桥涵水文课件第八章
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桥涵水文 调治构造物
第一节 调治构造物 三、丁 坝
• 丁坝在平面上的方向：淹没式丁坝一般 斜向上游（为上挑），坝轴线与水流方 向的交角约100°～105°；如果斜向下 游，则漫过坝顶的水流将向丁坝根部集 中，造成剧烈冲刷而冲走丁坝间的泥沙。 在凸岸且流速较小时，可布置成正挑丁 坝。非淹没式丁坝一般斜向下游（为下 挑），坝轴线与水流方向的交角约 60°～75°；对于凸岸且流速不大时， 可以布置为正挑丁坝。有关坝与坝的间 距、坝根的处理等具体设计问题不在此
第八章 调治构造物
第一节 调治构造物
• 调治构造物的主要作用是使桥孔均匀顺 畅地排水输沙，减小桥位附近河床和河 岸的不利变形，抵抗水流对路基边坡的 冲刷，保护桥梁和引道路堤的正常使用 以及桥位附近农田、城镇免遭洪水危害。
第一节 调治构造物
• 调治构造物按其对水流的作用可分为三类。 导流构造物，主要有导流堤、梨形堤和锥坡 体等。具体选用见表8-1。挑流构造物，为 各种形式的坝，主要有丁坝、顺坝和格坝等。 防护构造物主要有各种护岸、护坡和护基等 工程。各类调治构造物既可单独设置，也可 以联合设置。在河流的滩地上，还可采用植 树造林等生物措施来配合或替代工程调治构 造物。
第一节 调治构造物
• 各种调治构造物的布置形式、设计尺寸， 均应结合河流特性、水文、地形、工程 地质、通航要求和地方水利设施等综合 考虑。情况复杂时应进行水工模型试验 加以论证确定。本节仅介绍常见调治构 造物布设的基本知识，具体设计要求可 见《公路工程水文勘测设计规范》和有 关书籍资料。
第一节 调治构造物 导流构造物的选用 表8-1
图8-6 各种坝示意图
第一节 调治构造物 一、顺坝与格坝
• 顺坝常与水流平行，直接布置在导治线 上以防护河岸。顺坝一般为淹没式坝顶 与中水位大致相平，上游端嵌入河岸， 下游开口，以渲泄坝后水流。设于弯道 段的顺坝，应有足够的长度，并随流势 呈弯曲形。 • 格坝常配合顺坝使用，当顺坝较长，且 与河岸间距较大时，可在顺坝与河岸之 间设置一道或几道格坝加以支撑，并促 以坝间淤积，防止坡或河滩受冲刷。格 坝一端与顺坝正交或略斜交，格坝的间
水力学与桥涵水文总复习PPT课件
水静力学
第一节静水压强及其特性
掌握静水压强的概念、特
第二节重力作用下水静力学基本 征及分布规律；掌握水
方程 第三节静水压强的测量
第四节静水压强分布图
静力学基本方程。 掌握平面静水压强的绘制
方法；掌握矩形受压面
第五节作用于平面上的静水总压 力
静水总压力的计算方法。
第六节作用于曲面上的静水总压 力
了解曲面静水总压力计 算的特点。
Q
1
12
Ai 2 R 3
n
A h0 b
代入得 h=2.34m
R h0 b b 2h0
hK1
3
Q 2
gb2
=0.5m＜h=2.34m，故为缓流。
第27页/共28页
（求Fr小于1亦可）
感谢观看！
第28页/共28页
第七节浮力、浮体及浮体的稳定
第1页/共28页
第三章水动力学基本定律
第一节描述液体运动的两种方 掌握流线、迹线，元流、
法；第二节基本概念
总流，流量，断面平均
第三节液体运动的分类
流速等基本概念；了解
第四节连续性方程
液体运动的分类。
第五节理想液体的运动微分方 掌握恒定总流的连续性方
程
程；掌握实际液体恒定
• 掌握桥孔长度和桥面高程的概念及确定方法
• 1.什么是桥孔长度？目前有哪几种计算方法？2.如 何确定通航河段的桥位标高？
第13页/共28页
第七章桥梁墩台的冲刷
• 第一节河流泥沙运动； • 第二节河床演变； • 第三节一般冲刷 • 第四节局部冲刷
• 掌握有关河床冲刷及演变的基本概念； • 掌握一般冲刷计算公式建立的原理及计算方法 • 局部冲刷形成机理和冲刷深度的计算方法； • 如何确定桥下最低冲刷线的标高？
第一节静水压强及其特性
掌握静水压强的概念、特
第二节重力作用下水静力学基本 征及分布规律；掌握水
方程 第三节静水压强的测量
第四节静水压强分布图
静力学基本方程。 掌握平面静水压强的绘制
方法；掌握矩形受压面
第五节作用于平面上的静水总压 力
