桥涵水文认知实习报告

交通与测绘工程分院2014－2015学年第二学期
《桥涵水文认知》
认知报告
班级：铁道工程技术13009班姓名：杨晨辉＿＿＿指导老师：赵珍祥＿＿＿完成时间：2015/05/20＿＿＿＿
时光流逝岁月如梭，我们这学期的桥涵水文课也马上宣告结课啦！桥涵水文是我们这学期来新开设的一门课程，之前我们认为修桥是一件很简单的事情，并不知道要修一座桥要考虑很多因素如：周边环境，是否跨河，土质以及环境因素和人员安全，生活；桥梁尺寸，规模，使用材质，结构设计等；建造周期；成本；设计使用年限；维护和行人、车辆提醒注意事项，比如最大载重，最大允许通过载重，高度；地质、水文等问题。

桥涵水文是根据河流和海洋水文环境各项因素进行桥梁设计的学科，为桥位环境设计的一个重要组成部分。

从考虑桥梁与周围河海及山区等自然环境的相互影响出发，选定桥位、拟定桥位、和桥型、布设孔径、计算桥面高程和墩台冲刷深度等，提出初步设计方案。

根据“顺应水势，因势利导”的原则，拟定相应的桥位河段或海域的桥梁引道、导流堤、护岸、丁坝等附属设施的布设方案，进行桥梁与河流、海域及山区环境友好共处的环境设计。

近年来我国对桥涵水文学科，在新世纪有了新的任务，大跨度跨海桥梁建设的需要，并应尽量提供气象、水文等有关的环境因素资料，供桥梁防腐蚀、防风震等设计及施工、养护各方面参考。

通过对桥涵水文学的学习，我们了解到了桥梁作为跨越河流、海域和山涧峡谷的重要构造桥梁及其附属设施（引道、导流堤、防护工程等）与相连的河流、海域和山涧峡谷等自然环境形成了
一个相互影响、相互制约的整体。

这学期我们通过对桥涵水文学的学习也了解到了一些基本的知识，“水文统计原理”除了皮尔逊Ⅲ型曲线外，还有极值Ⅰ型（耿贝尔）曲线主要用于潮水位的频率分析，也可用于洪水频率分析；首先我们学习了桥梁与环境之间的关系，从古代赵州桥为例子我们来进行对桥梁深刻系统的做一个全面的了解。

赵州桥又名安济桥，桥长64.40m，净跨37.02m,拱顶宽9m，拱脚宽9.6m，为世界首创空腹式拱桥。

拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱，可减轻自重、节省材料，增大泄洪断面，桥型轻巧美观，增强抗洪能力和抗震能力，使造型与两岸一望无际的大平原在景观上十分协调。

赵州桥是我国古代桥梁保留至今，未被洪水、地震摧毁，幸存于世的杰出代表。

被称为“国际土木工程历史古迹”。

以桥梁为主体，桥梁跨越的河流、海域、山涧峡谷等的地形、地貌、地质等，桥位所在地区的气象、水文、地表植被、生物群落等，形成了桥梁的自然环境。

桥梁和桥位周围的河流、海洋及胡泊等水域、山涧峡谷等自然环境，形成了一个相互影响、相互制约的系统。

在建桥过程中力求做到桥梁与桥位环境和谐共存、友好相处，才能使桥梁免遭或减轻自然灾害的侵袭；同时，也不会因桥梁的建设而引起自然环境发生不利的变化，达到可持续发展的目的。

现在人类活动对桥梁环境的影响也挺大的，河床采沙导致桥
梁破坏及河床的抗洪能力下降：山岭隧道的弃渣和生活区改河对自然环境的影响;山区的纵向桥或高架桥对山区急流河槽水流的影响。

我们既然学习了水文学那么究竟什么为水文学呢？水文学是研究自然界中水的运行变化规律的科学。

首先我们了解学习了河川径流，因为河川径流是水文学中的一个重要的内容，与道路、桥梁等工程建设有直接关系。

那河川径流又是怎样形成的呢？降落到地面上的水，除掉损失一部分以外，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动，这样的水流称为地面径流。

