识
01
02
03
水文学定义
水文学是研究地球上水循 环的学科,包括水分布、 运动和变化规律。
水文循环
水文循环是描述水从蒸发 、降水、地表径流、地下 水、植物吸收等环节不断 循环的过程。
某河流桥涵水文计算实例
桥涵水文课件
计参数Q、,C直s、到Cv两者符合的最好为止,即可确定统计参数的采
用值
以及对应的理论频率曲线。
5、调整时,可参照统计参数与频率曲线的关系(图3-5-4)。
六、适线法应用注意事项:
在适线过程中,一般只调整Cs,即固定Cv,选取m 值;
如果适当调整Cv和 Q ,能使经验频率曲线与理论 频率曲线拟合更好,也可以对其做少量调整。
4.3 根据推理公式推算设计流量※
公路工程中位于小流域河流及沟渠的桥梁和涵洞, 以及公路排水系统的设计流量,一般由暴雨资料来 推求。(P92)
小流域流量计算方法主要有两个公式:
1. 径流简化公式
34
Qp 0 (h z)2 F 5
2.水利科学研究院水文所公式:
Q
0.278
三、相关分析
资料较少,插补、延长水文资料系列。
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
学习目的:掌握由流量资料推求设计洪水的原理 和方法。
一、任务:
现在需要在黄河支流汾河临汾市某镇附近 建设一座中型桥梁。根据规范要求,该桥梁设计 标准之一是能够抵御100年一遇的洪水。作为设计 人员,该如何完成此任务?
二、全国水文分区Cv值表
SUCCESS
THANK YOU
2019/9/20
可编辑
三、全国水文分区Cs/Cv经验关系表
四、以上%的设计流量
Q2% KF n' Q1% / Q2%
2. 计算或查表得理论频率曲线的三个统计参数,用皮尔 逊Ⅲ型曲线推求相应频率的设计流量。
计算 Q CF n (查表3-2-1)
查表 Cv
(查表3-2-2)
PearsonIII曲线
桥涵水文 河川水文基础知识PPT课件
a. 横断面:垂直于水流方向的断面
图3-2 河床横断面图
第4页/共39页
b. 纵断面:沿河流中泓线切出来的断面 ➢ 中泓线? ➢ 深泓线?
深泓线:河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
中泓线(溪线):河 道中各横断面最大 水深点的连线。
第5页/共39页
(2)河流长度 ( River Length ) 1)定义 :河流源头至河口 或 测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离L。
1)河床的横向变形 指河湾发展,河槽拓宽、塌岸、分汊、改道、裁弯等河床 平面形状的变化。 2)河床的纵向变形 第26页/共39页 指沿水流方向河床高程的变化,亦即河床纵断面的变化。 河床纵向变形主要表现为河床冲淤不平衡所引起的高程变化, 其原因是河流纵向输沙不平衡。
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
第27页/共39页
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,
1.峡谷河段
➢ 山区河流
2.开阔河段
流域
(1) 分水岭、分水线和流域
1)分水岭:划分相邻水系的山岭或河高地。
2)分水线:分水岭最高点的连线(山脊线)。
3)流域:一个水系的集水区域。
(2) 流域的几何特征
1)流域面积:是流域的主要几何特征。通常先在适当比
例尺的地形图上定出流域分水线,然后量出它所包围的面积。
图3-2 河床横断面图
第4页/共39页
b. 纵断面:沿河流中泓线切出来的断面 ➢ 中泓线? ➢ 深泓线?
