桥涵水文复习大纲

桥涵水文复习题
1.千年古桥给人们哪些启示？
工程建筑要适应自然环境变化，与自然环境协调和谐。

2.桥梁环境概念，人们如何处理好这些关系？
①围绕桥梁、占一定空间、构成桥梁存在条件的各种物质实体、社会因素及它
们之间的相互作用，就是桥梁环境（包括了自然环境和社会人文环境）。

②控制人类行为，减少对桥梁环境的影响：a.河床采砂导致桥梁破坏及河床泄
洪能力下降；b.山岭隧道的弃渣和生活区改河影响生态环境和桥梁安全；c.
山区的纵向桥或高架桥影响山区急流河槽水流。

（Fr>1时，尽量采用单柱圆形墩，减小桥墩阻力；尽量一孔跨过，纵向桥选择较大跨径，斜桥斜做，提高桥面高程，设置为通过山坡坡脚，避开水面）
3.可持续发展，生态公路桥梁景观桥梁美学的理解。

①可持续发展：既满足当代人的需求，又不对后代人满足其所需要的能力构成
危害的发展。

②生态公路：在科学发展观的指导下，以人为本、可持续发展的公路。

③桥梁景观：包括桥梁本体和桥梁周围环境。

④桥梁美学：是对桥梁本体及其有关要素进行形式美优化的思考和处理的学科。

4.地面径流、河床、河川径流。

①地面径流：降落在地面上的水，除损失部分外，在重力作用下沿着一定的方
向和路径流动的水流。

（汇集成河流）
③河床：河谷底部有水流流动的部分。

③河川径流：受重力作用沿河床流动的水流。

5.流域不同河段的划分与特点。

（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。

）
河段的划分：上游、中游和下游 上游：河流的最上段，紧接河源，多处于深山峡谷。

陡坡急流，河谷下切强烈，流量小而水位变化大，常有急滩或瀑布，河底纵断面多成阶梯形。

中游：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：河流的最下段，一般处于平原区。

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。

6. 河流基本特征及对河流的影响评价，熟悉河流断面形状及组成部分。

① 河流基本特征：一般用河流断面、河流长度及河流比降来表示。

河流断面：横断面和纵断面，用来表示河床的形态特征。

（深泓线：沿水流方向各横断面最大水深的连线）
河流长度：一般天然河流从河源到河口的距离。

河流比降：任意河段两端高差（即落差）在深泓线上单位长度内的平均落差为比降。

（L H i /∆=）平均比降：2012211102)()()(L L H L H H L H H L H H i n n n -++++++=
-
②河流断面的组成：
③单式断面（只有河槽）复式断面（有河槽有河滩）、过水断面（横断面内通过水流的部分）
7.河域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？认识我国两大流域及特
征。

①流域特征：几何特征（流域面积、流域形状）自然地理特征（地理位置、地形）
②几何特征：流域面积大小直接影响汇集的水量和径流的形成过程。

流域面积越大，径流量越大；流域形状主要影响流域内径流汇集时间长短，影响径流形成过程。

（狭长羽形：出口断面流量小，径流过程变化小、历时长；宽阔扇形：出口断面流量较大、径流过程历时较短）
自然地理特征：流域的地理位置和地形，地质、土壤森林植被、湖泊。

（地理位置：用流域中心和流域边界的经纬度表示。

流域地形：以流域平均高程和流域平均坡度表示。

平均坡度是确定径流汇集速度和汇流时间的重要因素，坡陡则汇流快、径流量大）
③黄河流域、长江流域
8. 总结山区河流和平原河流地形，河床形态，水文特点的区别，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？
山区河流坡面陡峻，岩石裸露，汇流时间短，水位和流量因降雨强度大而变幅极大，洪水暴涨暴落，持续时间不长。

U 、V 形常见，流速高达6-8M/S ，回旋跌水常见。

平原河流具有广阔河滩，有明显横比降。

洪水时淹没河滩，过水断面突然增大导致流速骤降。

流域面积一般较大，流速2-3M/S ，水流平顺。

（分为四种类型河段：顺直微弯型、弯曲型、分汊型、散乱型）
9. 掌握径流形成过程，洪水过程的表达，熟悉影响径流的主要因素。

①径流形成过程：物理过程、四个阶段同时交错进行（降雨过程、流域蓄渗过程坡面漫流过程、河槽集流过程）径流大小用流量和水位表示（流量过程线、水位过程线）。

②洪水过程的表达：一次洪水过程用历时、峰值（流量、水位）和径流量三个水文因素反应特征。

（同一洪峰的最高水位稍迟于最大流量）
③影响径流的主要因素：气候因素、下垫面因素、人类活动因素。

10. 熟悉我国河流补给类型。

雨源（与径流量变化一致）、雨雪源（每年两次汛期）、冰雪源（融雪冰川）。

11. 流量测试计算中，在垂线上哪些位置对流速测试（5点法，3点法）
五点法：)233(10
10.18.06.02.00.0v v v v v v m ++++=
三点法：)(318.06.02.0v v v v m ++= 水面，水地
12. 水文资料的来源有哪些？
水文站观测资料、洪水调查资料（谢才-曼宁公式2
132i h m v ）、文献考证资料。