静水总压力的计算方法。
第六节作用于曲面上的静水总压 力
了解曲面静水总压力计 算的特点。
Q
1
12
Ai 2 R 3
n
A h0 b
代入得 h=2.34m
R h0 b b 2h0
hK1
3
Q 2
gb2
=0.5m＜h=2.34m，故为缓流。
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（求Fr小于1亦可）
感谢观看！
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第七节浮力、浮体及浮体的稳定
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第三章水动力学基本定律
第一节描述液体运动的两种方 掌握流线、迹线，元流、
法；第二节基本概念
总流，流量，断面平均
第三节液体运动的分类
流速等基本概念；了解
第四节连续性方程
液体运动的分类。
第五节理想液体的运动微分方 掌握恒定总流的连续性方
程
程；掌握实际液体恒定
• 掌握桥孔长度和桥面高程的概念及确定方法
• 1.什么是桥孔长度？目前有哪几种计算方法？2.如 何确定通航河段的桥位标高？
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第七章桥梁墩台的冲刷
• 第一节河流泥沙运动； • 第二节河床演变； • 第三节一般冲刷 • 第四节局部冲刷
• 掌握有关河床冲刷及演变的基本概念； • 掌握一般冲刷计算公式建立的原理及计算方法 • 局部冲刷形成机理和冲刷深度的计算方法； • 如何确定桥下最低冲刷线的标高？
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）
水力学与桥涵水文绪论课件
c 、粘度
1）μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa·s”。
动力黏度是液体黏性大小的度量，μ值越大，液体越
粘，流动性越差。
2）ν是运动粘度：粘度μ与密度ρ的比值为液体的
运动粘度ν。
单位：m2/s
d 、无黏性液体：指无粘性即μ=0的液体。
例1-1一底面积为40cm×45cm，高1cm的木块，质量 为5kg，沿着涂有润滑油的斜面等速向下运动。已知速 度v=1m/s，δ=1mm，求润滑油的动力粘度系数。
若液体的原体积为V，压强增加dP后，体积变化为 dV，则压缩系数为：
dV /V 1 dV
dP V dP
由于液体受压体积减小，dP与dV异号，以使к为正 值；其值愈大，愈容易压缩。к的单位是“1/Pa”。
根据增压前后质量无变化
dm d(V ) dV Vd 0
得
dV d V
1 d dP
施工阶段，对施工期间的水文情况有所了解。
中小桥梁及涵洞工程：因施工期限较短，一般尽量安 排在枯水期间施工；
大桥和特大桥工程：施工期限较长，在安排水中桥墩 基础及水下墩身施工时，一方面，为了确定临时性建 筑物（如围堰）的尺寸，必须预先估计整个施工期间 的天然来水情况，需要通过对多年年内水文变化过程 的分析计算来解决；另一方面，为了安排施工的日常 工作，必须了解近期内更为确切的来水情况，需要进 行水文预报。
抽象（近似），提出合理的理论模型，对其根据机械 运动的普遍规律，建立控制液体运动的闭合方程组， 将原来的具体流动问题转化为数学问题，在相应的边 界条件和初始条件下求解。 关键：提出理论模型，并能运用数学方法求出理论结 果，达到揭示液体运动规律的目的。
主要定理： （1）质量守恒定律：
（2）动量守恒定律：
桥涵水文课件第八章__调治构造物
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 21世纪交通版高等学校教材
桥涵水文（第四版）
第八章 调治构造物
高冬光 李家春
王亚玲 编著 李朋丽 课件编制
高冬光校审
人民交通出版社
调治构造物
z
z
z
