水力學(xué)與橋涵水文課程設(shè)計

.z.---考試資料"水力學(xué)與橋涵水文"課程設(shè)計任務(wù)書〔土木工程專業(yè)〕年級：2010級學(xué)院：土木建筑學(xué)院專業(yè)：隧道與城市軌道交通工程班級：2班：**：重慶交通大學(xué)1、為測定*閥門的局部阻力系數(shù)，在閥門上下游裝設(shè)三個測壓管，水管直徑＝50mm，＝1m，＝2m，實測數(shù)據(jù)＝150cm，＝125m，＝40cm，=3m/s，試計算閥門的解：由條件可得：所以閥門的ζ的值為0.0762.2、水面線定性分析解：分析方法：=1\*GB3①根據(jù)給定的條件，判別去到底破的類型。=2\*GB3②根據(jù)坡度類型繪出線和線〔注意其相對位置〕，并將流動空間分成不同的區(qū)域。=3\*GB3③如果*一控制水深，即可在相應(yīng)的流區(qū)內(nèi)定出其水面曲線的類型。=4\*GB3④分析水面曲線兩端的界限情況，便可確定水面曲線形狀。分析結(jié)果如以下圖所示：圖2-1圖2-1中，段、段和段均為順坡渠道。水流從段過渡到段時，由急流向臨界流過渡，會在段區(qū)以型曲線過渡到正常水深；水流從段過渡到段時，由臨界流向緩流過渡，會在段區(qū)以型曲線過渡到正常水深。圖2-2圖2-2中，段和段均為順坡渠道。水流從段過渡到段時，由急流向緩流過渡，會在段產(chǎn)生水躍。圖2-3圖2-3中，段為逆坡渠道，段為順坡渠道。會在段區(qū)通過型降水曲線過渡到緩流。圖2-3圖2-4中，段為順坡渠道。水流從段過渡到段時，由緩流流向斷口，會在段產(chǎn)生水跌。圖2-5圖2-5中，段為順坡渠道，段為逆坡渠道。水流從段過渡到段時，由急流向逆坡過渡，會在段產(chǎn)生水躍；從段流向斷口時，會產(chǎn)生水跌。圖2-6圖2-6中，段、段和段均為順坡渠道且、及。水流從段過渡到段時，由急流向緩流過渡，會在段產(chǎn)生水躍；水流從段過渡到段時，由緩流向急流過渡，會在段產(chǎn)生水跌，在區(qū)以型曲線過渡到正常水深。3、流量泥沙計算詳見相關(guān)e*cel表格解：=1\*GB2⑴.斷面測算：水深為水位與河底高程之差，即平均水深為兩個相鄰水深的平均值，即垂線距離為兩個相鄰起點距之差，即垂線間面積以測速垂線為分界，岸邊局部面積按三角形計算，中間局部面積按梯形計算，即岸邊,中間其中—測深垂線所在位置的水深；—為測深垂線之間的距離。局部面積是相鄰測速垂線之間的垂線間面積之和，即=2\*GB2⑵.流速測算：局部面積平均流速為相鄰垂線平均流速之間的平均值，對于岸邊的局部面積平均流速由相鄰垂線平均流速適當(dāng)折減；即對于岸邊，其中死水邊，斜坡岸邊，不平整坡岸邊，光滑陡岸.此題按斜坡岸邊處理，即=3\*GB2⑶.流量測算：局部流量為局部面積與局部面積平均流速之積，即斷面流量為局部流量之和，即斷面面積為局部面積面積之和，即平均流速為斷面流量與斷面面積之商，即水面寬為右水邊起點距與左水邊起點距之差，即平均水深為斷面面積與水面寬之商，即具體計算結(jié)果見附表1根據(jù)實測結(jié)果可繪出測區(qū)的水文斷面圖，如圖3-1所示：圖3-1水文斷面圖4、相關(guān)分析：*流域154~1965年的年徑流量及年降雨量，年徑流量與年降雨量在成因上具有聯(lián)系。試用解析法推求相關(guān)直線?！餐瑫r附有e*cel數(shù)據(jù)文件〕年份年降雨量