包含计算：
13. 水文现象的特点。

周期性、地区性、不重复性（偶然性）
14. 成因分淅法、地区归纳法、数量统计法。

水文现象的分析方法。

成因分析法：研究水文现象的物理成因及同自然因素之间的相互关系。

地区归纳法：根据地区性特点，寻求水文现象、因素区域性分布规律。

数量统计法：考虑不重复性特点，根据概率论对实测资料统计分析，寻求现象、因素的统计规律，预估未来可能发生的水文现象。

15. 考证期与重现期有何区别？确定历史洪水调查的考证期及的重现期。

（计算）
① 考证期是指文献考证的最远年份至实际调查的年限。

重现期是指该现象最可
能出现的平均时间间隔。

②重现期：P T 1= %1001
⨯+=n m P 16. 中值、众值、均值（比较与计算）密度曲线图的正偏态/负/正态等情况下的比
较。

正偏态：中值<众值<均值 x x x
<< ˆ 负偏态：均值<众值<中值 x
x x ˆ<< 正 态：中值<均值<众值 x x x
<<ˆ 17. 统计参数（均值、变差系数、偏差系数）与密度曲线、频率曲线之间的关系。

关系图呈现什么关系变化？
变差系数：
偏差系数：
① 均值：密度曲线位置变化（越大，曲线中性轴右移）
变差系数：密度曲线高矮变化（越大，曲线越矮）
偏差系数：密度曲线偏斜情况（越大，曲线越向左边倾斜）
②均值：频率曲线的位置高低（越大，曲线越高）
变差系数：频率曲线的陡坦程度（越大，曲线越陡）
偏差系数：频率曲线的曲率大小（越大，曲率越大）
18. P earson Ⅲ 曲线绘制中如何建立坐标体系？如何计算设计流量？（计算）
① 曲线为密度曲线，根据三个统计参数来确定曲线及函数。

（以众值或实际原
点作原点） P(%)
② 计算水文系列统计参数：313
121)3()1(1
)1(1v
n i i s n i i
v i i n C n K C n K C Q n Q --=--=
∑=∑∑=== 按照Q C Q v p )1(+Φ=计算各个指定频率流量值，列表
再按照上式列式计算指定频率的流量值。

（Φ值查表）
19. 耿贝尔曲线如何计算？
采用指数型分布计算，运用到均值、均方差、λpn 参数、随机变量的公式。

20. 什么抽样误差？如何减少？
①来源：水文资料的观测、整编和计算过程；利用样本推算总体的参数值而引起；统计方法造成。

②措施：延长观测年限、增大样本容量、增强样本的代表性……
21. 在我国桥梁水文分析中，利用相关分析进行资料数据的插补和延长。

如何进行
插补及延长？（计算）相关分析。

Φ
Kp Qp(m ³/s)
22.设计洪水频率？设计流量？设计流速。

设计洪水频率：国家技术标准规定。

设计流量：采用某一设计洪水频率，推算相应洪水的洪峰流量。

设计流速：设计流量通过时桥位断面的河槽平均流速。

设计水位：桥位计算断面上能过设计流量相应的水位。

23. 适线法确定设计洪水流量的步骤？
①将已知的随机变量系列按大小递减顺序排列，计算各变量的经验频率，绘出经验频率点群，必要时目估绘经验频率曲线。

②应用矩法公式计算均值Q 和变差系数C v ，并假定Cs=mC v ，在我国一般取m=2-4，绘出理论频率曲线。

③观察理论频率曲线和经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数，调整到符合的最好为止，即可确定统计参数的采用值及理论频率曲线。

（主要调整C s ，选取m 值）
24. 什么是特大值的处理？为什么要进行特大值处理？如何进行（计算第一种方
法）处理？包括不连续系统的统计参数计算。

①在统计计算中，特大值的出现时不连续的，不能与其他数值同等对待，需要进行适当的处理或调整，即所谓的特大值的处理。

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，增强系列的代表性，减少各参数数值的抽样误差，提高计算结果的稳定性和可靠性。

③调查期N 年中的前a 项特大洪水流量，序位为M （M=1,2,…，a ）的经验频率为：%1001⨯+=N M P M ；实测洪水流量系列中包含L 个特大值，经验频率为：%1001
⨯++=n L m P m 。