调治构造物是水毁防治工程结构物，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；或者引导水流、 调整水流结构，减少洪水对公路的冲刷。 调治构造物是桥梁工程的重要组成部分， 有时也是路基冲刷防护的手段，主要包括各 种形式的导流堤、丁坝及其他桥头防护工程。 在路基水毁防治中常见的有浸水挡土墙、护 坦等及其组合形式。
丁坝群防护边坡坡脚
使用一段时间后，个别丁坝的混凝土罩面已冲毁， 引起丁坝坝头损坏
丁坝对护坡与挡土墙坡脚的冲刷防护
丁坝汛期的挑流护岸作用
铁丝石笼丁坝罩面后
汛期丁坝对沿河公路的防护
丁坝群防护
挡土墙基础淘空
迎水面冲刷导致丁坝倾覆、断裂
丁坝坝头冲刷
hs = 1.95Fr
z
0.20
Az
0.50
丁坝布设应注意下列问题（续）
z
z z
视河岸土质及水流等情况，可将坝根嵌入河岸 3~5 m，或加固坝根上游河岸8~10 m，下游河 岸12~15 m。 严禁在泥石流沟上布设挑水丁坝。 若需要防护的路堤或河岸较长，可采用数个丁 坝组成的丁坝群，进行水流调治和河岸防护。 将各个坝头的连线设计成一条平滑的曲线或直 线，称为导治线。导治线是设计的水边线或弯 道凹岸的深泓浅。导治线两端应与河岸平顺连 接。
丁坝还分为漫水与不漫水
z
z
z
根据坝顶高程和设计洪水位的相对位置，可分为漫水丁 坝和不漫水丁坝两类。坝顶高程高于设计洪水位，称为 不漫水丁坝，挑水能力强，相应地坝头冲刷也严重。坝 顶高程低于设计洪水位的丁坝，称为漫水丁坝或淹没式 丁坝。 漫水丁坝的坝顶高程常取在相当于常水位或平均洪水 位上下。这样，洪水位时为漫水丁坝，常水位及枯水位 时为不漫水丁坝；除洪水期以外的大部分时间，丁坝工 作在不漫水丁坝状态，有较大的调治水流和稳定河床的 作用；大洪水期间，丁坝坝顶淹没，不会过多阻挡水 流，避免坝头过深冲刷。 被淹没的丁坝之间，河底流速仍然很小，仍可发挥其护 岸作用。桥头防护和沿河路基防护，漫水丁坝及漫路堤成一定角度，伸入水 中的构造物。丁坝将水流挑离河岸或路堤，使 坝下游的河岸或路堤，免受冲刷，形成有利的 水流结构和河床变形。特别是在河流弯道凹岸 的一侧，将水流挑离路基边坡、桥头引道或河 岸，使泥沙在坝后淤积，形成新的水边线，达 到对凹岸路堤及桥台防护的目的。
桥涵水文（第四版）
第八章 调治构造物
高冬光 李家春
王亚玲 编著 李朋丽 课件编制
高冬光校审
人民交通出版社
调治构造物
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调治构造物是水毁防治工程结构物，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；或者引导水流、 调整水流结构，减少洪水对公路的冲刷。 调治构造物是桥梁工程的重要组成部分， 有时也是路基冲刷防护的手段，主要包括各 种形式的导流堤、丁坝及其他桥头防护工程。 在路基水毁防治中常见的有浸水挡土墙、护 坦等及其组合形式。
丁坝群防护边坡坡脚
使用一段时间后，个别丁坝的混凝土罩面已冲毁， 引起丁坝坝头损坏
丁坝对护坡与挡土墙坡脚的冲刷防护
丁坝汛期的挑流护岸作用
铁丝石笼丁坝罩面后
汛期丁坝对沿河公路的防护
丁坝群防护
挡土墙基础淘空
迎水面冲刷导致丁坝倾覆、断裂
丁坝坝头冲刷
hs = 1.95Fr
z
0.20
Az
0.50
丁坝布设应注意下列问题（续）
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z z
视河岸土质及水流等情况，可将坝根嵌入河岸 3~5 m，或加固坝根上游河岸8~10 m，下游河 岸12~15 m。 严禁在泥石流沟上布设挑水丁坝。 若需要防护的路堤或河岸较长，可采用数个丁 坝组成的丁坝群，进行水流调治和河岸防护。 将各个坝头的连线设计成一条平滑的曲线或直 线，称为导治线。导治线是设计的水边线或弯 道凹岸的深泓浅。导治线两端应与河岸平顺连 接。
丁坝还分为漫水与不漫水
z
