桥涵水文复习题

桥涵水文复习题
1.了解桥梁环境的意义。

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。

对桥梁工程来说，直接面对的环境问题主要是指自然环境，如河流环境、海洋环境等水环境及地质环境和生态环境；桥梁的施工和运营过程中可能造成环境污染，如产生噪音、污染空气和水，则涉及环境学领域。

桥梁施工和建成后对河流或海洋鱼类等生物生存条件的影响就是生态环境的问题；桥梁作为大型建筑物，往往成为地标性建筑，它的建筑形式和结构反映了当时的政治、文化、历史、技术等因素，这些因素就是桥梁的社会环境。

为桥位设计赋予了更为广泛的桥梁与环境相关的内容，包括桥梁和河流、海洋等水域环境，桥梁与不同自然地理环境，桥梁与景观等内容；同时，从技术领域上，桥梁工程从传统的结构工程实体逐渐拓展为结构与环境的共同系统。

2.熟悉河段如何划分？各有什么特点？（一般的天然河流，从河源到河
口可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。

）上游是河流的最上端紧接河源，多处于深山峡谷中，坡度流急，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。

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。

下游是河流的最下端，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，浅滩和河湾较多。

3.理解河流基本特征包括哪些？
河流的基本特征一般用河流断面（横断面和纵断面，可以用来表示河床的形态特征）、河流长度及河流比降来表示。

4.掌握流域有哪些特征？对径流形成有什么影响？
①几何特征：主要是流域面积和流域形状。

流域面积的大小，直接影响汇集的水量多少和径流的形成过程。

在相同的自然地理条件下，流域面积越大，径流量就越大，但是流域对径流变化的调节作用也越大，因而洪水涨落比较平缓；流域面积越小，径流量越小，但洪水涨落较为急剧。

②自然地理特征：主要指流域的地理位置和地形。

5.总结山区河流和平原河流地形：河床形态、水文特点的区别 (复印书
本P18-19全部)，考虑建在山区河流和平原河流上的桥梁，处理上应有哪些不同？（需要加上桥墩的问题，结合P124等来考虑；参考P217-218的内容）
一般应在桥位上游不小于3~4倍河床宽度，下游不小于2倍河床宽度的范围内，进行观察分析；对于微弯的河段，在上游至少要包括一个河湾。

河湾稳定性及变形程度可用50年的演变过程作为衡量标准，具体见表6-1-2（P125）
6.熟悉径流形成过程？影响径流的主要因素？
形成过程：降雨过程（单位时间内的降雨量称为降雨强度）—流域蓄渗过程—坡面漫流过程—河槽集流过程。

主要因素（了解）：①气候因素：降雨，蒸发②下垫面因素③人类活动因素。

7.熟悉水文资料的来源有哪些？
水文资料的来源主要有三方面：水文站观测资料、洪水调查资料和文献考证资料
8.掌握水文现象的特点？
水文现象的特点：①周期性（成因分析法）②地区性（地区归纳法）③不重复性（偶然性）（数理统计法）。

9.掌握成因分析法等概念。

（了解）
研究水文现象的物理成因和水文现象同其他自然现象有关因素（如气候因素、自然地理因素）之间的相互关系，建立计算关系式，力求推力分析清楚，物理概念明确。

10.考证期与重现期有何区别？确定历史洪水调查的考证期及它的重现
期。

（计算）
重现期：某一特定现象平均多少年出现一次。

考证期：把文献考证的最远年份至实际调查时的年限，称为考证期（均包括实测期在内）。

11.理解并掌握中值、众值等概念和意义。

中值（中位数）：系列中的随机变量为等权时，按大小递减次序排列，位置居于正中间的变量。

仅与项数有关，当为偶数项时，中值为中间两项变量的平均数。

对于连续型随机变量系列，中值定义为系列中大于中值的和小于中值的随机变量各50%。

在密度曲线图中，通过中值的垂直横轴的直线恰好平分曲线以下面积。

中值的大小反应系列中间项和密度曲线的位置。

众值：系列中出现次数最多的变量，与什么都没关系。

对于连续型随机变量系列，密度函数为最大时的值为众值，位于图中曲线峰顶处的横坐标值。

众值的大小反应系列中最大几率项和密度曲线的位置。

12.熟悉统计参数与密度曲线、频率曲线之间的关系。

（会考）P48-49
统计参数与密度曲线形状的关系：
均值反映密度曲线的位置变化，若Cv、Cs值不变，则曲线的形状基本不变，但曲线的位置随均值的变化而沿x轴移动。

