橋涵水文-復(fù)習(xí)課件

橋涵水文

工程水文學(xué)在水電工程上的應(yīng)用長(zhǎng)江三峽水電站示意圖工程水文學(xué)在水利工程上的應(yīng)用長(zhǎng)江荊江大堤工程水文學(xué)在橋梁工程上的應(yīng)用長(zhǎng)江江陰公路大橋工程水文學(xué)在市政工程上的應(yīng)用廣州暴雨后的街道潮白河向陽(yáng)閘江陰長(zhǎng)江公路大橋長(zhǎng)江荊江大堤

第一章緒論當(dāng)代嚴(yán)重制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的

三大水資源問(wèn)題：

水量缺、水環(huán)境惡化、洪澇災(zāi)害一、我國(guó)水資源特點(diǎn)１、量缺：人均為世界人均約1/4。

669座城市400座供水不足，110座嚴(yán)重缺水。年均農(nóng)田受旱面積4億畝。2、時(shí)空分布極不均勻：黑、遼、海、黃、淮五大流域面積占全國(guó)28%，耕地占57.3%，人口占43.5%，水資源擁有量占12.3%。西南諸河耕地占1.8%，人口占1.5%，水資源擁有量占21.6%。大部分河流汛期４個(gè)月降水占全年７０％以上。3、洪澇災(zāi)害頻繁

近十年來(lái)平均每年：

受災(zāi)縣1699個(gè)（60%），死亡人數(shù)5352人，直接經(jīng)濟(jì)損失1262億元。占自然災(zāi)害總損失的40%以上。

1998年湖南損失422.8億，占當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)總值13.2%。4、生態(tài)環(huán)境惡化水土流失面積367萬(wàn)平方公里。90%地表水體受污染。40%的城市水源受重度污染。大面積地下水超采。北方河流斷流，黃河中游最多一年斷流276天。大量濕地消失，動(dòng)植物資源損失?！登暗暮礉竦睾禃r(shí)的情景→5、用水浪費(fèi)嚴(yán)重

項(xiàng)目我國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值用水量（立方米）９１８～１０灌溉用水有效利用系數(shù)０.４０.７～０.８水重復(fù)利用率４０％７０～８０％

６、水能資源豐富全球水能蘊(yùn)藏量３５萬(wàn)億千瓦時(shí)我國(guó)５.９２萬(wàn)億千瓦時(shí)開(kāi)發(fā)利用率約２０％二、水資源利用的基本原則１、可持續(xù)利用不掠奪性開(kāi)發(fā)與區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展與上下游地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展（資源優(yōu)化配置）２、綜合利用３、經(jīng)濟(jì)原則：以最小投資獲得最大效益。第二章河川徑流第一節(jié)水循環(huán)及水量平衡一、自然界的水循環(huán)（下圖）水循環(huán)中的主要要素：1、下墊面：河流與流域2、降水3、蒸發(fā)：水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、植物散發(fā)4、下滲5、徑流：地表徑流、地下徑流（淺層地下水、深層地下水或承壓水）二、自然界的水量平衡

總降水量＝總蒸發(fā)量

大循環(huán)：水分由海洋輸送到大陸，又回到海洋的循環(huán)稱為大循環(huán)。小循環(huán)：水分由陸地輸送到陸地，又回到陸地，叫內(nèi)陸小循環(huán)。

水分由海洋輸送到海洋，又回到海洋，叫海洋小循環(huán)。

第二節(jié)河流及流域

一、河流及其分段

⒈河流：地面徑流長(zhǎng)期侵蝕地面，沖成溝壑，形成溪流，最后匯集成河流，其中分為各級(jí)支流及干流。

河流分段：河源、上游、中游、下游、河口。

長(zhǎng)江中游淮河下游段黃河河口2.河流基本特征

⑴水位斷面內(nèi)自由水面高出某一基準(zhǔn)面的高程稱為水位。⑵河流長(zhǎng)度L(km)：河源沿河道至河口的長(zhǎng)度。⑶河流斷面：垂直于水流方向的斷面稱為橫斷面。橫斷面內(nèi)通過(guò)水流的部分稱為過(guò)水?dāng)嗝?，其面積稱為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，單位m2。

河流中沿水流方向各橫斷面最大水深點(diǎn)的連線稱深泓線，沿深泓線的斷面稱為河流的縱斷面。河流縱斷能反映河床的沿程變化。⑷河道縱比降J(‰):單位河長(zhǎng)的落差。二、流域1、分水線：地形等高線中的極大值稱為山峰，山峰的下坡方向?yàn)樯郊?，相鄰山脊之間的區(qū)域稱為鞍部。山峰、山脊和鞍部的連接線稱為分水線。2、流域：地面分水線包圍的區(qū)域。1）流域面積F（km2）：流域分水線包圍區(qū)域的水平投影面積，稱為流域面積。2）閉合流域：地表與地下分水線重合的流域。3）非閉合流域：地表與地下分水線不重合，本流域與外流域有水量交換。

3、流域的自然地理特征流域的地理位置：一般以流域所處的經(jīng)緯度來(lái)表示流域的氣候特征：包括降水、蒸發(fā)、濕度、氣溫、氣壓、風(fēng)等要素流域的下墊面條件：流域的地形、地質(zhì)構(gòu)造、土壤和巖石性質(zhì)、植被、湖泊、沼澤情況等第三節(jié)徑流一、徑流的形成過(guò)程1、徑流：指降落到流域表面的雨水，由地面與地下匯入河川，最終流出流域出口斷面的水流。其中，沿著地面流動(dòng)的水流稱為地面徑流；沿土壤巖石孔隙流動(dòng)的水流稱為地下徑流；匯集到河流后，在重力作用下沿河床流動(dòng)的水流稱為河川徑流。2、徑流形成過(guò)程：流域內(nèi)，自降雨開(kāi)始到水流匯集到流域出口斷面的整個(gè)物理過(guò)程，稱為徑流形成過(guò)程。降雨過(guò)程→扣除損失→凈雨過(guò)程→流域匯流→流量過(guò)程⑴產(chǎn)流過(guò)程：降雨扣除損失后形成凈雨。⑵匯流過(guò)程：凈雨沿坡面和地下匯入河網(wǎng)，經(jīng)河道匯集形成流域出口斷面的流量過(guò)程。徑流形成過(guò)程產(chǎn)流過(guò)程匯流過(guò)程坡地匯流河網(wǎng)匯流產(chǎn)流過(guò)程坡面匯流河網(wǎng)匯流流域匯流過(guò)程流域出口二、影響徑流的因素1、氣候因素：降雨、蒸發(fā)2、下墊面因素3、人類活動(dòng)因素三、徑流量的表示方法和度量單位⒈流量Q：是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一過(guò)水?dāng)嗝娴乃浚瑔挝粸閙3/s。流量隨時(shí)間的變化過(guò)程，用流量過(guò)程線來(lái)表示。WQ(m3/s)t(h)漲水段退水段洪峰流量Qm2、徑流總量W：指某一時(shí)段T內(nèi)通過(guò)某一過(guò)水?dāng)嗝娴目偹?，常用有單位為m3、萬(wàn)m3、億m3、(m3/s)·月、(m3/s)·d等。W=Q×TWQ(m3/s)t(h)

