橋涵水文第一、二章

1、橋 涵 水 文主講人：王艷霞第一章 緒論橋涵水文研究內(nèi)容2水文學(xué)與橋涵水文3 1本課程內(nèi)容3 3課程要求4 水文學(xué)水文學(xué)是研究地球上水的存在、循環(huán)、分布和它在地面、地下運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。 水文學(xué)水文氣象學(xué)水文地質(zhì)學(xué)地表水文學(xué)水文測驗(yàn)學(xué)工程水文學(xué)水文地理學(xué)普通水文學(xué)1.1 1.1 水文學(xué)與橋涵水文學(xué)水文學(xué)與橋涵水文學(xué)|工程水文學(xué)是一門闡述和運(yùn)用水文規(guī)律、開發(fā)和發(fā)揮工程效益、為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的學(xué)科。|橋涵水文學(xué)是工程水文學(xué)的分支則，是服務(wù)于橋涵工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)，主要敘述水循環(huán)從降水到徑流這一過程中，關(guān)于地面徑流 (特別是河流中的洪峰流量洪峰流量)的形成、觀測和以設(shè)計(jì)洪峰流量為主的分析計(jì)

2、算等內(nèi)容。 趙州橋趙州橋：建于隋代大業(yè)年間（公：建于隋代大業(yè)年間（公元元605605618618年），由著名匠師李年），由著名匠師李春設(shè)計(jì)和建造，距今已有約春設(shè)計(jì)和建造，距今已有約14001400年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早、保存最完善的古代敞肩石拱早、保存最完善的古代敞肩石拱橋。橋。 趙州橋是一座空腹式的圓弧形趙州橋是一座空腹式的圓弧形敞肩石拱橋，全長敞肩石拱橋，全長64m64m，凈跨，凈跨37m, 37m, 寬寬9m9m，拱矢高度，拱矢高度7.23m7.23m，在拱，在拱圈兩肩各設(shè)有二個(gè)跨度不等的腹拱，這樣既能減輕橋身自重，節(jié)圈兩肩各設(shè)有二個(gè)跨度不等的腹拱，這

3、樣既能減輕橋身自重，節(jié)省材料，又便于排洪、增加美觀。省材料，又便于排洪、增加美觀。 灞河橋灞河橋：始建于秦，經(jīng)漢、隋、：始建于秦，經(jīng)漢、隋、唐、宋、元、明清等八個(gè)朝代，唐、宋、元、明清等八個(gè)朝代，歷時(shí)歷時(shí)18001800多年，前后遭十幾次洪多年，前后遭十幾次洪水毀壞，經(jīng)十幾次大修或重建，水毀壞，經(jīng)十幾次大修或重建，直到清道光直到清道光1313年（年（18331833），重建），重建的橋梁才較完整地保存下來。的橋梁才較完整地保存下來。趙州橋與灞河橋之對比：趙州橋與灞河橋之對比：趙州橋橋長趙州橋橋長64m64m，凈跨凈跨37m37m，單跨。，單跨。平直穩(wěn)定性河段、平直穩(wěn)定性河段、單式斷面，河床穩(wěn)定

4、單式斷面，河床穩(wěn)定13001300多年，經(jīng)歷了多年，經(jīng)歷了1010次水災(zāi)，次水災(zāi)，8 8次戰(zhàn)亂次戰(zhàn)亂和多次地震，屹立于和多次地震，屹立于世。世。 趙州橋灞河橋凈跨灞河橋凈跨400m400m，多孔，共多孔，共6767孔?？?。山前變遷型不穩(wěn)定山前變遷型不穩(wěn)定性河段，洪水漲落迅性河段，洪水漲落迅猛，河床變形劇烈。猛，河床變形劇烈。18001800多年，前后遭多年，前后遭十幾次洪水毀壞，經(jīng)十幾次洪水毀壞，經(jīng)十幾次大修或重建。十幾次大修或重建。灞河橋1 1、跨河構(gòu)筑物過河點(diǎn)的選擇與確定、跨河構(gòu)筑物過河點(diǎn)的選擇與確定 一條天然河流，由發(fā)源地到入海口或大河匯入口，河流全程流量不同，流速不同，所經(jīng)地域地質(zhì)條件

5、不同，河流各部分的平面形態(tài)也各不相同。因此，不同河流會(huì)有不同的穩(wěn)定程度，不同地區(qū)的河流會(huì)有不同的穩(wěn)定程度，同一條河流的不同河段也會(huì)有不同的穩(wěn)定程度。 本課程分析了各種不同河段的穩(wěn)定程度及變化特點(diǎn)，從河床水文泥沙變化規(guī)律出發(fā)，論述跨河構(gòu)筑物過河點(diǎn)（橋位）的選擇原則與確定方法。 1.2 1.2 橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容 2 2、設(shè)計(jì)流量的確定、設(shè)計(jì)流量的確定 在地球表面流動(dòng)的河流，無論是大江、大河，還是細(xì)流小溪，通過某一河床斷面的流量無時(shí)不在變化著。通常在雨季或融雪季節(jié)會(huì)發(fā)生洪峰，在雨量較少的旱季或冬季，河床斷面的水流通過量會(huì)減少，甚至斷流。另外，每一年或某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)通過某一河床斷面

