桥涵水文课件1河流概论共41页
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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）
第九章 河流概论 水力学与桥涵水文(第二版) 教学课件(共33张PPT)
重现性是与之关系密切的气候因素受到地球 自转、公转及其他天体运动制约的结果，因
6
而具有年、季、日及第六页，多共33页。年的周期性变化规律。
9-1 水文(shu水ǐw力é学n与)现桥涵象水的文特叶镇性国 彭及文波 编研著 究方法
相似性，即地理位置相近、气候因素与地理条件相 似的河流或河段，其水文现象特性亦相似。
第十六页，共33页。
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
9-2 河流(héliú)及流域
河流的流域
汇水区域(qūyù)：河流 某断面以上的集水区域 (qūyù) 。
流域：河口断面以上的 集水区域(qūyù) 。
分水线〔或分水岭〕： 流域的边界线。
流域面积：流域分水线
所包围区域(qūyù)的平
彭文波编著水力学与桥涵水文2393河川径流图98彭文波编著水力学与桥涵水文2493河川径流流域的地形土壤地质植被湖泊等自然地理因素彭文波编著水力学与桥涵水文2593河川径流彭文波编著水力学与桥涵水文2694河川水文资料的收集与整理方法彭文波编著水力学与桥涵水文2794河川水文资料的收集与整理方法旋杯式流速仪旋浆式流速仪浮标彭文波编著水力学与桥涵水文2894河川水文资料的收集与整理方法彭文波编著水力学与桥涵水文2994河川水文资料的收集与整理方法以测速垂线将测流断面划分成若干部分计算各部分的过水面积
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
9-2 河流(héliú)及流域
L l
〔9-1〕
河流纵比降——任意河段，深泓线上单位长度内两端 〔水面或河底(hé dǐ)〕的平均高差称为比降。
J z1 z2 z LL
〔9-3〕
J ( z 0 z 1 ) L 1 ( z 1 z 2 ) L 2 L 2 ( z n 1 z n ) L n 2 z 0 L 〔9-4〕
6
而具有年、季、日及第六页，多共33页。年的周期性变化规律。
9-1 水文(shu水ǐw力é学n与)现桥涵象水的文特叶镇性国 彭及文波 编研著 究方法
相似性，即地理位置相近、气候因素与地理条件相 似的河流或河段，其水文现象特性亦相似。
第十六页，共33页。
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
9-2 河流(héliú)及流域
河流的流域
汇水区域(qūyù)：河流 某断面以上的集水区域 (qūyù) 。
流域：河口断面以上的 集水区域(qūyù) 。
分水线〔或分水岭〕： 流域的边界线。
流域面积：流域分水线
所包围区域(qūyù)的平
彭文波编著水力学与桥涵水文2393河川径流图98彭文波编著水力学与桥涵水文2493河川径流流域的地形土壤地质植被湖泊等自然地理因素彭文波编著水力学与桥涵水文2593河川径流彭文波编著水力学与桥涵水文2694河川水文资料的收集与整理方法彭文波编著水力学与桥涵水文2794河川水文资料的收集与整理方法旋杯式流速仪旋浆式流速仪浮标彭文波编著水力学与桥涵水文2894河川水文资料的收集与整理方法彭文波编著水力学与桥涵水文2994河川水文资料的收集与整理方法以测速垂线将测流断面划分成若干部分计算各部分的过水面积
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
9-2 河流(héliú)及流域
L l
〔9-1〕
河流纵比降——任意河段，深泓线上单位长度内两端 〔水面或河底(hé dǐ)〕的平均高差称为比降。
J z1 z2 z LL
〔9-3〕
J ( z 0 z 1 ) L 1 ( z 1 z 2 ) L 2 L 2 ( z n 1 z n ) L n 2 z 0 L 〔9-4〕
桥涵水文-第1章 河流概论
桥涵水文
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法
四、桥涵水文的研究方法
水文现象的数值变化及其变化过程受到许多复杂因素 的影响， 的影响 ， 难以获得物理关系的简单数学模型来用以求 解 ， 也不可能从水文现象的实测记录中找到确定的物理 关系， 关系 ， 只能从实测记录中透过现象看本质， 只能从实测记录中透过现象看本质 ， 寻找其发生 的统计规律， 的统计规律 ， 并用概率大小来预示各类水文现象的再现 可能性。 可能性。
桥涵水文
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法
桥涵水文
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法
影响径流的主要因素
气象气候因素
下垫面因素
降水
蒸发
地形
土壤和地质
人类活动 人类活动
农业措施 农业措施
植被和湖沼
林牧业措施 林牧业措施
流域形状 和面积
水利措施 水利措施
桥涵水文
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法
第一章 河流概论
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文 的研究方法 第二节 第三节 第四节 河流形态与河流水情 河流的泥沙运动与河床演变 河段分类
桥涵水文
第一节 河川水文现象的特点与桥涵 水文的研究方法
桥涵水文
第一节 河川水文现象的特点与桥涵水文的研究方法
一、水的分布与循环
1.水的分布 地球总的表面积为： 地球总的表面积为：5.09亿 5.09亿km2 海洋： 3.61亿 海洋 ：3.61 亿km2 陆地： 陆地：1.48亿 1.48亿km2 地球上水的存在状态： 地面水、 地下水、 地球上水的存在状态 ：地面水 、地下水 、空中水
流域的分水线和出口断面所包围的面积， 流域的分水线和出口断面所包围的面积，称为流域面 称为流域面 积，或称为集水面积 或称为集水面积（ 集水面积（km2）
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。
哈工大桥涵水文第一章课件1
X V1 Y Z V2 X Y Z V2 V1 Y Z V
多年观测发现，流域内的旱、涝存在一定的周期交替现象，有
1 V 0 n
第一章
河川径流
三、河段分类
1、根据流域地形特点分类：
①山区河段
②平原河段
第一章
河川径流
平原河流按平面形状及演变过程可分为： ①顺直微弯型（边滩平移型）河段：
河川径流量：某一时段流经河口或河流某断面的河水总量(水体体积)。 洪水径流量：洪水径流多来源于暴雨汇集。 枯水径流量：枯水径流多来自地下径流。
从交通土建或水利工程角度说，出口断面常指拟建桥、涵、堰、闸或水文站等所 在的断面
第一章
河川径流
1、河川径流的形成过程 径流形成过程：流域内自降水开始到汇集的雨水流过出口断面的全过程， 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(常用单位为mm/min，mm/h)。 按定义，有
第一章
河川径流
§1-2
河川径流的形成
一、径流形成的过程：
1、降水过程； 2、流域蓄渗过程； 3、坡面漫流过程； 4、河槽集流过程
第一章
河川径流
径流形成过程图示：
第一章
河川径流
一、河川径流的形成过程及影响因素 河川径流：地面径流和地下径流汇入河槽并沿河槽流动的水流。
第一章 河川径流
本章要求：掌握河川径流的基本知识，并能对其中的基本概念归纳出正确的定义