W3、徑流深Y：將計(jì)算時(shí)段內(nèi)的徑流總量均勻地鋪在整個(gè)流域面積上所得的水層深，單位mm。第四節(jié)水文資料的收集與整理一、水文測(cè)站在流域內(nèi)一定地點(diǎn)(或斷面)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所需要的水文要素作系統(tǒng)觀測(cè)以獲取信息并進(jìn)行處理為即時(shí)觀測(cè)信息，這些指定的地點(diǎn)稱為水文測(cè)站。

水文測(cè)站所觀測(cè)的項(xiàng)目有：水位、流量、泥沙、降水、蒸發(fā)、水溫、冰凌、水質(zhì)、地下水位等。只觀測(cè)上述項(xiàng)目中的一項(xiàng)或少數(shù)幾項(xiàng)的測(cè)站，則按其主要觀測(cè)項(xiàng)目而分別稱為水位站、流量站(也稱水文站)、雨量站、蒸發(fā)站等。

根據(jù)測(cè)站的性質(zhì),河流水文測(cè)站又可分為：

----基本站：

是水文主管部門(mén)為全國(guó)各地的水文情況而設(shè)立的,是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各方面的需要服務(wù)的。

----專用站：

是為某種專門(mén)目的或用途由各部門(mén)自行設(shè)立的。

二、水文測(cè)站的設(shè)立水文測(cè)站的設(shè)立包括選擇測(cè)驗(yàn)河段和布設(shè)觀測(cè)斷面。

1、測(cè)驗(yàn)河段的選擇

在站網(wǎng)規(guī)劃規(guī)定的范圍內(nèi),具體選擇測(cè)驗(yàn)河段時(shí)，主要考慮在滿足設(shè)站目的要求的前提下，保證工作安全和測(cè)驗(yàn)精度，并有利于簡(jiǎn)化水文要素的觀測(cè)和信息的整理分析工作。具體地說(shuō)，就是測(cè)站的水位與流量之間呈良好的穩(wěn)定關(guān)系（單一關(guān)系）。

2、觀測(cè)斷面的布設(shè)

水文測(cè)站一般應(yīng)布設(shè)基線、水準(zhǔn)點(diǎn)和各種斷面（下圖），即基本水尺斷面、流速儀測(cè)流斷面、浮標(biāo)測(cè)流斷面、比降斷面。

三、水位觀測(cè)1、水位：江河、湖泊等水體的自由水面相對(duì)于某一固定基準(zhǔn)面的高程。黃?；妫菏乔鄭u驗(yàn)潮站的多年（一般取19年）平均海平面（19年每小時(shí)潮位觀測(cè)記錄的平均值）。2、設(shè)備及觀測(cè)水尺、自計(jì)水位計(jì)、電傳水位計(jì)（壓力傳感）等。

水位按下式計(jì)算：

水位=水尺零點(diǎn)高程+水尺讀數(shù)

式中，水尺零點(diǎn)高程是指水尺板上刻度起點(diǎn)的高程，可以預(yù)先測(cè)量出來(lái)。

長(zhǎng)江洪峰正在通過(guò)九江

自記水位計(jì)能將水位變化的連續(xù)過(guò)程自動(dòng)記錄下來(lái)，不遺漏任何突然的變化和轉(zhuǎn)折，有的還能將所觀測(cè)的數(shù)據(jù)以數(shù)字或圖像的形式遠(yuǎn)傳室內(nèi)，使水位觀測(cè)工作趨于自動(dòng)化和遠(yuǎn)傳化。

3、日平均水位計(jì)算1）、算術(shù)平均法：若一日內(nèi)水位變化緩慢或不大，但有若干次等時(shí)距觀測(cè)的水位記錄。2）、面積包圍法：就是將該日從零時(shí)至24時(shí)的水位過(guò)程線與橫軸所包圍的面積除以24小時(shí)。二、流量測(cè)驗(yàn)

學(xué)習(xí)要求掌握水道斷面測(cè)量（包括水深和起點(diǎn)距的測(cè)量）的方法、流速儀及其測(cè)速、流量計(jì)算的步驟和方法。1、概述Q＝VA故流量Q的測(cè)驗(yàn)一般包括流速V測(cè)量和斷面面積A測(cè)量?jī)刹糠止ぷ?。二、流速儀法測(cè)流1、流速測(cè)量流速儀測(cè)速原理是利用水流沖動(dòng)流速儀的旋杯或旋槳，同時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在裝有信號(hào)的電路上發(fā)出訊號(hào)，便可知道在一定時(shí)間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，流速愈大，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)得愈快，流速與轉(zhuǎn)速之間有一定的關(guān)系。

2、斷面流量流速儀只能測(cè)得某點(diǎn)的流速，為了求得斷面平均流速，首先在斷面上布設(shè)一些測(cè)速垂線，在每一條測(cè)速垂線上布設(shè)一定數(shù)目的測(cè)速點(diǎn)進(jìn)行測(cè)速，最后根據(jù)測(cè)點(diǎn)流速的平均值求得測(cè)線平均流速，再由測(cè)線平均流速求得部分面積平均流速，進(jìn)而推得斷面流量。

測(cè)速垂線數(shù)目，根據(jù)河寬、水深來(lái)確定。測(cè)速垂線上的測(cè)點(diǎn)數(shù)，根據(jù)垂線的水深，流速儀的懸吊方式和測(cè)量精度的要求來(lái)確定。

流速測(cè)驗(yàn)示意圖v’1v’2v’3v’4v’5v’6v’7

V(m/s)

B(m/s)O

H(m)河流斷面布設(shè)測(cè)速垂線流速測(cè)驗(yàn)V(m/s)0.60.80.21.00.0H(m)垂線平均流速計(jì)算

一點(diǎn)法二點(diǎn)法三點(diǎn)法五點(diǎn)法3、流量計(jì)算

流速儀測(cè)流時(shí)有專用的記錄和計(jì)算表格，通常在測(cè)流時(shí)隨即計(jì)算流量。

方法是：點(diǎn)流速→垂線平均流速→部分面積平均流速→乘以對(duì)應(yīng)的部分?jǐn)嗝婷娣e→部分流量→全斷面流量⑴部分平均流速計(jì)算

