|
沿地表线形凹槽集中的经常性或周期性水流,称为河流
河岸容蓄:当和谁与两岸地下水之间有水力联系时,一部分河水将补给地下水,增加两岸的地下蓄水量
河网容蓄:在涨洪阶段,坡地汇入河网的总水量大于出口断面的流量,因为河网本身可以滞蓄一部分水量
河网调节作用:当降水和坡地汇流停止时,河岸和河网容蓄的水量达最大值,二河网汇流过程仍在继续进行。当上游补给来那个小于出口排泄量时,就进入一次洪水过程的退水段。此时河网蓄水开始消退,流量逐渐减小,水位相应降低,涨洪是容蓄与两岸土层的水量又补充回河网。在河槽泄水量与地下水补给量相等时,河槽水流趋向稳定。
第一章、绪论
1、文:在自然科学中,称自然界的某类现象为文。
2、水文:自然界中水中的变化、运动等现象的总称。
3、水文大循环:发生在海洋与大陆之间的水文循环。
4、影响水文循环的因素:气候因素、下垫面因素、人类活动因素。
5气态水可因冷凝而成液态或固态,并以雨,雪,雹,露,霰等形式下降于大陆或海洋,称为降水
江河湖海及地表以下的液态水或固态水,因太阳的热力作用而成气态水升入天空,称为蒸发
地表水在土壤颗粒分子引力,毛管力和重力作用下,进入土壤或岩层是,称为入渗
沿地表及在土壤空隙流动的水流称为径流,其中沿地表流动的水流称为地表径流,在土壤或岩石裂缝中流动的水流称为地下径流,又称为基流,沿河川流动的水流称为河川径流
只发生在海洋上或陆上的水文循环,称为水文小循环,发生在海洋与大陆之间的水文循环称为水文大循环
蒸发大于降水的区域称为水汽源区,北纬10-35和南纬10-40,小于水汽汇区北10-南10,北30以北,南40以南;等于水汽平衡区 附近
水文循环的主要作用有:1形成各种不同的天气,条件气候变化,营造丰富的自然景观2参与陆地和海洋动植物的新陈代谢,影响各类生物的活动3向人类提供可再生的水资源和水能资源4课分散,悬移,溶解各种固体颗粒,气体,离子以及生物原生质等,形成水质的本地状态,对于污染的水体有自净功效
第二章、 河流概论
1、①干流:直接流入海洋、湖泊的的河流。
②支流:直接或间接流入干流的河流。
③水系:由大小不同的河流干流、支流、湖泊、沼泽和地下暗流等组成的脉络相通的水网系统。
2、河流的分段:按其形态特征及水力特性进行分段为,河源、上游、中游、下游、河口。
可以没有的河段为河口(瞎尾河)。
3、①河流的基本特征:河流长度、河流弯曲系数、纵横断面及纵横比降。
②河流的横比降产生的原因:a、弯曲河段中的惯性离心力作用。b、地球自转偏向力的作用。c、流速分布不均匀的影响。、
③中泓线(溪线):河流中沿水流方向各断面最大水深点的连线。
④河流长度:一般天然河流从河源到河口的距离。
⑤河流比降:a、横比降,河流沿横断面方向的水面坡度。b、纵比降,指河段上、下游河底高差与河段长度的比值。
4、①分水岭:划分相邻水系(或河流)的山岭或河间高地。
②分水线:分水岭最高点的连线、
③流域:一个水系(或一条河流)的集水(地表水或地下水)的区域,即分水线包围的区域。
④水文(形态)断面:计算流量所依据的断面。
5、流域的几何特征:流域面积、流域长度和平均宽度、流域形状系数。
6、径流
①形成过程:在气候和流域其他自然地理条件综合影响下,从降雨到达地面至水流汇集、流至出口断面的整个过程。
②四个阶段:
降水阶段:从云中降落到地面上的液态或固态水的颗粒。
流域蓄渗阶段:降水开始时,并不会立即形成径流,而是先经植物截留、蒸发、地面洼蓄及土壤渗入的过程。
坡面漫流阶段:超过蓄渗的雨水在地面上呈片流、细沟流运动的现象。
河网汇流阶段:各种径流经过坡地汇流注入河网中的支流,由支流到干流,最后到达流域的出口断面的过程。
③河网调节作用:河岸调节及河槽调节现象。
④坡面漫流:超过蓄渗的雨水在地面上呈片流、细沟流运动的现象。
7、泥沙
①特性:颗粒的大小、形状、重度、及泥沙的水力特性。
②水力特性:由泥沙颗粒在静止的清水中均匀下降的速度来表示。影响因素主要是泥沙颗粒的粒径和形状,水流的紊动强度
③a、泥沙运动的主要形式:推移质运动、悬移质运动。
b、沙坡运动:是天然河流中推移质集体运动的一种主要形式。