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根据坝顶高程和设计洪水位的相对位置，可分为漫水丁 坝和不漫水丁坝两类。坝顶高程高于设计洪水位，称为 不漫水丁坝，挑水能力强，相应地坝头冲刷也严重。坝 顶高程低于设计洪水位的丁坝，称为漫水丁坝或淹没式 丁坝。 漫水丁坝的坝顶高程常取在相当于常水位或平均洪水 位上下。这样，洪水位时为漫水丁坝，常水位及枯水位 时为不漫水丁坝；除洪水期以外的大部分时间，丁坝工 作在不漫水丁坝状态，有较大的调治水流和稳定河床的 作用；大洪水期间，丁坝坝顶淹没，不会过多阻挡水 流，避免坝头过深冲刷。 被淹没的丁坝之间，河底流速仍然很小，仍可发挥其护 岸作用。桥头防护和沿河路基防护，漫水丁坝及漫路堤成一定角度，伸入水 中的构造物。丁坝将水流挑离河岸或路堤，使 坝下游的河岸或路堤，免受冲刷，形成有利的 水流结构和河床变形。特别是在河流弯道凹岸 的一侧，将水流挑离路基边坡、桥头引道或河 岸，使泥沙在坝后淤积，形成新的水边线，达 到对凹岸路堤及桥台防护的目的。
中南大学桥涵水文课件
§0.8
中南大学桥涵水文研究工作
8.1《--铁路局山洪水害预警系统》简介
预警：洪峰流量 梁底、基础、桥头路堤、 洪峰到达时间
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8.2 铁路桥涵水文检定检算系统
作用：检算既有铁路桥涵的抗洪能力，检定出有问题的桥涵。 特色：收集了全国的雨量等水文资料 使用：正在被全国各铁路单位使用
§0.5
前言
桥梁有悠久的历史。 河北赵县赵州桥（拱） 605年 隋 李春 空腹圆弧石拱，净跨37.02m，矢 高7.218m，宽9m Ø 福建泉州万安桥（洛阳桥） 1053-59年 834m，47孔，石梁、牡蛎胶固基础 Ø 广东潮州湘子桥（广济桥） 始建1169年，517.95m，19孔，石梁、木梁石拱多 种形式，18条浮船组成的97.3m的开合式浮桥为世界 之最
桥梁人员现状
1 重结构设计 ---容易（多作） 汽车压垮桥？ 列车压垮桥？
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2 轻桥涵水文设计 困难（不作？） 水毁桥梁——不管
3 毕业就业： 设计、科研、施工、维护
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Ø
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河北赵州桥
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福建泉州万安桥（洛阳桥）
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2009年7月17日： 四川震灾区遭强降雨袭击 宝成铁路受阻
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
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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》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。
哈工大桥涵水文第八章(调治构造物)
第七章
调治构造物
一、调治构造物的类型
调治构造物按其对水流的作用可分为三类： 调治构造物按其对水流的作用可分为三类： 导流构造物：主要有导流堤、梨形堤、锥坡体等；作用： 1、导流构造物：主要有导流堤、梨形堤、锥坡体等；作用： 挑流构造物：有各种形式的丁坝、挑水坝等；作用： 2、挑流构造物：有各种形式的丁坝、挑水坝等；作用： 底流调治构造物：主要有拦沙横坝、挑坎、顺水坝和潜坝；作用：拦沙、导流、 3、底流调治构造物：主要有拦沙横坝、挑坎、顺水坝和潜坝；作用：拦沙、导流、护岸
H
min
= H
s
+ ∆ Z + he +
∑
∆ h + 0 . 25
五、导流堤端部的局部冲刷
L h s = 3 . 37 B
0 . 42
Fr0 .38 hC m
第七章
调治构造物
