大工14秋[桥涵水文]

网络教育学院

《桥涵水文》离线作业

学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生： 辅导教师： 完成日期：

大工13秋《桥涵水文》大作业及要求

题目二：计算题

某水文站有22年的年最大流量观测资料，并已知其统计参数CV0.37，

CS0.17，计算Q、CV、CS和Q1%的抽样误差，以及第一项的经验频率P1的抽样误差。（K1%=1.91，B=2.9）

解：（1）CV的抽样误差：

cv

= 0.0561.08=0.061 （2）CS的抽样误差：

Cs

（3）Q的抽样误差

根据经验频率分析方法：由实测系列外特大值经验频率：P＝M/(N+1)；实测系列内其它项经验频率：Pm=P + (1-P)× (m-L)/(n-L+1) 得出经验频率计算表，经验频率点群点绘于海森几率格纸上，目估通过点群分布中心，并兼顾到特大值作曲线，得到经验频率曲线。

查表得，当CS＝0.17时，P1＝5%,Ф1=1.88 P2=50%, Ф2=-0.16, P3=95%, Ф3=-1.32

公式：Q=(Q3× Ф1 －Q1× Ф3）/（ Ф1 － Ф3） ＝[970×1.88－3120×（－1.32）]/[1.88－（－.32）] ＝1857 m³/s



Q

的抽样误差计算公式为：

Q



（4）Q1%的抽样误差

要求Q1%的抽样误差，必须先计算Q1%Q(11Cv)中的1， 根据公式：1





K1%11.911

2.46； Cv0.37

Q1%Q(11Cv)=3863 m³/s

由抽样误差的计算公式：

Q

1%

B=0.024

根据上面的计算，通过查表的经验频率P1的抽样误差为0.05.

题目四：查阅相关资料，阐述桥下河床的冲刷现象和过程怎样？它们形成的原因是什么？桥梁冲刷计算时采用了哪些处理方法？（建议必要处附图片说明。）

（一）河床的冲刷现象和过程

桥下河床冲刷计算，是确定墩台基础埋深的重要依据。 河床变形分为三类：

1. 桥渡束狭水流，增加单宽流量所引起的全断面冲刷，称一般冲刷，用h 表示；冲刷停止时桥下的垂线水深表示该垂线处的一般冲刷深度。

2. 由桥墩阻水使水流结构变化，在桥墩周围发生的冲刷，称局部冲刷，用h 表示。

3. 河道自然变化引起，称为自然冲刷；

顺直微弯型河床 河段顺直或略有弯曲，但主流流路依然弯曲，因此深槽、浅滩交错出现，两侧的边滩犬牙交错。 弯曲型河床 也称蜿蜒性河道。具有迂回曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特性,在世界上分布很广。典型的弯曲型河床平面形态为弯段和过渡段相间。弯段为深槽所在，过渡段为浅滩所在。据统计发现任

意两相邻浅滩的间距约为河宽的6倍左右。分汊型河床 又称江心洲型河床。具有一个或几个江心洲，河身呈宽窄相间的莲藕状，具有两股或更多的汊道,各汊道经常处在交替消长的过程之中。 游荡型河床 河身顺直宽浅，沙滩密布，汊道交织，河床变形迅速，主槽摆动不定，水流散乱。

（二）河床的冲刷现象形成的原因

河床演变是水流与河床不断相互作用的过程，在这一过程中，泥沙运动是纽带。任一河段在特定水流条件下有一定挟沙能力。河床演变是指：河道在天然情况下或受人工因素的影响下所发生的变化。当上游来沙量与水流挟沙能力互相适应时,水流处于输沙平衡状态,河床保持相对稳定；如上游来沙量与水流挟沙能力不适应,水流输沙不平衡,河床就产生相应冲淤变化。河床变化反过来又会改变水流条件，从而引起水流挟沙能力的变化，变化的趋势是尽量使上游来沙量与水流挟沙能力相适应，使河床保持相对平衡。