c沙波运动:沙质河床的床面泥沙在水流作用下,泥沙起动后出现推移质运动,形成床面沙波。
d、泥沙的起动、扬动和止动:起动与水流纵向流速,泥沙的颗粒大小、形状、重度,河床糙率的因素有关:扬动流速是泥沙从推移运动进入悬移运动的一个参数,一般情况下,扬动流速大于起动流速,但是对于细颗粒泥沙却不完全如此;由于泥沙起动时除了要克服泥沙的重力外,还要克服河床的摩擦力及粘着力,而泥沙止动则没有这个阻力因素,故止动流速一般比起动流速小。泥沙颗粒越细,起动刘笋与止动流速的差值越大。泥沙的起动流速一般为止动流速的1.2---1.4倍。
8、水文测验:是对各种水文要素进行系统观测及对观测资料进行整编的总称,是水文工作的基础。
主要内容:水位、流量、冰质、冰凌、水温、降水、蒸发、泥沙、地下水位等要素。
9、水文资料的三方面来源:水文站观测资料、洪水调查资料、文献考证资料。
10、水文基线:是水文站实测各水文要素所依据的代表性河床断面。
11、河床演变的影响因素:流量大小及变化、河床比降、河床形态、河段来沙量、河床地质情况、人类生产
活动的影响。
第三章、 水文统计基本原理和方法
1、总体与样本
①总体:随机变量所有可取试验结果的全体。
②样本:从整体中随机抽取的一部分试验结果值。
③关系:既有差别,又有联系。由于样本是总体的一部分,因而样本的特征在一定程度上反映了总体的特征,故总体的规律可以借助于样本的规律逐步地认识。
2、频率与概率
①概率:随机事件A客观上出现的可能性,或随机变量X取值的可能性。
②频率:在n次重复的随机试验中,某事件A实际出现的次数f与试验总次数n的比值。
③关系:当客观试验的次数足够多的时候,时间的概率可以通过频率计算得出。
3、累计频率:设随机变量X的样本系列为x1、x2、x3……xk,其相应的频数为f1、f2、f3……fk,且有
x1>x2>>x3……>xk,则等量值或超量值的累计频率为P(X》xm)=f总/n=l/n。
4、重现期:就是水文破坏事件(如洪水、干旱等)在长时期观测中可能再现的平均时间间隔,单位为a。
5、水文经验累积频率曲线的绘制步骤:
①将实测水文样本系列按大小递减顺序重新排列(不论其记录年序)。为了简便,该系列仍记为x1>x2>>x3……>xn。
②统计各实测值xi的频数fi及累计频率f总。
③按数学期望公式计算各实测值的累计频率。
④将经验频率点剧集{(Pm,xm)Im=1,2,…..,n}点绘制于平面坐标系中,通过这些点群的分布中心绘制一条光滑的曲线,即得该实测水文样本系列的经验累积频率曲线。
⑤若实测系列的样本容量n>100,也可根据工程设计要求选取的射击频率p作为横坐标值,在上述经验累计频率曲线上查得相应的纵坐标值,作为所求的设计值xp。
6、水文经验累积频率曲线的局限性:
①水文经验累积频率曲线完全是根据实测水文资料系列绘出的,当实测系列较长或设计标准要求较低时,用经验累计频率曲线尚能解决一些实际问题。但在需要查用的水文经验累积频率曲线两端部分,往往没有实测频率点据控制。
②水文随机变量的统计规律具有一定的地区分布性,但是很难直接用经验累积频率曲线来综合这些地区性规律。
③徒手目估延长经验累计频率曲线缺乏理论依据,而且无法深入探讨各种水文设计值的的物理成因与规律。
7、水文系列的均值x、离差系数Cv以及偏态系数Cs:
①三者关系:因为x>0,有Cs》2Cv;Xmin》a0=x(1-2Cv/Cs);Cs《2Cv/(1-Kmin);参数Cs的物理条件,2Cv《Cs《2Cv/(1-Kmin)。
②对皮尔逊III型频率曲线的影响:均值的影响:当Cv、Cs固定时,均值大的频率曲线位于均值小的频率曲线之上,均值大的频率曲线比较陡。Cv的影响:其余两者固定时,Cv越大则频率曲线越陡,左方越向上抬,右方越下降,Cv越小则频率曲线越平缓,等于0时曲线为一水平线。Cs的影响,当其余两者固定时,Cs大于0,则随着Cs增大,频率曲线的上端变陡、下端变平缓,曲线的中部越向左偏,当Cs大于2---3时曲线的下端趋于水平;当Cs=0时曲线成为正态分布,在海森概率格纸上呈一条直线;当Cs<0时,则随着Cs减小,线的上部变平缓、下端变陡,曲线的中部越向右偏。