变差系数Cv反映密度曲线的高矮情况，若均值和Cs不变，Cv越大，表示频率分布越分散曲线越显得矮而胖，Cv=0时，为一条垂直线，Cv无负值。

偏差系数Cs反映了曲线的偏斜程度，若均值和Cv不变，Cs＞0时，曲线的峰偏左（为正偏态），Cs值越大峰越向左偏；Cs=0时，曲线的峰居中，两侧对称（为正态）；Cs﹤0，曲线的峰偏右（为负偏态），Cs值越大峰越向右偏。

年最大流量的Cs无负值，密度曲线总是峰偏左为正偏态。

统计参数与频率曲线形状的关系：
均值反映频率曲线的位置高低，若Cv、Cs值不变，均值越大曲线越高。

变差系数Cv反映频率曲线的陡坦程度，若均值和Cs不变，Cv越大曲线越陡，Cv=0时，为一条水平线，Cv无负值，曲线总是左高右低。

偏差系数Cs反映了频率曲线的曲率大小，若均值和Cv不变，Cs＞0时，随Cs的增大，曲线头部变陡，尾部变缓而趋平，Cs＞2~3时，曲线尾部趋于水平线；Cs=0时，为正态分布，曲线为一条直线；Cs﹤0，随Cs的减小，曲线头部趋平而尾部变陡。

年最大流量的Cs无负值，频率曲线总是头部较陡尾部平缓。

13.Pearson Ⅲ曲线绘制中如何建立坐标体系？（了解，不考）利用公式，
查表等能进行简单计算
Qp=(φCv+1)Q=KpQ(Qp为P的洪水流量，Q平均流量，Kp为模比系数，φ离均系数)
14.相关系数取值对相关性的判别。

掌握使用相关分析进行资料数据的查
补和延长。

P64
相关系数R可以用作相关程度的描述和判别：R=+-1时为完全相关，表示两变量之间存在直线函数关系；R=0时，为零相关，表示两变量之间不存在直线相关；R=-1~1时为统计相关，表示两变量之间存在直线相关，而R的绝对值越接近于1，相关程度越密切。

R＞0为正相关，R＜0为负相关；相关系数的上限为+1，下限为-1。

当相关系数R很小或接近于0时，说明两变量之间的相关程度很差或不存在，但可能存在某种曲线关系。

R的绝对值大于0.8就可使用相关分析进行资料数据的插补与延长。

15.设计洪水频率？设计流量
根据国家技术标准规定的某一设计洪水频率，推算该频率相对应的洪水洪峰流量，称为设计流量。

P70
16.适线法概念以及确定设计洪水流量的步骤？
适线法：选定统计参数，绘制理论频率曲线的一种方法，并以绘制的理论频率曲线与实测资料拟合得最好作为选定统计参数的原则。

步骤：（了解P71）。

17.什么是特大值的处理？为什么要进行特大值处理？如何进行特大值处
理？（计算）
特大值处理：在统计计算中，对特大值进行适当的处理或调整。

进行特大值处理的原因：①从系列的大小顺序来看，这些特大值（特大洪水流量）与其他一般洪水流量有显著的脱节现象，不连续，不能把这些特大值与其他数值同等对待②通过特大值的处理，考虑了特大洪水的影响，可以起到延长系列的作用，能增强系列的代表性，减少各参数值的抽样误差，提高计算结果的稳定性和可靠性③系列中出现特大值说明特大洪水流量与一般洪水流量之间缺少资料，设计一个不连续系列。

如何进行特大值处理：P74（计算）
18.什么是考证期间、调查期？
一般把水文站的观测年限称为实测期，把洪水调查和文献考证的最远年份至实际调查时的年限，分别称为调查期和考证期（均包括实测期在内）。

19.H1/10，H1/3代表的意义？
用所谓部分大波的平均波高作为特征波高，例如取观测波列的连续100个波，其中前10个大波的平均值作为特征波高，称为H1/10（1/10大波或显著波）。

取波列中的前1/3大波的平均值作为特征波高，称H1/3（1/3大波或有效波）。

20.掌握波浪对圆柱体作用力，以及计算取值要求。

波浪对圆柱体作用力P是由柱体的驻点压力P D（柱体迎水面阻挡了水流，使水流动能转换为压力势能，由此所引起的柱体压力）和惯性分力P I（柱体两侧赘瘤绕流，产生墩柱两侧水流分离和墩台尾流漩涡，使分离区柱体壁面产生负压力，其合力与主流流向相同）两部分组成。