1、天然冲刷河床在水力作用及泥沙运动等因素影响自然发育过程造成的现象。

2、局部冲涮，水流因受墩台的阻挡，在墩台附近发生的冲刷现象叫局部冲刷。在桥墩的前缘与两侧形成冲刷坑。

3、一般冲刷，建桥后由于桥孔压缩河床水面积减小，从而引起桥下流速的增大，水流携砂能力也随之增大造成整个桥下断面的河床冲刷。

（三）桥梁冲刷计算

建桥后，由于桥墩的束水作用，桥位处河床底部将发生下切冲刷。根据工程地质勘探报告，该桥桥址处，河床冲刷层为亚粘土。河床的冲刷计算按粘性土河床处理。

（1）一般冲刷计算

采用《公路桥位勘测设计规范》中8.5.4-1式

QhA2mcBc'hchp0.331

IL





式中,

h

p

--桥下一般冲刷后的最大水深(m);

Q

2

--河槽部分通过的设计流量（m3/s）；

μ—桥墩水流侧向压缩系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-1；

h

mc

--桥下河槽最大水深（m）；

hc--桥下河槽平均水深（m）；

B

A—单宽流量集中系数，AH为平滩水位时河槽宽度和河槽平H,B、

0.5

均水深。A=1.0～1.2

Bc'--桥下河槽部分桥孔过水净宽（m）,当桥下河槽扩宽至全桥时B

即为全桥桥下过水净宽；

'

c

IL --冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中IL的范围为0.16～1.19。 局部冲刷深度计算

参考《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）式7.4.1－2。

hbKK2B1hp式中：

hb

0.60.15

VVV

0

'





n2

——桥墩局部冲刷深度（m）；

——墩型系数，可按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）

K

附录B选用；

K2

——河床颗粒的影响系数；

B1——桥墩计算宽度（m）；

hp

——一般冲刷后的最大水深（m）；

V——一般冲刷后的墩前行进流速河床泥沙起动流速（m/s）；

V0

——河床泥沙起动流速（m/s）；

V'——墩前泥沙起冲流速（m/s）；

n2——指数。

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《桥涵水文》离线作业

学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生： 辅导教师： 完成日期：

大工13秋《桥涵水文》大作业及要求

题目二：计算题

某水文站有22年的年最大流量观测资料，并已知其统计参数CV0.37，

CS0.17，计算Q、CV、CS和Q1%的抽样误差，以及第一项的经验频率P1的抽样误差。（K1%=1.91，B=2.9）

解：（1）CV的抽样误差：

cv

= 0.0561.08=0.061 （2）CS的抽样误差：

Cs

（3）Q的抽样误差

根据经验频率分析方法：由实测系列外特大值经验频率：P＝M/(N+1)；实测系列内其它项经验频率：Pm=P + (1-P)× (m-L)/(n-L+1) 得出经验频率计算表，经验频率点群点绘于海森几率格纸上，目估通过点群分布中心，并兼顾到特大值作曲线，得到经验频率曲线。

查表得，当CS＝0.17时，P1＝5%,Ф1=1.88 P2=50%, Ф2=-0.16, P3=95%, Ф3=-1.32

公式：Q=(Q3× Ф1 －Q1× Ф3）/（ Ф1 － Ф3） ＝[970×1.88－3120×（－1.32）]/[1.88－（－.32）] ＝1857 m³/s



Q

的抽样误差计算公式为：

Q



（4）Q1%的抽样误差

要求Q1%的抽样误差，必须先计算Q1%Q(11Cv)中的1， 根据公式：1





K1%11.911

2.46； Cv0.37

Q1%Q(11Cv)=3863 m³/s

由抽样误差的计算公式：

Q

1%

B=0.024

根据上面的计算，通过查表的经验频率P1的抽样误差为0.05.