④不连续系统统计参数计算：
∑∑∑∑+==+==---+-+=--+=n l i i a j j v n l i i a j j Q Q l n a N Q Q N C Q l n a N Q N Q 12211
1])1()1([11(1
25.试分析桥位河段水流图示。

在假定及实验基础上，对缓流（Fr<1）提出简化的水流图式。

断面①开始壅高，断面②达到最高壅水高度，断面③’（有导流堤的则到桥位中线③）处水面最窄、流速最大，成为收缩断面，断面④恢复天然状态。

壅水范围内，水流流速减少，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，且收缩断面处的河床冲刷最严重。

26.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。

①冲刷系数：冲刷后和冲刷前的桥下过水面积之比。

②假定：桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停
止。

③适用于细颗粒、均匀的沙质河床、平原稳定型河床。

27.桥梁布设原则，如标准跨径，地形地势确定桥型等。

28. 桥面高程如何确定？包含的因素，如何去计算这些因素的值（密水、？？？？）？通航净空确定，不通航和通航的桥面高程计算式？（计算） ①桥面中心线上最低点的高程即桥面高程。

② 包含因素：壅水、波浪、水拱、河湾凹岸水面超高及河床淤积等。

桥前最大壅水高度：)1(5.0112
1.05.0)
(225
.050
02
02
-'+'=
-=
-=
-=∆-c
M M
M M
M
N m y M m y N v v d v v v v K g
v K v v g
K K Z
桥下壅水高度∆Z’根据洪水情势和土质易冲程度查表取值。

壅水曲线：
z
z
iL z i
z L A A ∆∆-=∆∆=
2
)21(2
波浪高度：一般通过调查确定。

计算桥面高程时，以桥位静水面以上，波浪高度的三分之二计入。

行进波在墩前受阻，还应计入波高增大。

（规范计算见书上124面）
路堤（导流堤）边坡处的波浪爬高：20h R K K h v e ∆=∆ 斜向波浪爬高：e e h h 3
sin 21β
+='（边坡系数m>1或α<45°、斜向角度β≥30°时）
河湾水位超高值：gR
B v h 2=∆
急流河槽中桥墩的水流冲击高度（Fr>）：
5.0
2
2
5.1
]
)
2
16
[(
5.0h
g
v
h
h
h
d
-
+
=
∆
③桥面最低高程的确定：
不通航河段：
按流冰水位计算）
设计洪水位计算）
(
(
min
min
D
j
SB
D
j
s
h
h
H
H
h
h
h
H
H
∆
+
∆
+
=
∆
+
∆
+
∆
+
=∑
通航河流：
D
M
tn
h
H
H∆
+
+
=
min
H
跨越海域水面的桥梁：通航净空高度由船舶空载时船舶水面以上的高度及安全富余高度（~米）组成。

计算实例：
29.桥梁墩台冲刷三部分？如何综合考虑各种冲刷带来得影响。

自然（演变）冲刷、一般冲刷、局部冲刷。

三种冲刷叠加作为墩台的最大冲刷深度，作为确定墩台基础埋置深度的依据。

30.悬移质，推移质，床沙概念，对河相的影响是什么？（比如：对桥梁冲刷起作
用的颗粒类型？）
①悬移质：在一定水力作用下，泥沙处于运动状态，颗粒较细的泥沙被水流中
国的紊流漩涡带起，悬浮于水中向下游运动。

推移质：颗粒稍大的泥沙，在床面上上滚动、滑动或跳跃着间歇性的向下游移动，前进速度远小于水流流速。

床沙：比推移质更大的泥沙，下沉到河床床面静止不动。

②推移质和床沙会引起河床变形；悬移质对长河段的河床演变才起主要作用。

31. 起动的水流结构和受力分析。

推移力、上举力、重力、颗粒摩擦力
32. 起冲流速； 起动流速V 0概念，起动流速计算公式所表达的意义，起动流速与粒径之间的关系。

①起动流速：床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥沙开始运动时的水流垂线平均流速。

②14
.05.072
.00)()1000000605
.029(d h d h d v ++=（h ：水深；d ：粒径） 推动力和阻力相等时：2
.05.0475
.00])7.0(1.143.0[h d
d v ε-+ (ε:孔隙率，自然淤积稳定
孔隙率为
（括号内第一项反映重力对起动的抗拒，第二项是黏结力对起动的抗拒） 对于大颗粒泥沙：36.014.0039.5d h v =
③起动流速有一个最小值，该值右侧起动流速以克服重力为主，随粒径增大而增大；该值左侧，以克服黏结力为主，随粒径减小而增大。

33.了解表征三种颗粒类型的河床现象和指标。

（砂波运动、输砂率、含沙量/？沙
能力，河床粗化）。

推移质的河床现象及指标：沙波运动；推移质输沙率
悬移质：挟沙能力；含沙量
河床的粗化
34.什么是副流，其分类，作用？与主流有何区别？在桥梁设计中如何考虑副流的
影响？
从属主流而存在的旋转流动的水流是副流。