六、导流堤类型选择及布设 当河滩路堤单侧阻断流量占总流量的15 以上， 15% ① 当河滩路堤单侧阻断流量占总流量的 15% 以上， 或双侧阻断流量占总流量 25%以上时，应设导流堤。曲线形导流堤可使水流平顺压缩，有较好效果。 的 25% 以上时， 应设导流堤 。曲线形导流堤可使水流平顺压缩 ，有较好效果 。 直线形导流堤可使水流逼向对岸，但堤旁水流压缩大， 直线形导流堤可使水流逼向对岸，但堤旁水流压缩大，常形成回流区并发生 泥沙淤积现象 当河槽两侧有对称河滩分布时，可在两侧桥头布设对称的曲线形导流堤， ②当河槽两侧有对称河滩分布时，可在两侧桥头布设对称的曲线形导流堤， 以使桥下滩地冲刷后扩展至全桥，与河槽连成一片，促使桥下水深均匀化。 以使桥下滩地冲刷后扩展至全桥，与河槽连成一片，促使桥下水深均匀化。
第七章
调治构造物
调治构造物
一、调治构造物的类型
调治构造物按其对水流的作用可分为三类： 调治构造物按其对水流的作用可分为三类： 导流构造物：主要有导流堤、梨形堤、锥坡体等；作用： 1、导流构造物：主要有导流堤、梨形堤、锥坡体等；作用： 挑流构造物：有各种形式的丁坝、挑水坝等；作用： 2、挑流构造物：有各种形式的丁坝、挑水坝等；作用： 底流调治构造物：主要有拦沙横坝、挑坎、顺水坝和潜坝；作用：拦沙、导流、 3、底流调治构造物：主要有拦沙横坝、挑坎、顺水坝和潜坝；作用：拦沙、导流、护岸
H
min
= H
s
+ ∆ Z + he +
∑
∆ h + 0 . 25
五、导流堤端部的局部冲刷
L h s = 3 . 37 B
0 . 42
Fr0 .38 hC m
第七章
调治构造物
六、导流堤类型选择及布设 当河滩路堤单侧阻断流量占总流量的15 以上， 15% ① 当河滩路堤单侧阻断流量占总流量的 15% 以上， 或双侧阻断流量占总流量 25%以上时，应设导流堤。曲线形导流堤可使水流平顺压缩，有较好效果。 的 25% 以上时， 应设导流堤 。曲线形导流堤可使水流平顺压缩 ，有较好效果 。 直线形导流堤可使水流逼向对岸，但堤旁水流压缩大， 直线形导流堤可使水流逼向对岸，但堤旁水流压缩大，常形成回流区并发生 泥沙淤积现象 当河槽两侧有对称河滩分布时，可在两侧桥头布设对称的曲线形导流堤， ②当河槽两侧有对称河滩分布时，可在两侧桥头布设对称的曲线形导流堤， 以使桥下滩地冲刷后扩展至全桥，与河槽连成一片，促使桥下水深均匀化。 以使桥下滩地冲刷后扩展至全桥，与河槽连成一片，促使桥下水深均匀化。
第七章
调治构造物
桥涵水文_第八章 调治构造物
他调治构造物的设计洪水频率应与所依托的工程设计洪水频
率相同。
顺应水势、因势利导、因地制宜
第一节 导流堤
导流堤的作用： 导流堤的主要作用是引导水流平顺通过桥孔，提高桥孔泄 洪能力，减少对桥下河床的集中冲刷，减缓冲刷进程，减 少对墩台的冲刷威胁。无导流堤时，被桥头路堤阻断的河 滩水流将斜向流入桥孔，可引起桥台附近的严重冲刷；设 置导流堤后，桥下河床的冲刷分布趋于均匀，并扩散到桥 梁上下游的较大范围，减缓了冲刷进程。
适用条件:河滩流量较大时
如何设置导流堤？
导流堤
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，使桥下断面的 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。
根据河滩流量占总流量的比例来确定， 一般认为，被河滩路
堤阻断的河滩流量占总流量的 15 ％ ( 单侧河滩 ) 或 25 ％ ( 双侧河
C CmCsm
式中： hs——丁坝头附近最大冲刷深度 Fr——堤头行近水流弗若德数 Az——丁坝阻水面积 H —— 行进水流平均水深 Ca—— 挑角系数 Cm—— 边坡减冲系数 Csm—— 漫水减冲系数
对于直河岸丁坝
对于凹岸丁坝
C sm
h 1 h
0.5
C sm
h 1 0.5 h
下游堤长度
5 d d S xt R0 R0 R2 R2 2.33m 36 180 180 180
导流堤轴全长
St S st S xt 9.69 2.33 12.02m
0.5
式中：Δh——淹没深度即水面到坝顶的深度 Δh/h——淹没深度，不漫水丁坝Δh =0, 丁坝下游的回流长度LH
桥涵水文课件第八章