岸邊部分：

中間部分：

斷面流量測(cè)驗(yàn)示意圖H1H2H3H4H5H6H7b1b2b3b4b5b6b7b8

B(m/s)O

H(m)河流斷面布設(shè)測(cè)深垂線測(cè)量水深測(cè)算間距⑵部分面積計(jì)算

岸邊部分：三角形面積計(jì)算公式中間部分：梯形面積計(jì)算公式

斷面流量計(jì)算示意圖A1A2A3A4A5A6A7A8河流斷面測(cè)深垂線部分面積平均流速V1V2V3V4V5V6V7V8部分面積⑶流量計(jì)算

第五節(jié)水文調(diào)查水文調(diào)查是補(bǔ)充定位觀測(cè)的不足，使水文資料更加系統(tǒng)完整。一、洪水調(diào)查：

洪水調(diào)查工作包括：調(diào)查洪水痕跡洪水發(fā)生的時(shí)間、災(zāi)情測(cè)量、洪水痕跡的高程、了解調(diào)查河段的河槽情況；了解流域自然地理情況；測(cè)量調(diào)查河段的縱橫斷面；必要時(shí)應(yīng)在調(diào)查河段進(jìn)行簡(jiǎn)易地形測(cè)量；對(duì)調(diào)查成果進(jìn)行分析，推算洪水總量、洪峰流量、洪水過(guò)程及重現(xiàn)期，最后寫(xiě)出調(diào)查報(bào)告。確定特大洪水重現(xiàn)期實(shí)例：

經(jīng)長(zhǎng)江重慶～宜昌河段洪水調(diào)查，同治九(1870年)川江發(fā)生特大洪水,沿江調(diào)查到石刻91處（如圖）,推算得宜昌洪峰流量Qm=110000m3/s。

如果此洪水為1870～1992年以來(lái)最大,則N=123(年)，這么大的洪水平均123年就發(fā)生一次,可能性不大。又經(jīng)調(diào)查,忠縣東云鄉(xiāng)長(zhǎng)江岸石壁有兩處宋代石刻，記述“紹興二十三年癸酉六月二十六日水泛漲?！边@是長(zhǎng)江干流上發(fā)現(xiàn)最早的洪水題刻。據(jù)洪痕實(shí)測(cè)，忠縣洪峰水位為155.6米。又據(jù)歷史洪水調(diào)查，宜昌站洪峰水位為58.06米，推算流量為92800m3/s，3天洪量為232.7億m3。宋紹興23年即1153年，該次洪水,也小于1870年洪水,可以肯定自1153年以來(lái)1870年洪水為最大,故1870年洪水的重現(xiàn)期為：N=1992-1153+1=840(年)二、暴雨調(diào)查暴雨調(diào)查有兩種：調(diào)查歷史暴雨和調(diào)查現(xiàn)代暴雨。暴雨調(diào)查的主要內(nèi)容有：暴雨成因、暴雨量、暴雨起迄時(shí)間、暴雨變化過(guò)程及前期雨量情況、暴雨走向及當(dāng)時(shí)主要風(fēng)向風(fēng)力變化等。

三、枯水調(diào)查第三章水文統(tǒng)計(jì)原理第一節(jié)水文現(xiàn)象一、隨機(jī)性

水文現(xiàn)象是自然現(xiàn)象的一種，在其發(fā)生和演變過(guò)程中，包含著必然性的一面，也包著偶然性的一面。

必然現(xiàn)象是在一定條件下，必然出現(xiàn)或不出現(xiàn)的現(xiàn)象。偶然現(xiàn)象是在一定條件下，可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)的現(xiàn)象，也稱隨機(jī)現(xiàn)象。二、確定性規(guī)律1、周期性：年周期，多年周期。2、地區(qū)性：氣候及下墊面相似地區(qū)的水文現(xiàn)化規(guī)律相似。3、相關(guān)性：水文現(xiàn)象之間存在一定的因果關(guān)系。第二節(jié)基本概念1、隨機(jī)變量：隨機(jī)試驗(yàn)取值隨機(jī)的變量，分為離散型、連續(xù)型隨機(jī)變量。2、概率P：隨機(jī)變量出現(xiàn)某取值的可能性。3、頻率P：隨機(jī)變量某取值在試驗(yàn)中出現(xiàn)的比率。

擲幣試驗(yàn)出現(xiàn)正面的頻率表

在試驗(yàn)次數(shù)足夠大的情況下，事件的頻率和概率是十分接近的。5、總體與樣本總體：某隨機(jī)變量全部可能取值的集合。樣本：總體中隨機(jī)抽取的一部分。6、抽樣誤差：樣本統(tǒng)計(jì)特性與總體統(tǒng)計(jì)特性之誤差。樣本容量越大，總體離散程度越小，抽樣誤差越小，即樣本統(tǒng)計(jì)特性與總體統(tǒng)計(jì)特性接近的可能性越大。第三節(jié)隨機(jī)變量及其概率分布

1、離散型隨機(jī)變量的概率分布

離散型隨機(jī)變量的概率分布一般以分布列表示。2、連續(xù)型隨機(jī)變量的概率分布對(duì)于連續(xù)型隨機(jī)變量，無(wú)法研究個(gè)別值的概率，只能研究某個(gè)區(qū)間的概率，或是研究事件X≥x的概率，以及事件X≤x的概率，后面二者可以相互轉(zhuǎn)換，水文統(tǒng)計(jì)中常用X≥x的概率及其分布。

3、分布函數(shù)（水文稱頻率曲線）

F（x)=P(X≥x)=

0.20.40.60.81.011001000900800700P（X＞x）

x某雨量站的年雨量分布曲線4、密度函數(shù)：函數(shù)f（x）＝-F’（x）為概率密度函數(shù)，簡(jiǎn)稱為密度函數(shù)或密度曲線。f（x）xdxf（x）dx概率密度函數(shù)概率分布函數(shù)與密度函數(shù)關(guān)系5、重現(xiàn)期T：隨機(jī)變量某取值平均出現(xiàn)一次的間隔時(shí)間(多少年一遇)。對(duì)洪水：T=1/P如P=1％稱百年一遇洪水。對(duì)枯水：T=1/(1-P)如P=90％稱10年一遇枯水。第四節(jié)統(tǒng)計(jì)參數(shù)一、統(tǒng)計(jì)參數(shù)

1、均值(反映變量值的平均大?。?、變差系數(shù)(反映變量值相對(duì)于均值的離散程度）

3、偏態(tài)系數(shù)（反映變量值相對(duì)于均值的對(duì)稱程度）Cv1Cv2Cv2

＞Cv1偏差系數(shù)對(duì)密度曲線的影響Cs＞0Cs＝0Cs＜0Cs對(duì)密度曲線的影響二、參數(shù)變化對(duì)頻率曲線形狀的影響1、均值增大，曲線整體上移；2、Cv增大，曲線繞均值附近順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；3、CS增大，曲線兩頭上翹，中間下沉。軟件演示第五節(jié)經(jīng)驗(yàn)頻率曲線經(jīng)驗(yàn)頻率曲線——由實(shí)測(cè)資料繪制而成。1、將水文資料系列數(shù)據(jù)按從大到小的順序排列；2、計(jì)算系列中各項(xiàng)的經(jīng)驗(yàn)頻率P：采用數(shù)學(xué)期望公式：式中m——