P D、P I的最大值分别出现在wt=0度和wt=270度的相位上。

21.试分析桥位河段水流图示。

P121-122
桥位河段的河槽纵断面，缓流河段在壅水范围内，水流流速减小，挟沙能力降低，泥沙沉积。

最大壅水断面的下游，水流流速增大，挟沙能力加强，河床发生冲刷，而且收缩断面处的河床冲刷最严重。

桥位河段的河槽纵断面，急流河段，桥下水深和桥前水深均为正常水深h0，但在桥墩迎水面出现一定高度的冲击波。

桥位河段的水流图示，反应建桥后水流和泥沙运动的变化，并表现了桥孔长度、桥前壅水和桥下冲刷三者之间的关系，应作为桥孔计算的分析依据。

22.熟悉并理解桥孔布设原则。

（了解）P122
23.何谓冲刷系数？冲刷系数法计算桥下过水面积的假设是什么？适用条
件
冲刷系数p：冲刷后与冲刷前的桥下过水积之比，p=A冲后/A冲前=V冲后/V冲前。

它表示桥下河槽的冲刷程度，表示桥孔兑水流的压缩程度，是桥孔长度计算的控制因素。

假设：桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷停止，建议用天然河槽平均流速作为河槽冲刷停止时的平均流速。

冲刷系数法适应于细颗粒、均匀的砂质河床、平原稳定性河床。

24.掌握桥面高程如何确定？不通航和通航的桥面高程计算式？P142
桥面高程必须满足桥下通过设计洪水、流冰和通航的要求，并且应该考虑壅水、波浪、水洪、河湾凹岸水平超高以及河床淤积等各种因素引起的桥下水位升高。

不通航：①按设计洪水位计算：桥面最底高程H min=H S（设计高程）+∑△h （各种水面升高值总和）+△h j（桥下净空安全值）+△h D（桥梁上部构造建筑高度，包括桥面铺装高度）②按流冰水位计算：H min=H SB（设计最高流冰水位）+△h j+△H D
通航：除要满足不通航的条件外，还要满足H min=H tn（设计最高通航水位）+H M（通航净空高度） +△H D。

25.熟悉桥梁墩台冲刷包括哪三部分？
分为独立的三部分：自然（演变）冲刷、一般冲刷和局部冲刷。

26.掌握悬移质，推移质概念。

悬移质：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旋涡带起，悬浮在水中向下游运动，这种泥沙称为悬移质。

推移质：颗粒稍大的泥沙，则在床面上滚动、滑动或跳跃着间歇性的向下游移动，前进的速度远小于水流的流速，这些泥沙称为推移质。

27.掌握起动流速的公式及其分析得到的相关结论。

P151
对于大颗粒泥沙以第一项重力作用为主，对于极细颗粒以第二项黏结力为主。

当d≥2mm时，黏结力可忽略不计，起动流速为V0=5.39h0.14d0.36。

起动流速V0与粒径d的关系曲线：当水深为1m时绘制，在粒径d=0.15mm 附近，起动流速最小。

该值右侧，起动流速以克服重力为主，起动流速随粒径增大而增大；该值左侧，起动流速以克服黏结力为主，起动流速随粒径减小而增大
28.了解关于推移质输沙率的公式及相关结论（P153）
推移质输沙率gb与流速的4次方成正比，表明推移质输沙率对流速十分敏感。

因此，大多数推移质集中在流速最大的主流区内，而且一年中推移质的很大部分是在几次大洪水过程中通过的。

桥梁墩台和丁坝等建筑物附近的冲刷主要与推移质运动有关。

29.掌握副流的分类及其概念，发生位置、特点等。

P153-154
副流：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。

分类：①立轴副流（回流）：宽度突变处②平轴副流（滚流）：急流与缓流衔接处③顺轴副流（螺旋流）：弯道处。

30.熟悉影响河床演变的主要自然因素？
①上游来水条件，即流量的大小和变化（水流流量大、流速大，挟沙能力就强，河床变形就大）②上游来沙条件，即上游来沙量及其粒径组成③河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件。

31.掌握建立冲刷公式的输沙平衡原理，冲止流速原理。

P159
输沙平衡原理：输沙不平衡引起河床变形，对于一个过水断面或某一河段，在意你给时段内，上游来沙量小于该断面或河段被冲走的泥沙量，就会出现冲刷，反之淤积，冲刷发生后，水深和桥下过水断面逐渐增大，流速减小，水流挟沙能力降低，冲刷减缓，最终上游来沙量G1和桥下输沙量平衡G2，冲刷停止，达到最大冲刷深度。

