桥涵水文课件1河流概论
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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）；
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〕
桥涵水文课件汇总全套ppt完整版课件最全教学教程整套课件全书电子教案
似性； 水文现象在时间变化和空间分布上存在着尺度性。
2、桥涵水文的研究方法
水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法 桥涵水文的研究基础是基于对所研究问题的认识程度
和对与之关联的水文信息资料的掌握程度，选择适当的数 学方法以定量解决所研究的桥涵水文问题。
从系统观点看，桥涵水文研究可视为一种系统，系统 输入就是对水文问题的认识和有关的水文信息的掌握，系 统转换就是合适的数学方法，系统输出就是桥涵水文研究 的结果和结论。
不利。K=1，河道顺直。
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（3）河流的横断面：
即过水断面，指垂直于主 流方向，横切河道，河底线与 水面线所包围的平面。
输水能力 减速分布
比降 流量
流量和泥沙的计算
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（4）河流的横比降：
河流沿横断面方向的水面坡 度，称为横比降。
A 弯曲河段中的
表示方法的相互转化：
R W Q•t M •t 1000A 1000A 106
2.4 我国河流流量的补给
河流根据补给水量的来源可以分为多种类型的河流。
雨源类河流
01
雪源类河流
02
雨雪源类河流
03
湖泊与沼泽水补给
类河流
05
地下水补给类河流
04
人工补给类河流
06
第三节、 河川的泥沙运动
3.1 河川泥沙及其特性
4 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭、中、枯水河槽无明显区别。
1.1 河流
1.1.4 河流的平面形态特征
1 中泓线与河道中线一般不重合；
平 原
2
河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水；
区 河
2、桥涵水文的研究方法
水文信息、数学方法与水文物理相结合的方法 桥涵水文的研究基础是基于对所研究问题的认识程度
和对与之关联的水文信息资料的掌握程度，选择适当的数 学方法以定量解决所研究的桥涵水文问题。
从系统观点看，桥涵水文研究可视为一种系统，系统 输入就是对水文问题的认识和有关的水文信息的掌握，系 统转换就是合适的数学方法，系统输出就是桥涵水文研究 的结果和结论。
不利。K=1，河道顺直。
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（3）河流的横断面：
即过水断面，指垂直于主 流方向，横切河道，河底线与 水面线所包围的平面。
输水能力 减速分布
比降 流量
流量和泥沙的计算
1.1 河流
1.1.3 河流特征
（4）河流的横比降：
河流沿横断面方向的水面坡 度，称为横比降。
A 弯曲河段中的
表示方法的相互转化：
R W Q•t M •t 1000A 1000A 106
2.4 我国河流流量的补给
河流根据补给水量的来源可以分为多种类型的河流。
雨源类河流
01
雪源类河流
02
雨雪源类河流
03
湖泊与沼泽水补给
类河流
05
地下水补给类河流
04
人工补给类河流
06
第三节、 河川的泥沙运动
3.1 河川泥沙及其特性
4 峡谷河段，河床狭窄，河岸陡峭、中、枯水河槽无明显区别。
1.1 河流
1.1.4 河流的平面形态特征
1 中泓线与河道中线一般不重合；
平 原
2
河谷开阔，有时河槽高出地面，靠两侧堤防束水；
区 河
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）
桥涵水文课件-小桥涵1-课件
小桥孔径计算
1、自由式出流 小桥下游天然水深ht≤1.3hk时，桥下水流图式
如图。桥下水深为桥下河槽的临界水深hk。
小桥孔径计算
2、淹没式出流 小桥下游天然水深ht＞1.3hk时，桥下的临界水深
被下游天然水深水面所淹没，桥下水流图式如图。桥 下天然水深为ht。
小桥孔径计算
二、小桥孔径计算 小桥涵一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加
Qs2 vk2 Ak2g g
其中vk为临界流速，计算时可采用河床的容许（ 不冲刷）流速。
对于矩形断面的桥孔，桥下临界水深等于平均临
界以hk可水取按h深k过≈，水即面h，kh积=k对相于h k等，窄的对而关于深系宽的近浅梯似的形求梯断得形面。断，面临，界可水可深
由图有：
hk Bk
Bk2 4mB khk 2m
②涵位与路基排水系统密切配合，如在截水沟排水出口处设置涵洞，以免 水流冲刷路面和路基。
③路线的转角较大（大于90°），平曲线半径较小，进入弯道前的纵坡大 于4%，在弯道起（终）点附近应设置涵洞。
④路线由陡坡段过度到缓坡段，在此200m内又无其他涵洞，在变坡点附 近应设置涵洞。
小桥和涵洞勘测
（2）平原区小桥和涵洞位置的确定 ①根据天然排洪系统，有利于农业灌溉设置小桥和涵洞，并避免桥涵出
小桥孔径计算
2）确定桥下临界水深hk 桥下河槽的临界水深hk，可按临界水深函数求得：
Ak3Leabharlann Q2 sBk
g
式中：Ak—桥下河槽临界水深对应的过水断面面积； Bk—临界断面Ak的水面宽度； Qs—设计流量； a —流速分布系数，小桥取a=1.0
因此任意形状断面的平均临界水深 h k 为：
hk
Ak Bk
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》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