某項(xiàng)的排序號(hào)

n——系列總項(xiàng)數(shù)

年份Qm序號(hào)QmP（％）19871200116001019881320215122019891512313203019908904120040199197851110501992111069786019931600789070199463087508019957509630903、將經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)據(jù)點(diǎn)繪到機(jī)率格子上，根據(jù)點(diǎn)群趨勢(shì)繪出一條平滑的曲線，稱為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線。在曲線上可求得指定頻率P的水文變量值QP。經(jīng)驗(yàn)頻率曲線的缺陷1、外延任意性大；2、不便于和其它站的頻率計(jì)算成果比較。結(jié)論：最好為經(jīng)驗(yàn)頻率曲線配一條理論線?！念l率計(jì)算的適線法。第六節(jié)理論頻率曲線理論頻率曲線：由數(shù)學(xué)方程式所表示的頻率曲線

1、線型：水文常用：正態(tài)、對(duì)數(shù)正態(tài)、皮爾遜Ⅲ型等。

2、皮爾遜Ⅲ型曲線的概率密度函數(shù)：皮爾遜Ⅲ型曲線是一條一端有限一端無(wú)限的不對(duì)稱單峰、正偏曲線，數(shù)學(xué)上常稱伽瑪分布，其概率密度函數(shù)為:

3、皮爾遜Ⅲ型頻率曲線及其繪制

水文計(jì)算中，一般需要求出指定頻率P所相應(yīng)的隨機(jī)變量取值Xp，也就是通過(guò)對(duì)密度曲線進(jìn)行積分，求出等于及大于Xp的累積頻率P值。例：設(shè)某水文站=1000m3/s，Cv=0.5，Cs=1.5，試求此水文站附近某橋的設(shè)計(jì)洪峰流量Q1%和Q5%。4、水文頻率計(jì)算適線法步驟：1）、點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率曲線；2）、用矩法公式計(jì)算、Cv、CS作為參數(shù)初估值,其中CS因抽樣誤差太大，計(jì)算無(wú)意義，一般假定為Cv的某倍比；3）、計(jì)算理論頻率曲線（PⅢ)并繪于經(jīng)驗(yàn)頻率曲線同一圖；4）、判斷理論線與經(jīng)驗(yàn)線擬合程度，調(diào)整參數(shù)至擬合最佳。習(xí)題1、繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線即可查得設(shè)計(jì)值，為什么一般還要求繪制理論頻率曲線？2、某站年最大洪峰流量資料如下表，試求頻率為1％的設(shè)計(jì)洪峰流量。年份1959196019611962196319641965196619671968流量（m3/s）292020403030149035203920440202012301710年份196919701971197219731974197519761977流量（m3/s）17701540414436089195517506491130第七節(jié)相關(guān)分析一、相關(guān)關(guān)系的概念：按數(shù)理統(tǒng)計(jì)法建立兩個(gè)或多個(gè)隨機(jī)變量之間的聯(lián)系，稱之為近似關(guān)系或相關(guān)關(guān)系。把對(duì)這種關(guān)系的分析和建立稱為相關(guān)分析。1、分類yyyxxx完全相關(guān)零相關(guān)統(tǒng)計(jì)相關(guān)2、水文相關(guān)分析的主要作用：插補(bǔ)延長(zhǎng)資料系列、水文預(yù)報(bào)。二、簡(jiǎn)單直線相關(guān)（一）圖解法

設(shè)xi和yi代表兩系列的觀測(cè)值，共有n對(duì)，對(duì)應(yīng)值點(diǎn)繪于方格紙上，通過(guò)點(diǎn)群中心繪出相關(guān)直線。

()ΔΔy=ax+b（二）分析法⒈相關(guān)方程：確定相關(guān)線方程y=ax+b稱y倚x的回歸方程。應(yīng)用最小二乘原理，求解使

極小之a(chǎn)，b。得到回歸方程：

⒉相關(guān)系數(shù)：表示x、y兩系列間的直線關(guān)系密切程度。當(dāng)為零相關(guān)；為完全相關(guān)；為統(tǒng)計(jì)相關(guān)?；蚰沉饔蚰杲涤陱搅飨嚓P(guān)圖y（mm）x（mm）（三）相關(guān)分析的誤差1、回歸線誤差——用回歸線表示x與y的關(guān)系帶來(lái)的誤差，用均方誤S表示。按誤差理論，可能取值落在內(nèi)的概率為68.27％，落在內(nèi)的概率為99.7％。三、曲線相關(guān)1、圖解法2、分析法：經(jīng)函數(shù)變換，使其成為直線關(guān)系后求回歸方程。如用冪函數(shù)兩邊取對(duì)數(shù)后得：Y=A+BX其中：Y=lgy，X=lgx，A=lga，B=n第四章設(shè)計(jì)洪水流量

設(shè)計(jì)洪水流量：公路、橋梁和涵洞等各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)時(shí)，采用《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的某一設(shè)計(jì)洪水頻率，推算設(shè)計(jì)洪水頻率相應(yīng)洪水的洪峰流量，稱為設(shè)計(jì)洪水流量。第一節(jié)根據(jù)流量觀測(cè)資料

推求設(shè)計(jì)流量學(xué)習(xí)目的：掌握由流量資料推求設(shè)計(jì)洪水的原理與方法。一、任務(wù)：現(xiàn)在需要在湘江支流瀟水某蘭花鎮(zhèn)附近建設(shè)一座中型橋梁。根據(jù)規(guī)范的要求，該水庫(kù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之一是，能夠抵御五十年一遇的洪水。你作為設(shè)計(jì)人員，該如何完成任務(wù)？二、步驟：1、來(lái)到瀟水建橋地點(diǎn)河流斷面附近水文站，索要或者購(gòu)買(mǎi)建站以來(lái)的水文特別是洪水?dāng)?shù)據(jù)。

你特別幸運(yùn)，水文站對(duì)你很友好，將建站以來(lái)供24年（1980年～2003年）的數(shù)據(jù)都提供給你了。2、分析這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性與代表性3、頻率計(jì)算（水文頻率計(jì)算適線法）三、特大洪水的處理——不連序系列經(jīng)驗(yàn)頻率確定特大洪水：比系列中一般洪水大得多的洪水稱為特大洪水,并且通過(guò)洪水調(diào)查可以確定其量值大小及其重現(xiàn)期者。1、特大洪水重現(xiàn)期的確定：①?gòu)陌l(fā)生年代至今為最大

N=設(shè)計(jì)年份-發(fā)生年份+1

②從調(diào)查考證的最遠(yuǎn)年份至今為最大

N=設(shè)計(jì)年份-調(diào)查考證期最遠(yuǎn)年份+1

n=43年199218791954N2＝114年195018701322？1153N1=840年Qt1975n——實(shí)測(cè)期N1、N2——考證期1、2