深泓线:河道中各横断面水 流最大流速点的连线。
中泓线(溪线):河 道中各横断面最大 水深点的连线。
第5页/共39页
(2)河流长度 ( River Length ) 1)定义 :河流源头至河口 或 测站断面沿河槽中泓线或轴线 量取的距离L。
1)河床的横向变形 指河湾发展,河槽拓宽、塌岸、分汊、改道、裁弯等河床 平面形状的变化。 2)河床的纵向变形 第26页/共39页 指沿水流方向河床高程的变化,亦即河床纵断面的变化。 河床纵向变形主要表现为河床冲淤不平衡所引起的高程变化, 其原因是河流纵向输沙不平衡。
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
第27页/共39页
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,
1.峡谷河段
➢ 山区河流
2.开阔河段
流域
(1) 分水岭、分水线和流域
1)分水岭:划分相邻水系的山岭或河高地。
2)分水线:分水岭最高点的连线(山脊线)。
3)流域:一个水系的集水区域。
(2) 流域的几何特征
1)流域面积:是流域的主要几何特征。通常先在适当比
例尺的地形图上定出流域分水线,然后量出它所包围的面积。
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》课件
生态友好的桥涵水文设计原则与方法
生态流量保障
确保桥涵建设不影响河流的生态流量,维护河流生态系统的正常 功能。
生态友好型桥型选择
选择对环境影响较小的桥型,如拱桥、斜拉桥等。
生态补偿措施
通过生态补偿措施,如建设人工湿地、鱼类栖息地等,弥补桥涵建 设对生态环境的影响。
桥涵水文环境保护的法律法规与标准
环境保护法律法规
04
桥墩冲刷与防护
桥墩冲刷的类型与机理
类型
桥墩冲刷分为急流冲刷和动床冲刷两类。急 流冲刷是由桥下水流的强烈紊动和剪切应力 引起的,表现为桥墩周围泥沙的悬浮和推移 ;动床冲刷则是由于桥墩对水流结构的改变 ,导致桥墩下方的泥沙发生位移。
机理
桥墩冲刷的机理主要涉及水流与泥沙的相互 作用。在急流条件下,桥墩阻碍水流,导致 流速和剪切应力增大,从而引起泥沙的悬浮 和搬运;在动床冲刷中,桥墩下方的泥沙在 流速和剪切应力的作用下发生位移,形成冲
分析内容
分析精度
根据桥涵的重要性和规模,选择合适 的洪水分析方法和精度。
包括洪水过程线的推求、洪峰流量的 确定、洪水位的计算等。
桥涵防洪评价的标准与程序
标准
根据国家相关法律法规和行业标准,制定桥 涵防洪评价的标准,包括评价内容、评价方 法、评价等级等。
程序
收集相关资料并进行现场勘查;进行洪水分 析,确定设计洪水;根据防洪标准,对桥涵 进行防洪评价;提出评价结论和建议措施; 编写评价报告并报送相关部门审查。
刷坑。
桥墩冲刷的数值模拟方法
要点一
数值模型
常用的桥墩冲刷数值模拟方法包括有限元法、有限差分法 和边界元法等。这些方法通过建立数学模型,模拟水流和 泥沙的运动规律,预测桥墩周围的冲刷形态和泥沙运动轨 迹。
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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Y-786=0.96×416/629×(X-1092)
整理得: Y= 0.63X+98.04 (本题为直线相关)
其中自变量 X为参证站(流量x)系列流量;y为分析站(流量y)系 列流量。上表括号内(流量y)为插补后分析站流量y的系列流量,插补
延长所得资料不宜用于第三站,可能引起较大误差。
4400 4000
6)过程线叠加法:利用两支流洪水过程线叠加得到合流后桥位处的设计流量。 示例 1, 两系列的相关分析法算例: 例:某河有甲、乙两相邻水文站,甲站(参证站:流量X)有24年观测资料,乙站 (分析
站:流量Y)有14年,试应用甲站资料延长乙程式:
本次培训着重于以下内容:
一般情况水文分析计算
桥孔长度和桥孔布设
桥涵水文设计注意几点问题及探讨
第一节 水文勘测分析计算基本途径
桥涵水文计算、分析基本途径如下:
1、有水文观测资料—— —— 水文统计法 2、无水文观测资料—— --- 形态断面法 3、无水文观测资料(无居民)—经验公式法
有水文系列观测资料时水文统计法 (1)资料搜集和准备
其中:L---洪水传播距离(m) VS--洪水传播速度(m/s) ,根据实测资料选其出现次数最多者
支流1
支流2
流 量
Q11 Q22 Q13,Q23
合 流
QQ2112
支流1
支流2
桥位
t1
t2