题目四：查阅相关资料，阐述桥下河床的冲刷现象和过程怎样？它们形成的原因是什么？桥梁冲刷计算时采用了哪些处理方法？（建议必要处附图片说明。）

（一）河床的冲刷现象和过程

桥下河床冲刷计算，是确定墩台基础埋深的重要依据。 河床变形分为三类：

1. 桥渡束狭水流，增加单宽流量所引起的全断面冲刷，称一般冲刷，用h 表示；冲刷停止时桥下的垂线水深表示该垂线处的一般冲刷深度。

2. 由桥墩阻水使水流结构变化，在桥墩周围发生的冲刷，称局部冲刷，用h 表示。

3. 河道自然变化引起，称为自然冲刷；

顺直微弯型河床 河段顺直或略有弯曲，但主流流路依然弯曲，因此深槽、浅滩交错出现，两侧的边滩犬牙交错。 弯曲型河床 也称蜿蜒性河道。具有迂回曲折的外形和蜿蜒蠕动的动态特性,在世界上分布很广。典型的弯曲型河床平面形态为弯段和过渡段相间。弯段为深槽所在，过渡段为浅滩所在。据统计发现任

意两相邻浅滩的间距约为河宽的6倍左右。分汊型河床 又称江心洲型河床。具有一个或几个江心洲，河身呈宽窄相间的莲藕状，具有两股或更多的汊道,各汊道经常处在交替消长的过程之中。 游荡型河床 河身顺直宽浅，沙滩密布，汊道交织，河床变形迅速，主槽摆动不定，水流散乱。

（二）河床的冲刷现象形成的原因

河床演变是水流与河床不断相互作用的过程，在这一过程中，泥沙运动是纽带。任一河段在特定水流条件下有一定挟沙能力。河床演变是指：河道在天然情况下或受人工因素的影响下所发生的变化。当上游来沙量与水流挟沙能力互相适应时,水流处于输沙平衡状态,河床保持相对稳定；如上游来沙量与水流挟沙能力不适应,水流输沙不平衡,河床就产生相应冲淤变化。河床变化反过来又会改变水流条件，从而引起水流挟沙能力的变化，变化的趋势是尽量使上游来沙量与水流挟沙能力相适应，使河床保持相对平衡。

1、天然冲刷河床在水力作用及泥沙运动等因素影响自然发育过程造成的现象。

2、局部冲涮，水流因受墩台的阻挡，在墩台附近发生的冲刷现象叫局部冲刷。在桥墩的前缘与两侧形成冲刷坑。

3、一般冲刷，建桥后由于桥孔压缩河床水面积减小，从而引起桥下流速的增大，水流携砂能力也随之增大造成整个桥下断面的河床冲刷。

（三）桥梁冲刷计算

建桥后，由于桥墩的束水作用，桥位处河床底部将发生下切冲刷。根据工程地质勘探报告，该桥桥址处，河床冲刷层为亚粘土。河床的冲刷计算按粘性土河床处理。

（1）一般冲刷计算

采用《公路桥位勘测设计规范》中8.5.4-1式

QhA2mcBc'hchp0.331

IL





式中,

h

p

--桥下一般冲刷后的最大水深(m);

Q

2

--河槽部分通过的设计流量（m3/s）；

μ—桥墩水流侧向压缩系数，查《公路桥位勘测设计规范》中表8.5.3-1；

h

mc

--桥下河槽最大水深（m）；

hc--桥下河槽平均水深（m）；

B

A—单宽流量集中系数，AH为平滩水位时河槽宽度和河槽平H,B、

0.5

均水深。A=1.0～1.2

Bc'--桥下河槽部分桥孔过水净宽（m）,当桥下河槽扩宽至全桥时B

即为全桥桥下过水净宽；

'

c

IL --冲刷坑范围内粘性土液性指数，在本公式中IL的范围为0.16～1.19。 局部冲刷深度计算

参考《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）式7.4.1－2。

hbKK2B1hp式中：

hb

0.60.15

VVV

0

'





n2

——桥墩局部冲刷深度（m）；

——墩型系数，可按《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）

K

附录B选用；

K2

——河床颗粒的影响系数；

B1——桥墩计算宽度（m）；

hp

——一般冲刷后的最大水深（m）；

V——一般冲刷后的墩前行进流速河床泥沙起动流速（m/s）；

V0

——河床泥沙起动流速（m/s）；

V'——墩前泥沙起冲流速（m/s）；

n2——指数。