Q1954——1950～92第一位，1879～1992第一位。

Q1870——1153～1992第二位。

Q1322——1153～1992第一位，流量無(wú)法考證。2、分別排位法

各項(xiàng)分別在可確定其重現(xiàn)期的最長(zhǎng)系列內(nèi)按數(shù)學(xué)期望公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)頻率。

P1870＝2/841=0.0024，P1954=1/115=0.0087，

P1975=2/44=0.046，??????n=43年199218791954N2＝114年195018701322？1153N1=840年Qt1975

3、統(tǒng)一排位法（條件概率公式）

設(shè)最長(zhǎng)調(diào)查期N1內(nèi)頻率區(qū)間為0～1，特大值最末項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)頻率為PMa，N2系列（除項(xiàng)特大值被提到系列外排位外）各項(xiàng)在剩余頻率范圍1－PMa內(nèi)均勻分布：

P1870＝2/841＝0.0024，

P1954=0.0024＋0.998×＝0.011，

P1975=0.011＋0.989×=0.034??????例：某站自1935~1972年的38年中，有5年因戰(zhàn)爭(zhēng)缺測(cè)，故實(shí)有洪水資料33年。其中1949年為最大，并考證應(yīng)從實(shí)測(cè)系列中抽出作為特大值處理，1956年排第二位，1971年為最小。另外，查明自1903年以來(lái)的70年間，為首的三次大洪水，其大小排位為1921、1949、1903年，并能判斷在這70年間不會(huì)遺漏掉比1903年更大的洪水。同時(shí)，還調(diào)查到在1903年以前，還有三次大于1921年的特大洪水，其序位為1867、1852、1832年，但因年久遠(yuǎn)，小于1921年洪水則無(wú)法查清。試估算各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)頻率。

例：某水文站有實(shí)際觀測(cè)資料41年（1959~1999），其中1998年的洪峰流量為41年中最大，次之的是1964年的洪水，并考證應(yīng)從實(shí)測(cè)系列中抽出作為特大值處理，第三位的是1960年，1999年最小。

經(jīng)過(guò)水文調(diào)查知道，1935年還發(fā)生過(guò)一次洪水，經(jīng)過(guò)估算，該次洪水是1901年以來(lái)最大的一場(chǎng)洪水。另外經(jīng)過(guò)訪問(wèn)發(fā)現(xiàn)1921年也發(fā)生過(guò)一次大洪水，但比1935年的洪水要小，比1998年的要大，具體數(shù)字不詳。而且可以肯定，在調(diào)查中，沒(méi)有遺漏掉比1964年更大的洪水?，F(xiàn)在請(qǐng)你計(jì)算1901年、1921年、1935年、1960年、1964年、1998年，以及1999年洪水的經(jīng)驗(yàn)頻率。

4、不連續(xù)系列的統(tǒng)計(jì)參數(shù)、Cv和Cs的確定對(duì)于一個(gè)不連續(xù)系列，若在調(diào)查期N年內(nèi)，有a個(gè)特大值，其中個(gè)發(fā)生在實(shí)測(cè)期n年內(nèi)，假定（N-a）年內(nèi)流量的均值及分布規(guī)律與（n-）年內(nèi)的分布規(guī)律相同。則：第二節(jié)推理公式和經(jīng)驗(yàn)公式前言：任務(wù)：蘭花江碼頭村附近準(zhǔn)備建設(shè)一座橋梁，要計(jì)算五十年一遇的設(shè)計(jì)洪水流量。分析：某一設(shè)計(jì)頻率的洪水流量計(jì)算，根據(jù)資料類型的不同，一般有兩種主要方法：1、如果有直接觀測(cè)的當(dāng)?shù)亓髁康亩嗄曩Y料（附近有水文站而且觀測(cè)多年），可以根據(jù)流量資料來(lái)推求；2、沒(méi)有直接觀測(cè)的多年資料，但是有當(dāng)?shù)匾陨狭饔虻谋┯曩Y料以及暴雨與流量之間的關(guān)系函數(shù)知識(shí)，那可以利用設(shè)計(jì)暴雨資料來(lái)推求設(shè)計(jì)洪水流量（推理公式法、經(jīng)驗(yàn)公式法）。一、概述（一）特點(diǎn)1、無(wú)資料，必須利用地區(qū)綜合信息，由暴雨推洪水；2、流域小，不考慮降雨、產(chǎn)流的空間分布不勻，降雨以點(diǎn)代面；3、工程小，主要研究洪峰流量；4、對(duì)暴雨只研究與造峰有關(guān)的最大24小時(shí)核心暴雨——短歷時(shí)暴雨；5、方法必須簡(jiǎn)便，易于查算。（二）產(chǎn)匯流模型1、產(chǎn)流過(guò)程：降雨扣除損失后形成凈雨，從降雨到凈雨的過(guò)程為產(chǎn)流過(guò)程。2、匯流過(guò)程：坡面出現(xiàn)徑流以后，從流域各處匯集到流域出口河流斷面的過(guò)程。3、匯流時(shí)間：從流域最遠(yuǎn)點(diǎn)到出口斷面的時(shí)間，用τ表示。4、假設(shè)：1）同頻率的暴雨產(chǎn)生同頻率的洪水；2）在流域上降雨強(qiáng)度是均勻的；3）洪峰流量（在同樣降雨強(qiáng)度下）與集雨面積成正比。

二、推理公式推求設(shè)計(jì)洪峰流量1、基本形式：式中：Qp——頻率為P%的流量（m3/s）K——單位換算系數(shù)0.278——頻率為P%的平均凈雨強(qiáng)度（mm/h）F——流域面積（km2）

2、暴雨公式——用于推求任意歷時(shí)最大雨量的經(jīng)驗(yàn)公式式中Sp——雨力，相當(dāng)于t=1h的平均雨強(qiáng)，mm/h;n——暴雨遞減指數(shù)。t≦1h時(shí)n=n1,t≧1h時(shí)n=n2(湖南t≧6h時(shí)n=n3）3、水科所推理公式形式如下：式中：——洪峰徑流系數(shù)——匯流時(shí)間4、交通部公路科研所推理公式如下：式中：——降雨損失參數(shù)（mm/h）四、推求設(shè)計(jì)洪峰流量的經(jīng)驗(yàn)公式法經(jīng)驗(yàn)公式——公式的形式及參數(shù)由實(shí)測(cè)資料確定。如：參數(shù)查水文手冊(cè)各地區(qū)值。第三節(jié)根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式

推算設(shè)計(jì)流量一、全國(guó)水文分區(qū)流量計(jì)算參數(shù)表（表3-2-1）二、全國(guó)水文分區(qū)Cv值表（表3-2-2）三、全國(guó)水文分區(qū)Cs/Cv經(jīng)驗(yàn)關(guān)系表（表3-3-3）四、用法1、Q2%=KFn’由表3-2-1可推Q2%、Q1%2、=CFn（表3-2-1）查表Cv（表3-2-2）查表Cs/Cv（表3-2-3），得Cs由皮爾遜Ⅲ型曲線得到任何給定頻率的Qp%.第四章海洋水文