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）、65-2式 Vo——河床泥沙起动流速，按式（14-7C）计 算 ； V0′——墩前泥沙始冲流速（m/s），按式 （14-7d）计算 ； n2——指数，按式（14-7e）计算 ； Kη 2——河床颗粒影响系数，按式（14-7f） 计算
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式
14-8f
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷 （二）、65—1修正式
式中 ：Vo——河床泥沙起动流速，按式（14-8c）计算； Kη1——河床颗粒的影响系数，按式（14-8d）计算； V ′o——墩前泥沙始冲流速(m/s),按式（14-8e）计算 n1——指数,按式（14-8f）计算；
——河床计算层泥沙的平均粒径（mm）； 其他符号意义同前。
；
二. 粘性土河床的桥墩局部冲刷
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
粘性土河床局部冲刷可参照下式计算：
（14-9a）
二. 粘性土河床的桥墩局部冲刷
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（14-9b）
式中：IL——冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中IL 的范围为0.16～1.48；其他符号意义同前。
第八章
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）、65-2式 Vo——河床泥沙起动流速，按式（14-7C）计 算 ； V0′——墩前泥沙始冲流速（m/s），按式 （14-7d）计算 ； n2——指数，按式（14-7e）计算 ； Kη 2——河床颗粒影响系数，按式（14-7f） 计算
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算 2.64-1修正公式
14-8f
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷 （二）、65—1修正式
式中 ：Vo——河床泥沙起动流速，按式（14-8c）计算； Kη1——河床颗粒的影响系数，按式（14-8d）计算； V ′o——墩前泥沙始冲流速(m/s),按式（14-8e）计算 n1——指数,按式（14-8f）计算；
——河床计算层泥沙的平均粒径（mm）； 其他符号意义同前。
；
二. 粘性土河床的桥墩局部冲刷
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
粘性土河床局部冲刷可参照下式计算：
（14-9a）
二. 粘性土河床的桥墩局部冲刷
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
（14-9b）
式中：IL——冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中IL 的范围为0.16～1.48；其他符号意义同前。
第八章
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
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中
国
矿 注：1.桥墩水流侧向压缩系数μ是指桥墩台
业 大
侧面因漩涡形成滞流区而减小过水面积的折
学 建
减系数；
筑 工 程 学 院
2.当单孔净跨径LO＞45m时，可按=10.375VP/L0计算,对不等跨的桥孔可采用各孔 μ值的平均值。单孔净跨径>200m的桥梁，取
μ ≈1.0。
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算
其他符号意义同前。
(一）.非粘性土河滩一般冲刷公式
中 国
水深1m时非粘性土不冲刷流速VH1 表14-3
矿
业
大
学
建
筑
工
程
学
院
二、 河滩一般冲刷
中 （二）.粘性土河滩一般冲刷公式