（桥孔过水断面压缩水流引起的河床变形主要是由推移质的运动完成的）桥下断面输沙平衡应是该断面推移质输沙量G的输沙平衡：上游天然断面输沙量G1=桥下断面输沙量G2。

冲止流速原理：桥下一般冲刷（当桥梁上游进入桥下河槽断面的泥沙数量，小于桥下断面急速水流冲走的泥沙量，桥下断面就出现冲刷，就叫一般冲刷）停止时的垂线平均流速称为冲止流速Vz，桥下断面内任意垂线在一般冲刷过程中垂线平均流速降低到该垂线的冲止流速，冲刷停止，此时达到最大一般冲刷垂线水深hp。

32.理解并掌握桥墩局部冲刷机理。

P163
33.掌握桥墩最低冲刷线计算。

P175-176
桥墩的最低冲刷线高程：Hmin=Hs（设计水位）-hp（一般冲刷后最大水深）-hb（桥墩局部冲刷深度）
桥台的最低冲刷线高程：Hmin=Hs（设计水位）-h（桥台所在位置的平均水深）-hs（桥台冲刷深度）。

34.熟悉调治构造物包括哪些设施？
调制构造物主要包括各种形式的导流堤、丁坝及其他桥头防护工程。

35.理解小桥涵位置的选择方法。

㈠山岭及丘陵区①一般应一沟一涵，间距不宜大于300m②涵位与路基排水系统密切结合③路线的转角较大（大于90度），平曲线半径较小，进入弯道前的纵坡大于4%，在弯道起（止）点附近应设置涵洞④路线由陡坡段到缓坡段，在此200m内又无其他桥涵，在变坡点附近应设置涵洞。

㈡平原区①根据天然排洪系统，有利于农业灌溉设置小桥涵洞，并避免桥涵出口对耕地造成冲蚀②路线通过较长的低洼及泥沼地带时，在具有天然纵坡地段，可适当多设涵洞，以防排水不畅及长期积水③路线靠近村庄时，注意设置涵洞以便及时排除村内的地面积水④应选在河床地质较好、地基承载力较大的河段。

36.熟悉小桥按照下游天然水深的分类？
小桥按照下游天然水深的分类：可以分为自由式出流与淹没式出流两种。

37.理解大中桥与小桥孔径计算不同点?
在孔径计算中，小桥涵与大中桥有不同特点。

大中桥允许河床发生一定的冲刷，一般采用天然河槽平均流速作为设计流速。

小桥涵一般不允许河床发生冲刷，可以根据河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速作为设计流速。

38.熟悉涵洞分类？
根据桥涵出水口是否被下游水面淹没，可分为自由式出流（实际工程绝大多数）与淹没式出流
根据涵洞进水口建筑形式不同与涵前水头高低，水流通过涵洞可分为无压力式、半压力式和压力式三种水力计算图式。

39.熟悉桥位勘测设计包括内容。

P214
主要任务：为桥位设计、桥型方案选择以及墩台基础设计提供必要而可靠的基本资料，制定不同的桥位和接线方案，进行比选，制定不同的桥位、接线方案相应的桥孔长度、桥梁高度、河床最低冲刷深度及引道、调制构造物的设计方案。

主要工作：⑴现场勘测前的技术准备工作：①地形和测量资料②水文资料③气象资料④流冰流木资料⑤通航资料⑥地质资料⑦其他资料⑵桥位勘测的外业工作：①桥位选择②水文调查与测量③桥位测量④桥位工程地质勘查⑶桥位勘测设计的内业工作（不包括结构施工图设计）：①水文资料整编和水文水力计算②测量资料整编③地质资料整编。

以上的工作均围绕桥位选择、桥位方案比选为中心进行，为桥梁的初步设计和施工图设计提供依据。

40.了解定床模型，动床模型适用
桥梁水工模型的河床、海床，可做成固定的和可以被水流冲动的两种，前者称定床模型（凡是以研究水流为主，河床、海床变形不大且对所研究的问题无显著的影响时，桥位方案比选、调制构造物布设方案比选、山区河流桥梁壅水等问题，一般用定床模型），后者称动床模型（凡是以研究冲淤变形为主，桥梁墩台、导流堤及丁坝冲刷的研究，建桥后河床、海河变形的研究，则应采用动床模型试验）。

41.了解模型和原型之间服从哪些相似？
模型和原型应该做到几何相似、运动相似和动力相似（重力相似定律，阻力相似定律）。