第一節(jié)潮汐和潮流一、潮汐與潮流潮汐：是日、月引潮力引起的海洋水面周期性的升降運(yùn)動(dòng)。潮流：潮汐引起的海水周期性的水平進(jìn)退流動(dòng)。（1）牛頓（1642-1727）首先提出了天體相互引力作用而產(chǎn)生海洋潮汐的理論。牛頓與伯諾里假定地球表面海水等深，海水在地月系統(tǒng)的慣性離心力與引力的共同作用下，使海水在地球表面向著月球與背著月球的兩個(gè)方向移動(dòng)，從而形成一個(gè)橢圓球體，該水圈即潮汐橢圓。

（2）該平衡潮理論可以解釋潮汐的存在，但是，不能很好的預(yù)測(cè)潮汐出現(xiàn)的時(shí)間以及海洋上一些地方不能形成明顯的半日潮的原因（如在西澳大利亞海岸）。于是一種動(dòng)力潮理論認(rèn)為，潮汐是一個(gè)繞著地球表面運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)波，是受天文吸引力與旋轉(zhuǎn)力控制的強(qiáng)制波。拉普拉斯（1749-1827）利用復(fù)雜的偏微分方程組描述了潮汐動(dòng)力的相互作用?，F(xiàn)代人利用大型計(jì)算機(jī)對(duì)此進(jìn)行求解。

（3）在每月的初一十五，太陽(yáng)月亮地球位于一條直線上，潮汐引力最大，形成的潮差最大，稱為大潮或者朔望潮，在上弦與下弦，地月日處于直角位置，日月引力相互抵消一部分，此時(shí)的潮差最小，稱為小潮或者方照潮。在海水粘滯性的與地形影響下，大小潮會(huì)在朔望或者上下弦1~3天后出現(xiàn)。

高潮間隙：從月中天到高潮出現(xiàn)的時(shí)間間隔。低潮間隙：從月中天到低潮出現(xiàn)的時(shí)間間隔。潮汐的三種類型1、半日潮：一個(gè)太陰日內(nèi)（24小時(shí)50分）出現(xiàn)兩次高潮與兩次低潮，潮位時(shí)間曲線為對(duì)稱的余弦曲線。2、日潮：在一個(gè)太陰日內(nèi)出現(xiàn)一次高潮與低潮，潮位時(shí)間曲線為對(duì)稱的余弦曲線。3、混合潮：有不規(guī)則半日潮，半月的少數(shù)日子里兩次高潮與低潮的高度歷時(shí)都不相同；不規(guī)則日潮則是半月中多數(shù)時(shí)間是日潮，其余日子里是不規(guī)則半日潮。二、科氏力在研究大尺度風(fēng)與海流系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，海洋學(xué)家和氣象學(xué)家必須考慮地球轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，這種影響稱為科氏效應(yīng)，由法國(guó)數(shù)學(xué)家GaspardCoriolis(1792-1843)提出的。定性地說(shuō)，在北半球，它使運(yùn)動(dòng)著的水質(zhì)點(diǎn)向運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)偏離；在南半球則相反。正是這種科式力的作用，使得大范圍的水流運(yùn)動(dòng)方向往往與壓力梯度線平行而不是垂直。三、基準(zhǔn)面黃海平均海平面：是青島驗(yàn)潮站的多年（一般取19年）平均海平面（19年每小時(shí)潮位觀測(cè)記錄的平均值）。四、海流海流是海洋中的流動(dòng)的水流，引起海流的原因主要有：天體引潮力所引起的潮流；因?yàn)轱L(fēng)的切應(yīng)力作用于海面產(chǎn)生的風(fēng)海流；由于近海岸波浪破碎而引起的水平方向的波流；或者是由于海面大氣壓力、海洋水溫與鹽度分布不均勻形成的梯度流。五、設(shè)計(jì)潮位的推算有n個(gè)年最高潮位觀測(cè)值時(shí)，不同重現(xiàn)期的高潮位可采用耿貝爾曲線分布計(jì)算。給定頻率P的隨機(jī)變量為：式中：－給定頻率P（%）相應(yīng)的隨機(jī)變量；－隨機(jī)變量系列的均值；－隨機(jī)變量系數(shù)的均方差；－與頻率P和系列變量n有關(guān)的參數(shù)。耿貝爾分布主要是應(yīng)用在那些求極值分布的計(jì)算中，比如高潮位與低潮位的頻率分布。

第二節(jié)海岸和?？谝弧⒑０督芯空J(rèn)為，海岸與河口地區(qū)是生命活動(dòng)最為旺盛的地區(qū)。也是原始生命誕生的主要場(chǎng)所。在這里，物質(zhì)交換非常頻繁。海底泥沙在波浪、潮汐、海流等動(dòng)力作用下運(yùn)動(dòng)，形成了海岸演變過(guò)程。沙質(zhì)海岸、淤泥質(zhì)海岸二、河口：河流流入海洋、湖泊以及支流入干流的地方。河口可劃分為：口外海濱段，河口段與近口段。潮流界：將潮流到達(dá)河流最遠(yuǎn)處稱為潮流界。潮流區(qū)：在潮流界的上游，雖然潮流不能到達(dá)，但是水位卻有受潮流影響而產(chǎn)生的周期性變化，直到此影響消失處，稱為潮區(qū)界。潮區(qū)界與潮流界部分為近口段。在潮流界以下的河段，水流的流向經(jīng)常受到潮流的影響經(jīng)常發(fā)生順逆流向的周期性變化。第三節(jié)波浪

海浪一般是風(fēng)浪、涌浪以及涌浪傳播到海岸所引起的近岸波的總稱。風(fēng)浪是在風(fēng)在直接持續(xù)作用下產(chǎn)生的波浪；涌浪是在風(fēng)停止后，海面存在的波浪或傳到無(wú)風(fēng)區(qū)的波浪。