国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
式中符号意义同前。
第二节 桥墩局部冲刷
中
国
矿 流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的
业 大
水流结构发生急剧变化，水流的绕流使流线
学 建
严重弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈
筑 工
淘刷桥墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，
程 学
形成冲刷坑的现象，称为局部冲刷。引起局
院
部冲刷的水流结构如图14-2所示。
图14-2 桥墩局部冲刷示意图
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
图14-2 桥墩局部冲刷示意图
国
矿
1．当采用式（14-1）（64-2简化式）计算一
业 大
般冲刷深度时：则有14-10公式如下
学
建
筑
工
程
学
院
附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下
中
列公式计算：
国
矿 2．当采用式（14-2）（即64-1修正式）计算
业 大
一般冲刷深度时：
学 建
有公式（14-11）如下
筑
工
程
学
院
附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下
三. 特殊情况的冲刷计算
中
国
矿 三. 特殊情况的冲刷计算
业
大 学
（一）、桥下河床由多层成分不同的土质组
建
成，分层土河床的冲刷可采用逐层渐近计算
筑 工
法进行。
程
学 院
（二）、软岩冲刷可根据岩石类别按《公路 工程水文勘测设计规范》附录C的规定进行。
附：一般冲刷后墩前行进流速宜按下
中
列公式计算：
定。
二.本章重点和难点
中
国 矿
二.本章重点
业 大
（一）.桥下一般冲刷计算；
学 建
（二）.桥墩局部冲刷计算；
筑 （三）. 墩台基底最浅埋置深度的确定。
工 程
三．本章难点
学 院
（一）.桥下一般冲刷计算；
（二）.桥墩局部冲刷计算；
（三）. 墩台基底最浅埋置深度的确定。
冲刷的类型
中
国
矿 桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部
学 建
化公式和按垂线冲止流速建立的64-1修正公
筑 工
式，此类公式用于非粘性土河床的一般冲刷
程 学
计算；第二类是粘性土河槽一般冲刷公式；
院
第三类是桥台偏斜冲刷计算包尔达可夫公式。
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算
中
1.64-2简化公式
国
矿 1.64-2简化公式
业
大
学
建
筑
工
程
学
院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算
中
国
矿
业
大
学
建
筑
工
程 学
式中：h′p——桥台偏斜冲刷后的水深（m）；
院 P——冲刷系数，P=A/Aj，即桥下需要的过水面积与 净过水面积之比；
h——冲刷前桥台处水深（m），通常左右桥台各以前 缘水深计；
其他符号意义同前。
二、 河滩一般冲刷
中 (一）.非粘性土河滩一般冲刷公式
国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
第二节 桥墩局部冲刷
中
国
矿 根据模型试验和观测资料可知，桥墩局部冲刷深度与
业 大
涌向桥墩的流速V有关。当流速V逐渐增大到一定数值
学
时，桥墩迎水面两侧的泥沙开始被冲走，产生冲刷，
建 筑
这时涌向桥墩的垂线平均流速称为墩前床沙的始冲流
工 程 学 院
速V0′。当V继续增大时，冲刷坑逐渐加深和扩大，冲 刷坑深度hb与涌向桥墩的流速V近似呈直线关系。流 速V增大到河床泥沙的起动流速Vo时，床面泥沙大量
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）；