地面径流长期侵蚀地面，冲程沟壑。

形成溪流，最后汇集而成河流。

河流流经的谷地称为河谷，河谷底部有水流的部分称为河床。

受重力作用沿河床流动的水流，称为河川径流。

影响径流的因素有气候因素；下垫面因素；人类活动的因素。

我国河流的水量补给有三种分别是雨源类；雨雪源类；冰雪源类。

水文测量有四种方法分别是水位观测；流速测量；流量计算；相应水位计算。

水文资料的来源主要有三个方面，即水文站观测资料、洪水调查资料和文献考证资料，这三个方面里面又包括几个小点。

水文站观测资料：①洪水水位资料的复核②洪峰流量资料复核，洪水调查资料：①水文断面的选择②水文断面的流速和流量计算③洪水比降的确定④河床粗糙系数的选择。

在水文统计中我们会常运用到经验频率曲线，根据水文统计
样本的实测水文资料系列，计算各项随机变量的经验频率点绘经验频率与相对应的随机变量下的曲线，这就是经验频率曲线，除了经验频率曲线外我们还学习了另外两种理论频率曲线，分别是皮尔逊Ⅲ型曲线和耿贝尔曲线，目前我国水利公路铁路等工程有关规范，在水文统计中，大多采用皮尔逊Ⅲ型曲线，作为近似于水文现象总体得到频率曲线线形，在洪（枯）水流量，降雨径流以及波浪高度的频率分析中广泛应用，另外，耿贝尔曲线也适用我国洪水频率分析，特别在最高、最低潮水位的频率分析时普遍应用。

根据国家技术标准规定的某一设计洪水频率，推算该频率相应洪水的洪峰流量，称为设计洪水流量（m3/s），简称设计流量。

桥位计算断面上通过设计流量相应的水位，称为设计洪水位，简称设计水位，设计流量通过桥面断面的河槽平均流速，习惯上
称为设计流速，通常我们采用适线法，通过调整统计参数C
s C
v
值,
能够选配一条与经验频率点群拟合最好的理论频率曲线，然后，依据设计洪水频率推算设计流量。

桥涵水文里面还包括了海洋水文，在海洋水文中主要研究潮汐和潮流、河岸和河口、风和波浪和波浪对桥梁墩台的作用力。

潮汐是日月引潮力引起的海洋水面周期性的升降运动，潮汐现象与天体引力有关，随地球、日、月三者位置的变化而变化；潮流是指由潮流、风海流、波流、梯度流等合成的水流。

河流流入海洋、湖泊以及支流流入干流的地方称为河口；风
是怎样形成的呢？地球表面大气压力分布是不均匀的，空气在气压梯度作用下，由高压区向低压区流动形成了风；波浪分为：深水前进波、浅水前进波、波浪的破碎和击岸波，波浪的要素有：波峰、波谷、波高、波长、周期、波速、波峰线、波向线、前进波；波浪和台风等引起的风暴潮都具有强大的动能。

大中桥的孔径计算，主要是根据桥位断面的设计流量和设计水位推算需要的桥孔最小长度和桥面中心最低高程，为确定桥孔设计方案，提供依据。

桥面高程是指桥面中心线上最低点的高程，必须满足桥下通过设计洪水、流冰、流木和通航的要求，并且应该考虑壅水、波浪、水拱、河湾凹岸水面超高以及河床淤积等各种因素引起的桥下水位升高。

墩台周围河床的最大冲刷深度是各种冲刷综合作用的结果，它直接威胁着墩台基础的安全，为了便于研究把冲刷过程分为独立的三部分：自然冲刷、一般冲刷和局部冲刷；泥沙在河槽内运动的状态分为悬移质和推移质两类，在一定的水力条件下，泥沙处于运动状态，颗粒较细的泥沙被水流中的紊流漩涡带起，悬浮于水中向下游运动，这种泥沙称为悬移质；颗粒稍大的泥沙，则在床面上滚动、滑动或跳跃着间歇性地向下游移动，前进的速度，这些泥沙称为推移质。

由于过水断面形状的改变或河湾的影响，伴随着主流，在水流内部形成一种尺度较大的旋转流动，这种从属主流而存在的旋
转流动，称为副流。

副流分为立轴副流（回流）、平轴副流（滚流）、顺轴副流（螺旋流）。

断面处流速梯度很大床面切应力剧增，引起强烈的河床泥沙运动，床面发生明显冲刷，称为一般冲刷或压流冲刷；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。

调治构造物用以调节水流、引导水流均匀、顺畅地流过桥孔防止桥下断面和上下游附近的河床、河岸发生不利变形，确保桥梁安全。

河滩流量较大时，桥上游应修建导流堤，引导上游水流和河滩水流逐渐改变方向，形成平行水流，平顺地通过桥孔，使桥下断面流速、水深及输沙等分布都较为均匀，避免桥下和桥头出现集中冲刷。

洪水退水过程中，导流堤上游端背水面也将出现冲刷；同时，堤背水面水位高，迎水面水位低，形成堤身内渗透压力，也会引起导流堤破坏。

堤顶高程，上游堤头的高程应考虑设计水位沿堤长向上游的升高、桥前壅水高度、波浪爬坡高度（侵袭高度）、床面淤积等水面升高，还应加0.25m的安全值。