一、波浪1、波浪要素和名稱波峰：波面的最高點(diǎn)波谷：波面的最低點(diǎn)波高H：相鄰波峰與波谷的豎直距離（m）波長(zhǎng)L：相鄰兩波峰或兩波谷間的水平距離周期T：波浪起伏一次所需的時(shí)間波速c：波面移動(dòng)的速度，即單位時(shí)間內(nèi)波動(dòng)傳播的水平距離(m/s)，c=L/T前進(jìn)波：在海面上形成后，向岸邊傳播的波浪。2、水體的簡(jiǎn)易波動(dòng)理論，首先是由G..B.Airy(1801—1892)提出的,他提出了在任意深度,平坦地形下波動(dòng)傳播的理論,指出這些波動(dòng)的恢復(fù)力為重力,并有兩種極端形式:深水波與淺水波。深水波：在水深大于一半波長(zhǎng)處的前進(jìn)波。深水波波速c=（gλ/2π）0.5λ為波長(zhǎng)，g為重力加速度淺水波：在水深向岸邊傳播，水深d小于半波長(zhǎng)。c2=(gλ/2π)(th2πh/λ)h為水深,th為雙曲正切函數(shù)thx=(ex-e-x)／(ex+e-x)(顯然，當(dāng)x為無(wú)窮大的時(shí)候，thx為1)（3）波的能量波的能量傳播是以波包的方式進(jìn)行的，波能隨著波高的平方而增加。（4）波浪的折射反射與繞射在海岸，水深變淺，波速變緩，波峰線會(huì)發(fā)生折射的現(xiàn)象，類似光線的折射。（5）海浪的破碎在深水中形成的前進(jìn)波進(jìn)入海灘之后，水深變淺，波陡增大（波陡是波高與波長(zhǎng)的比例），波峰速度快，波谷速度慢，（因?yàn)椴ㄋ倥c水深有關(guān)了），使得波面傾倒破碎；波浪破碎后，水質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)向前移動(dòng)，稱為擊岸波；擊岸波繼續(xù)向前傳播并破碎，最后形成擊岸水流，水流在岸邊涌高，再向?；亓?。二、海浪固定點(diǎn)波高的統(tǒng)計(jì)分析波浪要素的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分布：皮三分布波浪要素的短期統(tǒng)計(jì)分布：雷利（Rayleigh）分布深水波頻率分布（累積頻率）函數(shù)模比系數(shù)與累積頻率P（%）的關(guān)系為：

設(shè)計(jì)波浪的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是：波浪高度和周期的頻率。波列累積頻率：指在實(shí)際海面上不規(guī)則波列的出現(xiàn)頻繁，它代表波浪要素的短期統(tǒng)計(jì)分面。顯著波：取觀測(cè)波列的連續(xù)100個(gè)波，其中前10個(gè)大波的平均值作為特征波高，稱為1/10大波或顯著波。有效波：取波列中前1/3大波的平均值作為特征波高，稱為1/3大波或有效波。三、不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)波浪推算波浪要素的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)分布：皮三分布波浪高度和周期的頻率分析方法：適線法四、我國(guó)的風(fēng)況和海浪概況第四節(jié)波浪對(duì)橋梁墩臺(tái)的作用力圓柱及其他形狀樁柱的波浪力一、分析1、水流對(duì)墩臺(tái)的作用力等于墩臺(tái)使水流速度發(fā)生改變的反作用力。墩臺(tái)上每點(diǎn)受到的波浪力都可以通過(guò)求該點(diǎn)速度的時(shí)間微分來(lái)得到。2、水體本身存在一個(gè)對(duì)其他物體的壓力。3、因此，墩臺(tái)所受到的水流波浪力應(yīng)該是1、2兩因素形成的合力。二、數(shù)學(xué)公式表達(dá)對(duì)于第1因素形成的力（駐點(diǎn)壓力），我們可以得到以下公式：

該公式說(shuō)明速度壓力（駐點(diǎn)壓力）是與速度的平方以及柱體阻水投影面積成正比的，該公式也表明，這個(gè)力是由于水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能而來(lái)的。

對(duì)于第2因素形成的力（慣性壓力），我們可以得到以下公式：該公式說(shuō)明波浪對(duì)柱形建筑物的慣性壓力是與速度的改變以及柱體的橫斷面面積成正比例的。

*（建議大家參考相關(guān)流體力學(xué)或者水力學(xué)書(shū)籍中繞流與邊界層章節(jié)）第五章大中橋孔徑計(jì)算一、任務(wù)：某一級(jí)公路跨越平原區(qū)次穩(wěn)定河段修建一座橋梁，請(qǐng)計(jì)算該橋梁最小橋孔凈長(zhǎng)度以及橋面最低高程

1、采用百年一遇設(shè)計(jì)洪水流量3500m3/s；2、設(shè)計(jì)水位Hs=63.65米；2、按照V1-(1)級(jí)航道通航標(biāo)準(zhǔn)；3、采用4孔30米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁為上部結(jié)構(gòu)；雙柱式橋墩，墩徑取1.60米；4、橋面最低高程為67.50米。請(qǐng)問(wèn)該橋孔布設(shè)方案是否合理？橋面最低高程是否合適？二、分析大中橋的孔徑計(jì)算，主要根據(jù)橋位斷面的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水位，推算需要的橋孔的最小長(zhǎng)度和橋面中心最低高程，為確定橋孔設(shè)計(jì)方案，提供設(shè)計(jì)依據(jù)。河流斷面建設(shè)橋梁之后，因?yàn)楹哟矇嚎s，斷面必然沖刷，為順利宣泄洪水以及相應(yīng)的泥沙，橋下必須有足夠的過(guò)水面積。三、思考研究1、橋位河段的水流圖式（P104頁(yè)）注：由于橋孔對(duì)水流的壓縮，從橋位上游相當(dāng)遠(yuǎn)處的斷面①起，水面就開(kāi)始壅高，并呈a型壅水曲線，無(wú)導(dǎo)流堤時(shí)直到橋位上游大約一個(gè)橋孔長(zhǎng)度L處的斷面②達(dá)到最大壅水高度△Z。水流接近橋孔時(shí)，急劇收縮，直到橋位下游附近的斷面③，水面最窄，流速最大；在其下游，水流又逐漸擴(kuò)散，到斷面④才恢復(fù)天然狀態(tài)。2.橋孔布置原則橋孔的位置和大小應(yīng)與天然斷面的流量分配相適應(yīng)，滿足泄洪排沙的要求，保證橋頭陸堤不致潰決。3、橋孔凈長(zhǎng)度：設(shè)計(jì)水位上兩橋臺(tái)前緣之間的水面寬度，稱為稱孔長(zhǎng)度；扣除全部橋墩寬度后，則稱為橋孔凈長(zhǎng)。1）沖刷系數(shù)法列別柳伯斯基假設(shè)（1875）：橋下過(guò)水面積擴(kuò)大到使橋下流速等于天然河槽流速時(shí)候，橋下沖刷即停止。建議以天然河槽平均流速作為河槽沖刷停止時(shí)的平均流速。顯然，以水力學(xué)中的水流連續(xù)性原理，洪水流量應(yīng)該等于洪水沖刷后的斷面面積乘以天然河槽平均流速。有關(guān)概念：橋下毛過(guò)水面積：河流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（包含橋墩以及渦流所占面積）橋下凈過(guò)水面積：毛過(guò)水面積扣除橋墩所占面積之后的過(guò)水面積。橋墩阻水折減系數(shù)：橋墩阻水面積與毛過(guò)水面積的比值。橋下有效過(guò)水面積：橋下凈過(guò)水面積扣除墩臺(tái)側(cè)面渦流阻水面積后的過(guò)水面積。壓縮系數(shù)：橋下有效過(guò)水面積與橋下凈過(guò)水面積的比值。沖刷系數(shù)：橋下一般沖刷完成后的過(guò)水面積與沖刷前過(guò)水面積的比值。以水力學(xué)中的水流連續(xù)性原理，洪水流量應(yīng)該等于洪水沖刷后的有效斷面面積乘以天然河槽平均流速。所以：設(shè)計(jì)洪水流量=天然河槽平均流速×沖刷后的有效過(guò)水面積沖刷后的有效斷面面積=沖刷前的有效過(guò)水面積×沖刷系數(shù)沖刷系數(shù)：沖刷后與沖刷前的橋下過(guò)水面積之比；按照相應(yīng)要求選取沖刷前的有效過(guò)水面積=沖刷前的凈過(guò)水面積×壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)=1－0.375×設(shè)計(jì)流速/橋墩凈間距

