桥涵水文课后习题答案

习题4-1
解：各部分的平均流速、各部分面积以及各部分流量计算结果如下表。

计算示例如下：
()s m v /8.16.10.221
2=+=；
()226337.1767.57.352.22
1
m w =⨯+⨯=；
s m S v Q /7407.313222=⨯=
编号 1 2 3,4 5 6 7 合计 测线流速 , ,， , 部分平均流速 部分断面面积 部分流量
因此水位标高31m 时通过的总流量：s m Q Q i /103.1433==∑ 过水断面面积：2105.72m w w i ==∑
断面平均流速：s m w
Q
v /985.1==
将所得结果标到该形态断面水位关系曲线图上，如下：
习题4-2解：各部分湿周、面积、水力半径计算如下：
左河滩流量s m Q /653.1835.20029835.0839.01232
/13/2=⨯⨯⨯=左 右河滩流量s m Q /359.17812.170029835
.0813.11232
/13/2=⨯⨯⨯=右
故河槽部分流量s m Q /091.124359.17653.1103.143Q -Q -Q 3=--==右左总河槽 从而主槽粗糙系数为91.1912112
.0458.51091
.1241=⨯=n
习题5-1
解：第一步，把流量i Q 按递减顺序重新排列，并用维泊尔公式计算经验频率，
第二步，将各流量样本值和相应的经验频率值绘于海森机率格纸上，如下图，这些离散点组成一条经验频率曲线 第三步，计算统计参数
s m Q n Q n i i /913.4323
1010131===∑=-
；
46924.0112
1=-⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=∑=-
-n Q Q Q
C n
i i V ；
第四步，分别假设s C 等于、、，计算出若干组理论频率曲线，如下表
第五步，选择一条最合适的曲线，在上图中，以偏差系数1.0=s C 时的曲线与经验点群吻合得较好，最终确定其为选定的理论频率曲线。

该一般大桥的设计流量为s m /36.933
习题6-1
解：1、检算梁底水位
(1)由题4-1形态断面水位关系曲线，得设计流量通过时的水位标高为。

因为河道接近均匀稳定流，所以设计流量通过桥址断面的水位标高
()m H p 04.301200029835.04.30=⨯-=
(2)计算桥下河床断面（水位） 桥下左滩：
过水面积20435.1m w = 湿周 m x 0514.2=
水力半径 m R 5087.0= 流速 s m v /4177.0=
流量s m Q /436.00435.14177.03=⨯=
桥下主槽：
过水面积2208.40m w =
湿周 m x 827.158302.22.77974.5=++= 水力半径 m R 54.2= 流速 s m v /0337.2=
流量s m Q /77.81208.400337.23=⨯=
桥下右滩:
过水面积26094.95794.003.9m w =+= 湿周 m x 542.85242.10178.7=+= 水力半径 m R 125.1= 流速 s m v /709.0=
流量s m Q /813.66094.9709.03=⨯=
(3)计算桥下壅水高度Z ∆
扣除墩台阻水面积后的桥下净面积为
()2442.4304.282704.30215.103.9208.40m w j =--⨯⨯-+= 桥下流速
s m w Q v j p m /149.2442.4336.93===
建桥前从桥孔部分通过的流量为
s m Q om /1723.88709.003.977.813=⨯+=
)s m w Q v om om om /7907.103.9208.401723.88=+==
因此2001.1==om m v v R
查图6-2，65.0=s K ，得桥前壅水高度
()m v v
R K Z om
m
s m 205.01
1.02
2=--=
∆
取桥下壅水高度m Z 102.0205.05.0=⨯=∆ (4)检算标高
最高水位m L Z H H p s 442.303.0102.004.30=++=∆+∆+=
桥下净空()m 438.0442.3088.30=-小于，因此梁底水位标高不满足要求。

2、检算基础埋置深度
(1)桥下河槽部分通过的设计流量
s m Q /76.8236.93813
.6436.077.8177
.8132=⨯++=
(2)计算单位流量集中系数
按平滩水位计算河宽m B z 2.158.824=-=
按平滩水位计算平均水深()m
H z 105..12
.155.05.12.72.15=⨯⨯+=
208.115
.0=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=z z d H B A
(3)河槽桥孔部分的过水净宽m B cj 9.1215.122.15=⨯-= 桥下河槽断面的最大水深m H cm 04.32704.30=-= 桥下河槽断面的平均水深m H cq 645.22.15208.40== 与汛期含沙量有关的系数E=
取河槽流速为设计流速s m v p /0337.2=，单跨孔径m l 07.60=，查表6-12，取桥墩水流侧向压缩系数93.0=μ (4)计算桥下一般冲刷后的最大水深p h
5
36
/13
/52⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢
⎢⎢⎣
⎡⎪⎪
⎭⎫
⎝⎛=-d E h h B Q A h cq cm cj d p μ 假定一般冲刷线位于细沙层，mm d 20=-
，则
m h p 9.32066.0645.204.39.1293.076.82208
.15
36/13
/5=⎥⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢⎣
⎡⨯⎪⎭⎫
⎝⎛⨯= 一般冲刷线标高=，假定正确。

(5)墩前行进流速为
s m h d
E v p
/694.29.32066.03/26/13
/26
/1=⨯⨯==-
(6)计算河床泥沙启动流速72
.014
.00103320246.0--
-
++
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=d
h d d
h v p p
假定最低冲刷线位于标高26m 以下，取mm d 100=-
s m v /846.2100
9
.310332001009.30246.072
.014
.00=++
⎪
⎭
⎫
⎝⎛= (7)敦形系数9801.099.099.0=⨯=ξK 桥墩计算宽度m h
h b h b B 15.12
2111=+=
河床颗粒的影响系数50166.011
8.015.045.01=⎪⎪⎪⎭⎫
⎝⎛+=--d d
K η
(8)敦前泥沙起冲流速
s m v B d v /7188.1846.215.1100462.0462.006
.0006
.01'0=⨯⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎪
⎪⎭
⎫
⎝⎛=-
另外，指数0335.119
.025.001=⎪
⎭
⎫
⎝⎛=-d
v v n
(9)桥墩局部冲刷
(
)
1
'00
'
0'006
.01
1n b v v v v v v B K K h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=ηξ
()m 52.07188.1846.27188.1694.27188.1846.215.150166.09801.00335
.16
.0=⎪
⎭
⎫
⎝⎛---⨯⨯=
最低冲刷线标高=，说明假设正确。

(10)检查基础埋置深度
冲刷总深度=+=
基础埋置深度=基础必须埋置深度=2m 因此1号基础埋置深度不满足规范要求。