试比较:Q11+Q21,Q12+Q22,Q13+Q23组合结果的大小
洪水传播时间 t
3、历史洪水情况的调查、考证和排序
(1)历史洪水的调查与流量计算(与形态断面法相同) 1)调查河段的选择原则
✓ 最好靠近所选断面附近 ✓ 选择有居民、易于指认洪痕的河段 ✓ 所选河段顺直,断面规整,基线与桥位间无支流汇入
2)洪水发生年份的调查及方法 ✓ 联系历史以便确认记忆 ✓ 引导群众以民间事件为突破点恢复当年的记忆 ✓ 由民谚、刻字、碑文、报刊、历史文献、日记查得
4)流域面积比拟法:当上、下游水文站与测站流域面积相差不超过10%可直接引用。 如较大但不超过20%可按下式计算:
Q1=(F1/F2)ªQ2
5)水位、流量关系曲线法:当上、下游水文站间无支流汇入,两站相同年的最大洪 峰流量大致成比例,则可通过两站资料用如下函数进行插补和延长。 Q=f(Qˊ) H= f(Hˊ) Q= f( Hˊ)
Y-Y=gsy/sx(X-X)
两系列近14年平均流量 :Y=786, X=1092
② 经计算得:
均方差: sy=416 sx=629
相关系数 g=0.96
相关系数机误 Eg=±0.014
③ 判断相关程度:
4Eg=4×0.014=0.056
g=0.96﹥ 4Eg 相关良好
④ 根据以上回归分析方程式及相应各参数得到以下方程式:
桥涵水文计算基本方法
前
言
桥涵水文是公路、铁路、市政工程中桥梁、路基设计、建设的决定性因素之一,也 是衡量桥梁、路基是否符合相应的行业标准的最基本标准。更为重要是它事关洪灾 区人民的生命和财产的安全,是灾区人民群众逃生和抢险时有限的几条通道之一。 由此可见桥涵水文在桥梁、路基设计、建设中是极其重要的工作项目。
同频率的放流情况如何。 5)桥位附近是否有与已知水文站相关的其它水文站。 该水文站的水文
系列如何。 6)调查、搜集历史洪水情况(年份、流量、水位)。 7)收集所处地区的有关风、雨、流冰、气温等气象资料。
(2)水文观测资料的收集、整理和插补延长
1) 调查法:通过调查、走访河流两岸附近居民,通过他们对历史洪水的记忆对已有 的水文系列进行插补和延长。
3600
分 3200 析 2800 站 2400 流 2000 量
1600 1200
800 400
相关分析方程图像
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
参证站流量
示例 2,水位、流量关系曲线法示例: 水位、流量关系曲线法就是利用两系列的水位、流量对应关系曲线,直接对分
析站系列流量进行插补和延长,如下图:
水位、流量关系曲线
分
析
站
流 量
Q=f(H´)
和
水
位
Q
H
参证站流量和水位Q ´ H ´
大家有疑问的,可以询问和交流
可以互相讨论下,但要小声点
示例 3,过程线叠加法: 当两支流上有较长的观测系列,合流后实测资料系列短,则可利用两支流过程线 叠加法,插补延长合流后的流量,洪水传播时间按下式计算: t = L/VS
3) 指认并确定洪痕 4、历史洪水分析
1)洪水大、小的判断。其方法主要如下: ✓ 根据洪水淹没深度来判断 ✓ 根据建筑物破坏程度来判断 ✓ 从诗文、叙事来判断 ✓ 根据受灾范围、河流决口、漫溢的上下游位置来判断
5、历史洪水的排位 历史洪水的顺位,应充分利用文献记载,将调查、考证和实测到的大洪
水分别置于不同历史时期去考察。首位(或前几位)应根据调查期和考证期 综合排列。
✓ 了解桥梁所处的位置和所属河流、水系,勾绘汇水面积。 ✓ 收集与本桥位相关的水文、气象资料。 1)水文站的多年连续或不连续流量系列。 2)水位站的多年连续或不连续水位系列。 3)水文站多年使用的基本水文参数,如:糙率、比降、流速。 4)桥位上游是否有水坝,若有,其设计、较核频率各是多少、与桥梁设计
2)考证法:通过文献、历史记载、碑刻、民间传说等对已有的水文系列进行插补和 延长。
3)两系列的相关分析法:若分析站水文系列较短,而同一流域内或相近的另系列水 文系列较长,则可将该站作为参证站,将两站的水文系列通过回归分析的方法得 到相关方程,再通过相关方程对较短的分析站水文系列进行插补和延长,从而得 到更长的水文系列。
桥涵水文与本行业其它专业有所不同,桥涵水文调查、分析、计算本身并无精度指 标要求,特别强调的是将通过各种途径和方法得到的计算结果进行比较、论证后确 定最终设计流量,使其更接近实际,更趋于合理。本次着重于桥涵水文分析、计算 的基本方法和途径。
以上内容是桥涵水文工作主要工作内容,但重中之重是设计流量的推算。至于桥长、 冲刷、调治构造物、桥面标高计算相比之下要简单得多,因此,本次的重点放在设 计流量的推算、外业调查、勘测的主要过程以及内业工作的主要内容和步骤。