2）橋孔凈長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式法《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2002年），《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（1991年）推薦使用。對(duì)于有明顯河槽的各類河段的經(jīng)驗(yàn)公式有5個(gè)參數(shù)：設(shè)計(jì)洪水流量（Qs）、設(shè)計(jì)洪水的河槽流量（Qc）、河槽寬度（Bc）、河床穩(wěn)定性系數(shù)與指數(shù)（K,n）。第三節(jié)橋面高程橋面高程：指橋面中心線上的最低點(diǎn)的高程。

1、雍水（1）橋前最大雍水高度上游能量：壓能1+勢(shì)能1+動(dòng)能1下游能量：壓能2+勢(shì)能2+動(dòng)能2雍高高度=下游能量+能量損失-上游能量（2）橋下雍水高度：參照經(jīng)驗(yàn)取值2、波浪3、橋面最低高程（不通航）=設(shè)計(jì)水位+各種水面升高+橋下凈空安全值+橋梁上部構(gòu)造建筑高度4、橋面最低高程（通航）=設(shè)計(jì)最高通航水位+通航凈空高度+橋梁上部構(gòu)造建筑高度四、具體計(jì)算搜集橋梁基本資料,河流基本資料,橋位斷面測(cè)量資料如下:河灘面積317m2，河灘寬度121m，河灘平均水深2.61m，河灘流速0.99m/s，河灘流量316m3/s，河槽面積1028m2，河槽寬度108m，河槽平均水深9.50m，河槽流速3.11m/s，河槽流量3193m3/s，河床面積1345m2，河床寬度229m，河床平均水深5.85m，平均流速2.61m/s，河床流量3508m3/s，設(shè)計(jì)水位63.65m，河段穩(wěn)定性系數(shù)分別為0.95、0.87。1、橋孔凈長(zhǎng)度Lj=K(QS/Qc)mBc=0.95×

(3500/3190)0.87=111.52方案中的橋孔凈長(zhǎng)度=120-3×1.60=115.20>111.52方案合理.

2、橋面最低高程判斷設(shè)計(jì)流量是否緩急流。經(jīng)過(guò)計(jì)算，河槽的弗汝德數(shù)Fr=0.104，是緩流。橋前最大雍水高度可以按照公式(5-3-1)-(5-3-4)計(jì)算=0.29米橋下雍水高度=0.5*橋前最大雍水高度=0.15米

浪高可以按照公式(5-3-7)計(jì)算=2/3*1.01米河彎兩岸超高按照公式(5-3-10)計(jì)算=0.37米取一半為凹岸對(duì)水流中線的超高=0.19米橋下安全凈空要求為0.50米,橋梁建筑物建筑高度為1.20米.因此，按照設(shè)計(jì)洪水通過(guò)要求所需要的橋面最低高程為66.55米.

另外,考慮通航的要求,該級(jí)航道最高通航水位的重現(xiàn)期為5年，其五年一遇設(shè)計(jì)洪水流量可以求得,按照水位流量關(guān)系，可以得到相應(yīng)水位為61.70米，通航要求的凈空高度為4.50米，橋梁建筑物建筑高度為1.20米。所以，滿足通航要求所需要的最低橋面高程為67.40米。比較洪水通過(guò)與通航要求水位。最后采用67.40米作為橋面最低高程。第六章橋墩和橋臺(tái)沖刷一、任務(wù)：

某河流上準(zhǔn)備建設(shè)公路橋一座。橋梁資料以及橋位斷面河流資料如下：1、百年一遇設(shè)計(jì)洪水流量為3500m3/s，河槽流量為3193m3/s,河槽寬度為108.38m。橋梁建成后河槽可以擴(kuò)展到整個(gè)橋孔，河槽最大水深為12.39m；2、橋孔長(zhǎng)度為120m，收縮系數(shù)為0.959，橋墩阻水過(guò)水面積折減系數(shù)為0.053；請(qǐng)計(jì)算橋下斷面一般沖刷水深與橋墩局部沖刷水深一般沖刷深度概念當(dāng)橋梁上游進(jìn)入橋下河槽斷面的泥沙數(shù)量小于橋下斷面因水流收縮流速增大而沖走的泥沙數(shù)量，橋下斷面就會(huì)引起沖刷。這就是橋下一般沖刷。一般沖刷下的河床水深為一般沖刷水深。

二、一般沖刷的機(jī)理1、泥沙運(yùn)動(dòng)懸移質(zhì)：懸浮于水中向下游移動(dòng)的泥沙。推移質(zhì)：在河床床面上滾動(dòng)、滑動(dòng)或者跳躍著間歇地向下游移動(dòng)，速度小于水流速度。床沙：下沉到河床床面靜止不動(dòng)為床沙。2、粒徑級(jí)配曲線：以小于或等于某一粒徑的顆粒在整個(gè)沙樣中所占重量百分?jǐn)?shù)為縱軸，以粒徑大小尺寸的對(duì)數(shù)為橫軸，而繪制的曲線。3、平均粒徑：上下兩級(jí)篩孔的均值

4、中值粒徑為沙樣中大于和小于這種粒徑的泥沙重量各占一半的那種粒徑。5、粒徑的表示：等容直徑表示；6、泥沙容重：?jiǎn)挝惑w積的重力7、泥沙沉速：在靜止清水中均勻下沉的速度。8、泥沙的起動(dòng)張瑞瑾-竇國(guó)仁泥沙起動(dòng)流速公式：

9、推移質(zhì)輸沙率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)在過(guò)水?dāng)嗝鎲挝缓硬蹖挾壬?，通過(guò)的推移質(zhì)的質(zhì)量。以流速為主要參數(shù)的推移質(zhì)輸沙率公式，竇國(guó)仁（1977）

10、含沙量：含沙量是單位水體水流中所含懸移質(zhì)的質(zhì)量挾沙能力：?jiǎn)挝凰w能夠挾帶泥沙含懸移質(zhì)與推移質(zhì)的最大數(shù)量11、河床演變：在天然狀況下或人類活動(dòng)的干擾后，河床形態(tài)逐漸的變化。1）副流：由于過(guò)水?dāng)嗝嫘螤畹母淖兓蚝訛车挠绊懀殡S著主流，在水流內(nèi)形成一種尺度較大的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，這種從屬主流而存在的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，稱為副流。分為立軸副流（回流）、平軸副流（流流）、順流副流（螺旋流）