*(mm)年徑流量

y(mm)19542014136219551211728195617281369195711576951958125772019591029534196013067781961102933719621310809196313569291964126679619651052383解：相關(guān)分析的方法：=1\*GB2⑴.判定變量間是否存在相關(guān)關(guān)系，假設(shè)存在，計算其相關(guān)系數(shù)，以判斷相關(guān)的密切程度；=2\*GB2⑵.確定變量間的數(shù)量關(guān)系――回歸方程或相關(guān)線；=3\*GB2⑶.根據(jù)自變量的值，預(yù)報或延長、插補倚變量的值，并對該估值進(jìn)展誤差分析。由上表數(shù)據(jù)可得：、計算的值如表4-1所示則相關(guān)系數(shù)：即：所以相關(guān)系數(shù)較大，非常接近于1〔〕，而且，說明兩系列〔年降雨量*和年徑流量y〕之間存在直線相關(guān)，相關(guān)程度也較為密切。則y倚*的回歸直線方程式為：得即年降雨量*和年徑流量y的線性相關(guān)圖如以下圖所示：圖4-1表4-1順序號年份年降雨量*(mm)年徑流量y(mm)K*iKyiK*i2Kyi2K*iKyi12345678911954201413621.5381.7312.3652.9982.6632195512117280.9250.9250.8550.8560.85631956172813691.3201.7401.7413.0282.2964195711576950.8830.8830.7810.7810.7815195812577200.9600.9150.9210.8380.8796195910295340.7860.6790.6170.4610.5337196013067780.9970.9890.9950.9780.9868196110293370.7860.4280.6170.1840.3379196213108091.0001.0281.0011.0581.02910196313569291.0351.1811.0721.3951.22311196412667960.9671.0120.9351.0240.97812196510523830.8030.4870.6450.2370.391合00012.00012.54513.83612.951計算*=1309.583*=291.53y=786.667y=321.41r=0.9504Er=0.07525、*站有24年實測徑流資料，試?yán)L制其經(jīng)歷頻率曲線，并用求矩適線法推求年徑流量頻率曲線的三個統(tǒng)計參數(shù)。〔同時附有e*cel數(shù)據(jù)文件〕年份年徑流深

(mm)1952538195362519546631955592195655719579981958642195934119609641961687196254719635101964769196561619664171967789196873319691065197060719715871972567197358819747091975884解：繪制經(jīng)歷頻率曲線：由實測徑流資料得樣本頻率：式中—頻率〔即累計頻率〕〔%〕；—系列按遞減次序排列時，隨機變量的順序號；—資料總項數(shù)〔假設(shè)用年最大值選樣法，則為水文資料觀測的總年數(shù)〕。按上式計算得經(jīng)歷頻率，如表5-1所示根據(jù)計算結(jié)果繪出經(jīng)歷頻率曲線，如圖5-1所示圖5-1求矩適線法步驟：=1\*GB2⑴.將實測資料由大到小排列，計算各項的經(jīng)歷頻率，在頻率格紙上點繪經(jīng)歷點據(jù)?！部v坐標(biāo)為變量的取值，橫坐標(biāo)為對應(yīng)的經(jīng)歷頻率〕；=2\*GB2⑵.選定水文頻率分布線型?！惨话氵x用皮爾遜Ⅲ型〕；=3\*GB2⑶.先采用矩法估計出頻率曲線參數(shù)的初估值、，根據(jù)經(jīng)歷取等于一定倍數(shù)的；=4\*GB2⑷.根據(jù)擬定的和，查表9.6，計算值。以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，即可得到頻率曲線。將此線畫在繪有經(jīng)歷點據(jù)的圖上，看與經(jīng)歷點據(jù)配合的情況。假設(shè)不理想，可通過調(diào)整、和點繪頻率曲線；=5\*GB2⑸.最后根據(jù)頻率曲線與經(jīng)歷點據(jù)的配合情況，從中選出一條與經(jīng)歷點據(jù)配合較好的曲線作為采用曲線，相應(yīng)于該曲線的參數(shù)便看作是總體參數(shù)的估值；=6\*GB2⑹.求指定頻率的水文變量設(shè)計值。順序號按年份順序排列按年徑流深排列經(jīng)歷頻率(%)P=100m/(n+1)至p=50%處水平距離*軸Ki(Ki-1)2(Ki-1)3年份年徑流深*(mm)年份年徑流深*(mm)123456789101111952538196910654.00-1.751.971.600.360.2142195362519579988.00-1.412.311.500.250.12331954663196096412.00-1.172.541.450.200.08941955592197588416.00-0.992.721.330.110.03551956557196778920.00-0.842.881.180.030.00661957998196476924.00-0.713.011.150.020.00471958642196873328.00-0.583.141.100.010.00181959341197470932.00-0.473.251.060.000.00091960964196168736.00-0.363.361.030.000.000101961687195466340.00-0.253.470.990.000.000111962547195864244.00-0.153.570.960.000.000121963510195362548.00-0.053.670.940.000.000131964769196561652.000.053.770.920.010.000141965616197060756.000.153.870.910.01-0.001151966417195559260.000.253.970.890.01-0.001161967789197358864.000.364.080.880.01-0.002171968733197158768.000.474.190.880.01-0.0021819691065197256772.000.584.300.850.02-0.003191970607195655776.000.714.430.840.03-0.004201971587196254780.000.844.560.820.03-0.006211972567195253884.000.994.710.810.04-0.007221973588196351088.001.174.890.770.06-0.013231974709196641792.001.415.120.630.14-0.052241975884195934196.001.755.470.510.24-0.116合計1599524.01.600.263計算*=666.46Cv=0.2634Cs=0.6862表5-1求矩適線法計算時，和取值如表5-2所示表5-2求矩適線法P%5102050759095至p=50%處水平距離-1.64-1.28-0.840.000.671.281.64*軸2.072.442.883.724.395.005.36*=666.51.771.320.81-0.08-0.71-1.22-1.49〔一〕Cv=0.26Kp1.46021.34321.21060.97920.81540.68280.6126Cs=0.52年徑流深Yp973.22895.24806.86652.64543.46455.09408.3*=666.51.801.330.80-0.10-0.72-1.20-1.45〔二〕Cv=0.26KP1.4681.34581.2080.9740.81280.6880.623Cs=0.6年徑流深Yp978.42896.98805.13649.17541.73458.55415.23*=666.51.801.330.80-0.10-0.72-1.20-1.45〔三〕Cv=0.3KP1.541.3991.240.970.7840.640.565Cs=0.6年徑流深Yp1026.4932.43826.46646.51522.54426.56376.57*=666.51.841.340.78-0.13-0.73-1.17-1.38(四)Cv=0.3KP1.5521.4021.2340.9610.7810.6490.586Cs=0.8年徑流深Yp1034.4934.43822.46640.51520.54432.56390.57*=6501.841.340.78-0.13-0.73-1.17-1.38〔五〕Cv=0.32KP1.58881.42881.24960.95840.76640.62560.5584Cs=0.8年徑流深Yp1032.7928.72812.24622.96498.16406.64362.96經(jīng)歷頻率*=666.51.821.330.79-0.12-0.72-1.18-1.42一Cv=0.3KP1.5461.3991.2370.9640.7840.6460.574Cs=0.69年徑流深Yp1030.4932.43824.46642.51522.54430.56382.57=1\*GB3①取，，頻率曲線如圖5-2所示圖5-2=2\*GB3②取，，頻率曲線如圖5-3所示圖5-3=3\*GB3③取，，頻率曲線如圖5-4所示圖5-4=4\*GB3④取，，頻率曲線如圖5-5所示圖5-5=5\*GB3⑤取，，頻率曲線如圖5-6所示圖5-6總體如圖5-7所示圖5-7利用求矩適線法計算時其中最終取6、*壩址斷面有30年的洪峰流量實測值，如下表所示，根據(jù)歷史調(diào)查得知1890年和1912年曾發(fā)生過特大洪水，推算得洪峰流量分別為8000m3/s和6700m3/s，實測期內(nèi)也發(fā)生過一次特大洪水，流量為7360m年份流量