8、①相关关系:两个或两个以上随机变量之间的关系。
②分为三种情况:完全相关、零相关、统计相关。
第五章、大中孔径计算
1、桥孔长度的确定:应满足排沙和输沙的要求,保证设计洪水及其所挟带的泥沙从桥下顺利通过,应满足桥下天然或人工漂浮物的通过,保证冰凌或竹排、木排从桥下顺利通过,还应满足桥下水面通航的要求,保证船舶或编组的驳船船队从桥下顺利通过。因此,应综合考虑桥孔长度、桥前壅水和桥下冲刷的相互影响。
第六章、桥梁墩台冲刷计算
1、桥梁墩台冲刷三部分:河床的自然演变冲刷、桥下一般冲刷、墩台局部冲刷。
2、冲刷形式:
①清水冲刷:当桥墩上游行近流速v大于床沙的始冲流速v0’而低于床沙起动流速v0时,床面无泥沙运动,桥墩冲刷坑没有上游冲来的泥沙补给。
②动床冲刷:行近流速超过床沙起动流速,床面泥沙处于运动状态,上游泥沙落入冲刷坑,坑内泥沙得到补给。
③平衡冲刷:在动床冲刷阶段,当冲刷坑内泥沙补给率和输出率趋于平衡时,冲刷趋向停止的状态。
3、桥梁墩台基底最小埋深:
当第二层土壤具有比第一层土壤更大的抗冲刷能力时,如果采用第一层土壤的特征计算的冲刷线位于第一层内时,此冲刷线可以作为冲刷线的采用值;如果使用第一层土壤的特征计算的冲刷线位于第二层内并使用第二层的土壤特征计算的冲刷线位于第一层内时,取一二层的交界处作为冲刷西安的采用值。
当第二层土壤的抗冲刷能力比第一层土壤小时,如果使用第一层土壤的特征计算的冲刷线位于第一层内,此时冲刷线到本层底面应留有一定的安全值B,对挟沙的河槽要求达到B>=0.17hp,满足上述要求时,计算冲刷线即为采用冲刷线;当安全值不满足上述要求时,应采用第二层土壤特征计算冲刷线,如果其仍位于第一层内,次计算值可作为冲刷线的采用值,如果计算冲刷线仍位于第二层内,应按上述方法考虑第三层土壤的冲刷可能性
第七章、调制构造物
1、按其对水流的作用分为三类:
导流构造物:引导水流均匀平顺的通过桥孔,提高桥孔泄水输砂的能力,以不同的程度扩散与均匀分布桥下河床冲刷,减少其集中冲刷,减缓冲刷进程,从而减少对桥台和引道路堤的威胁
挑流构造物:将水流导(挑)离桥头引道或河岸,束水归槽,使坝下游的河岸或路基免受水流冲刷,确保路基和河岸的安全。
防护构造物:避免路基因雨水,流水冲刷,拍击及温差,湿度变化等因素引起的稳定性丧失,确保路基的稳定。
第九章、小桥与涵洞勘测设计
1涵洞按填土高度分类:
①明涵:洞顶填土高度小于0.5m时称为明涵,常在低填方与挖方路段采用。
②暗涵:洞顶填土高度大于等于0.5m时称为暗涵,常在高填方路段采用。
2、水流通过涵洞的图示:
无压力式:涵洞入口处的水流深度小于涵洞口的高度,并且在整个涵洞长度范围内水面均不与洞顶接触,水面呈自由水面状态
半压力式:涵洞入口处的水流深度大于涵洞口的高度,水流充满洞口,而在涵洞长度范围内,水面都不与洞顶接触,水面呈自由水面状态
压力式:涵洞入口处的水流深度大于涵洞口的高度,并且在涵洞长度范围内都充满水,全长与洞顶接触,水面无自由水面,
压力式满足的条件:a、进水口建筑物为流线型。b、涵前水深H>1.4hT。c、涵底纵坡i<iw(涵洞内摩擦坡度)
第九章
1、小桥孔径计算的一依据是设计洪水,河床地质,公路纵断面的设计所限制的桥面及两侧引道标高,可能选用的加固类型及由此确定的桥下允许流速等。
计算目的:在满足宣泄设计洪水及保证桥前壅水不至于过高的前提下,通过水力计算以及经济分析比较,确定桥跨长度及桥下河床的加固形式。
按照宽顶堰理论,小桥下面有自由出流与淹没出流(非自由出流)两种水力图式:1、自由出流:根据实验分析,当下游水深小于或等于临界水深的1.3倍时,桥下为临界水流状态,此时下游天然水深不影响桥下水的出流,桥下的过水量仅与桥下临界水深有关,这种形式为 2、淹没出流:当桥下游水深大于临界水深的1.3倍时,由于桥下游水位的顶托作用,桥下临界水深被淹没,桥下水深即为天然水深,形成非自由出流(。。。)
2、设计水位:指在规定的桥涵设计洪水频率标准下的水位加上根据河流具体情况,影响的高度后的水位。
设计洪水:在道路桥涵规划,设计中所指定的各种设计标准的洪水。
|
|