分为回流、滚流、螺旋流。

区别：是一种位置和旋转中心相对稳定的、明显的、大尺度的高速旋涡或环流。

副流的存在是河床冲淤变形的直接原因。

35.影响河床演变的主要自然因素？
上游来水条件，流量的大小和变化；上游来沙条件，上游来沙量及粒径组成；
河床地质，土质条件，河床比降为河床演变提供了边界条件。

36.输沙平衡原理，动床冲刷，清水冲刷，冲止流速原理
输沙平衡原理：冲刷发生后，水深和桥下过水断面逐渐增大，桥下流速逐渐减小，水流挟沙能力也逐渐降低，桥下冲刷随之减缓。

最终，上游来沙量和桥下输沙量趋向平衡，冲刷停止，达到最大冲刷深度。

动床冲刷：输沙不平衡引起的冲刷
清水冲刷：一般流速小于床沙起动流速，无推移质运动，冲刷后没有上游来沙的补偿。

冲止流速原理：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，冲刷即停止。

37.掌握局部冲刷机理，绕流图示。

水流在桥墩两边绕流，形成十分复杂的，以绕流漩涡体系为主的绕流结构。

38.冲刷深度与行进流速之间的关系。

下端（清水冲刷，v<v0）较陡，上端（动床冲刷，v>v0）较缓的一条连续的下
凹曲线。

39. 掌握桥台绕流的水流结构。

主流区、下游回流区、上游滞流区
40. 桥墩最低冲刷线如何确定？计算表达式。

桥墩最低冲刷线=设计水位-一般冲刷后的最大水深-桥墩局部冲刷深度
b p s h h H H --=min
41. 调治构造物包括哪些设施？在河流中分布位置？有什么作用？
包括导流堤、丁坝及其他桥头防护工程。

用来调节水流，使水流均匀顺畅的流过桥孔，防止桥下断面和上下游附近的河床、河岸发生不利变形。

42.小桥按照下游天然水深的分类？
自由式出流（h t≤）淹没式出流（h t>）
43.大中桥与小桥孔径计算不同点?
大中桥采用天然河槽平均流速，小桥采用适当的容许流速作为设计流速。

44.小桥和涵洞的选择原则。

主要根据设计流量、路堤高度、河床纵坡以及建筑材料确定。

常年有水但流量少，或季节性水流且漂浮物和上游泥沙运动较少，路堤高度能够满足壅水高度和宣泄设计流量要求时，宜采用涵洞。

当设计流量较大，或河道漂浮物和泥沙运动较多，或河沟地处陡峭并填土过高时，应采用小桥。

45.掌握涵洞分类，特点及工程适用性。

根据洞身构造形式分类：
圆管涵：孔径~，最小填土厚50cm，受力情况良好，圬工数量小，造价低，多孔不宜超三孔。

盖板涵：适用于低路基地段，一般作明涵。

小跨径，石盖板；大跨径，钢筋混凝土盖板。

拱涵：一般超载潜力大，养护费用低，便于就地取材。

箱涵：适用于软土地基，但施工困难，造价高，一般不采用，高速常用。

倒虹吸管：填土不高，两侧水深高于路基高度或浅路堑处。

46.熟悉涵洞洞口形式选择，常见的八字翼墙、一字翼墙等。

根据涵洞类型、洞口地形和地质条件、水流特征等选择。

八字翼墙：适用于平坦顺直、河沟较宽、纵断面高差变化不大的河沟和孔径有一定压缩的情况。

（水力条件较好，工程量小，施工简单，经济）
一字墙护坡洞口：构造简单，工程量小。

适用于边坡规则的人工渠道或在窄而深，河床纵断面变化不大的天然河沟上采用。

跌水井式洞口：为了消能和沉淀泥沙时采用。

流线型洞口：将进水口端节升高，立面上形成流线形，多用于盖板涵和拱涵。

斜交涵洞洞口：涵洞与路线斜交时，布置有两种方法正做或斜做，斜做较美观，泄流条件好，采用多。

47.桥位勘测包括内容？熟悉桥位方案选择（结合第7题）
内容：①技术准备工作②外业工作（桥位选择，水文调差测量，桥位测量，地质勘察）③内业工作（水文水力计算，测量资料整编，地质资料整编）
桥位的选择：①山区峡谷河段：桥孔不得压缩水流，尽量一孔跨过；②山区开阔河段：选在河槽稳定，流速缓和处；③平原顺直微弯段：选在河槽和河床走向一致，河槽流量较大处。

48.定床模型，动床模型适用
定床模型：用于桥位选址，调治构造物的布置上；
动床模型：研究冲淤变形。

49.模型和原型之间服从哪些相似？
几何、动力、运动相似。