(m3/s)1890800019126700195217201953156019543440195531019562200195718601958210019597360196086019611540196226001963320019641800196526201966620196713001968140019691700197025201971182019722400197390019741100197585019761450197726001978480197924001980310019812100解：分析可知，以上資料屬于共有3個特大制的不連續(xù)系列，即；實測期為30年，即;實測期內(nèi)有一個特大值〔1959年〕，即；特大洪水出現(xiàn)年份是1890年，而實測期最后年份是1981年，則調(diào)查考證期年。特大洪峰流量的經(jīng)歷頻率按計算式中—歷史特大洪峰流量或?qū)崪y系列中的特大洪峰流量經(jīng)歷頻率；—在調(diào)查考證期內(nèi)，歷史和實測系列中特大洪峰流量按遞減次序排列的序位；—調(diào)查考證期年數(shù)。其余年按計算的系列各年最大流量對應(yīng)的經(jīng)歷頻率，計算結(jié)果如附表2所示式中—實測洪峰流量經(jīng)歷頻率〔%〕；—特大洪水的年〔個〕數(shù)；—實測洪峰流量系列中按特大洪峰流量處理的年〔個〕數(shù)。按計算的系列平均流量按計算的系列變差系數(shù)式中—洪峰流量均值；—歷年洪峰流量值；—觀測系列的項數(shù)，即年數(shù)；—變差系數(shù)。應(yīng)用求矩適線法確定采用的統(tǒng)計參數(shù)和理論頻率曲線：=1\*GB3①試取，如圖6-1所示圖6-1=2\*GB3②試取，如圖6-2所示圖6-2=3\*GB3③試取，如圖6-3所示圖6-3=4\*GB3④試取，如圖6-4所示圖6-4=5\*GB3⑤試取，如圖6-5所示圖6-5最終采用值為-.z.附表1寸灘站流量及懸移質(zhì)輸沙率計算表測站編碼：60105400施測號數(shù)：76.00輸沙率：34.00相應(yīng)單沙：353-354垂線號起點距水位河底