V(mH1/—s)—，河按滩表1水4-深3查1m用时；非 粘 性 土 不 冲 刷 流 速
国
矿 5．当采用式（14-6）式计算一般冲刷深度时：
业 大
有式（14-14）如下
学
建
筑
工
程
学
院
中 第三节 确定墩台基底最浅埋置深度
国
矿 一．冲刷值的组合
业
大 学
二、绘制最大冲刷线
建 筑
三.确定墩台基底最浅埋置标高
工 程
四.岩性河床墩台基础的埋置深度
学 院
一．冲刷值的组合
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算
中
1.64-2简化公式
国
矿 式中：
业
大 学
B2——建桥后桥下断面河槽宽度（m），一般
建 筑 工
情况下B2 =L（两台前缘间的桥孔长度）；只 有当桥孔压缩部分河滩，而桥下河槽又不扩
程 学 院
宽时，B2 =Bc（天然河槽宽度）；
λ——设计水位下，在B2宽度范围内，桥墩阻
筑
1.8；
工
程 学 院
BZ——造床流量下的河槽宽度（m），对复式河床可 取平滩水位时河槽宽度，见图14-1；
HZ——造床流量下的河槽平均水深（m），对复式河床 可取平滩水位时河槽平均水深，见图14-1。
其他符号意义同前
桥墩水流侧向压缩系数μ值表
中 国 矿 业 大 学 建 筑 工 程 学 院
桥墩水流侧向压缩系数μ值表注
业 大
分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然
学 建
演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床
筑 工
断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台阻水而引
程 学
起的河床局部冲刷。其实桥梁墩台冲刷是受多种院 因素源自时交叉影响产生的，但是为了便于研究和
计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这
三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。
自然演变冲刷
中
国
矿 对于河床的自然演变冲刷，目前尚无可靠的
业 大
计算方法。一般可通过利用桥位上下游水文
学 建
站实测断面资料分析确定；也可通过对桥位
筑 工
河段的实地调查，了解河道特性和历史演变
程 学
情况，据以推算在桥梁使用年限内河床可能
院
下降或上升的幅度，合理地加减墩台基础的
埋置深度。
第一节 桥下一般冲刷
中
（二）、65—1修正式
国
矿 业 大
式中 ：Vo——河床泥沙起动流速，按式（14-8c）计算； Kη1——河床颗粒的影响系数，按式（14-8d）计算；
学 建 筑
；
V ′o——墩前泥沙始冲流速(m/s),按式（14-8e）计算
工 程
n1——指数,按式（14-8f）计算；
学
院
——河床计算层泥沙的平均粒径（mm）；
学 建
了抗冲能力和粗糙度，一直到水流对河床泥
筑 工
沙的冲刷作用与河床泥沙抗冲作用达到平衡
程 学
时，冲刷就停止了。这时冲刷坑外缘与坑底
院
的最大高差，就是这一次水流最大局部冲刷
深度。
第二节 桥墩局部冲刷
中
国
矿 影响局部冲刷的主要因素有流速、墩形、墩
业 大 学 建
筑 工
宽、水深和床沙粒径等。局部冲刷深度hb通常 是以一般冲刷hp完成后的标高起算，所表示的 是桥墩垂线上的冲刷坑深度。现规范对桥墩
中
（二）、65—1修正式
国
矿
业
大
学 建
（14-8a）
筑
工
程
学
院
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
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
一、非粘性土河床的桥墩局部冲刷
中
2.64-1修正公式
国
矿
业
大
学
建
筑
工
程
学
院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算
中
2.64-1修正公式
国
矿
业
大
学
建
筑
工
程
学
院
（一）.非粘性土河槽的一般冲刷计算
中