高程水深平均水深垂線

間距垂線間面積局部面積垂線平

均流速局部

流速局部

流量取樣垂線間局部流量垂線平均

含沙量局部平均含沙量局部輸沙率測深測速取樣(m)(m)(m)(m)(m)(m)(m2)(m2)(m/s)(m/s)(m3/s)(m3/s)(kg/m3)(kg/m3)(kg/s)左水邊-92.2165.3165.300.00111-73165.3161.953.351.6819.232.1632.161.060.7423.860.312-56165.3159.975.334.3417.073.7832-40165.3158.726.585.9616.095.28169.061.191.13190.194-20165.3157.298.017.3020.0145.905320165.3154.8810.429.2220.0184.30330.201.651.42468.880.34627165.3153.8811.4210.9227.0294.847457165.3153.4811.8211.6230.0348.60643.442.251.951254.71882165.3153.0812.2212.0225.0300.50953106165.3152.7812.5212.3724.0296.88597.382.532.391427.740.3010137165.3152.1813.1212.8231.0397.421164167165.3151.6813.6213.3730.0401.10798.522.592.562044.210.3412192165.3151.8813.4213.5225.0338.001375217165.3152.8812.4212.9225.0323.00661.002.472.531672.330.3514246165.3154.1811.1211.7729.0341.331586277165.3155.889.4210.2731.0318.37659.702.302.391573.380.3516306165.3157.288.028.7229.0252.8817323165.3157.887.427.7217.0131.241897341165.3158.386.927.1718.0129.06513.182.162.231144.390.3419376165.3158.886.426.6735.0233.4520108411165.3159.286.026.2235.0217.70451.152.112.14963.210.3321447165.3159.385.925.9736.0214.9222119477165.3159.286.025.9730.0179.10394.021.471.79705.300.3423507165.3160.484.825.4230.0162.602412536165.3161.084.224.5229.0131.08293.681.111.29378.8525567165.3162.882.423.3231.0102.92右水邊594165.3165.300.001.2127.032.67135.590.78105.35續(xù)附表1斷面流量11952.4m3/s水面寬686.2m斷面輸沙率t/s水位(m)開場水位完畢水位平均水位斷面面積5679m2平均水深8.26m斷面平均含沙量kg/m3根本斷面水位165.31165.28165.3死水面積m2最大水深m相應(yīng)單位含沙量kg/m3測流斷面水位平均流速2.10m/s相應(yīng)水位m最大測點流速m/s測線數(shù)/測點數(shù)12/36說測距方法GPS鉛魚重量310kg流速儀懸吊方式懸索懸吊儀器軸中心至鉛魚底距離(m)0.50總不確定度明測深方法回聲儀測懸索直徑7.70mm回零誤差0.00計算流量所用斷面施測號數(shù)2007-7已定系統(tǒng)誤差施測:趙善群計算:杜明一校:月日二校:月日施測號數(shù)：76.00-.z.附表2順序號按年份順序排列按流量大小順序排列經(jīng)歷頻率p(%)至p=50%處水平距離*軸(Qj-Q)2年份流量(m3/s)年份流量(m3/s)123456789118908000189080001.08-2.2989921.42002436086904.0219126700195973602.15-2.0236061.69541128807239.8319521720191267003.23-1.8485961.87042022158086.1219531560195434406.45-1.5179292.2010872094496.8319543440196332009.68-1.3001532.4188631457422.7419553101980310012.90-1.1309782.5880391225975.25195622001965262016.13-0.9891692.729848393427.06195718601962260019.35-0.8648942.854122368737.57195821001977260022.58-0.7527292.966288368737.58195973601970252025.81-0.6493243.069693277979.5919608601972240029.03-0.5524433.166574165842.510196115401979240032.26-0.4604953.258522165842.511196226001956220035.48-0.3722893.34672742947.412196332001958210038.71-0.2868943.43212311499.913196418001981210041.94-0.2035443.51547211499.914196526201957186045.16-0.1215873.59742917625.81519666201971182048.39-0.0404413.67857629846.816196713001964180051.610.0404413.75945737157.317196814001952172054.840.1215873.84060474399.318196917001969170058.060.2035443.92256185709.819197025201953156061.290.2868944.005910187283.320197118201961154064.520.3722894.091306204993.821197224001976145067.740.4604954.179511294591.02219739001968140070.970.5524434.271459351367.223197411001967130074.190.6493244.368340479919.72419758501974110077.420.7527294.471745797024.62519761450197390080.650.8648944.5839111194129.62619772600196086083.870.9891694.7081851283150.6271978480197585087.101.1309784.8499941305905.82819792400196662090.321.3001535.0191701884476.52919