6、的最大流量也是不相同的，通常，豐水年或雨季相對集中的年份年最大流量較大，枯水年或雨季較長的年份年最大流量較小。 （）河床任一斷面某一洪峰流量的確定方法；（）河床任一斷面某一洪峰流量的確定方法；（）年最大洪峰流量是變化的，在研究或計(jì)算洪峰流（）年最大洪峰流量是變化的，在研究或計(jì)算洪峰流量時(shí)取的代表年限越長，對應(yīng)的最大洪峰流量越大。本量時(shí)取的代表年限越長，對應(yīng)的最大洪峰流量越大。本課程將解決設(shè)計(jì)流量的確定方法。課程將解決設(shè)計(jì)流量的確定方法。 1.2 1.2 橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容 3 3、跨河構(gòu)筑物孔徑的確定、跨河構(gòu)筑物孔徑的確定 需滿足通航要求需滿足通航要求滿足宣泄洪水的要求滿足宣

7、泄洪水的要求（）跨河構(gòu)筑物的跨徑（兩橋臺(tái)前緣之間的距離）及橋孔的布置方法；（）跨河構(gòu)筑物的高度設(shè)置。 1.2 1.2 橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容 橋梁墩臺(tái)沖刷問題橋梁墩臺(tái)沖刷問題 4 4、跨河構(gòu)筑物基礎(chǔ)埋深、跨河構(gòu)筑物基礎(chǔ)埋深 (1)河床斷面的沖淤規(guī)律;(2) 河床部位沖刷深度值的計(jì)算及設(shè)計(jì)取值。(3)墩臺(tái)基礎(chǔ)埋置深度 5 5、河道中調(diào)治構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、河道中調(diào)治構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 1.2 1.2 橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容橋涵水文學(xué)研究內(nèi)容 u 水文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（水文學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（2 2、3 3、4 4章）章）u 大中橋孔徑計(jì)算（第大中橋孔徑計(jì)算（第6 6章）章）u 橋梁墩臺(tái)沖刷計(jì)算（第橋梁墩臺(tái)沖刷計(jì)

8、算（第7 7章）章）u 橋位勘測、橋位選擇及調(diào)治構(gòu)造物布設(shè)（橋位勘測、橋位選擇及調(diào)治構(gòu)造物布設(shè)（8 8、9 9、1010）1.3 1.3 本課程內(nèi)容安排本課程內(nèi)容安排 u 按時(shí)參加課堂學(xué)習(xí)，遵守課堂紀(jì)律；按時(shí)參加課堂學(xué)習(xí)，遵守課堂紀(jì)律；u 積極參與課堂討論；積極參與課堂討論；u 獨(dú)立完成課程作業(yè)；獨(dú)立完成課程作業(yè)；u 考核成績構(gòu)成：期末試卷占考核成績構(gòu)成：期末試卷占70%70%，平時(shí)成績占，平時(shí)成績占30%30%。 1.4 1.4 本課程學(xué)習(xí)要求本課程學(xué)習(xí)要求 2.1 河流和流域河流和流域2.2 徑流形成徑流形成2.3 水文測驗(yàn)水文測驗(yàn)2.4 水文資料的搜集和整理水文資料的搜集和整理第二章第二

9、章 河川徑流河川徑流 一、河流一、河流2.1 2.1 河流和流域河流和流域&幾個(gè)名詞概念幾個(gè)名詞概念?地面徑流：地面徑流：?河川徑流：河川徑流：河流河流、河谷河谷、河床河床?水系水系?干流、支流干流、支流?河源、河口河源、河口& 河流的形成和分段河流的形成和分段降落到地面的雨水，除部分被植被截留和蒸發(fā)外，在重力降落到地面的雨水，除部分被植被截留和蒸發(fā)外，在重力作用下，一部分滲入地下，在含水層中流動(dòng)形成地下徑流，作用下，一部分滲入地下，在含水層中流動(dòng)形成地下徑流，一部分沿地面流動(dòng)形成地面徑流。在地表徑流長期侵蝕下，一部分沿地面流動(dòng)形成地面徑流。在地表徑流長期侵蝕下，地表重成溝壑，

10、形成小溪，最后匯集而成河流。地表重成溝壑，形成小溪，最后匯集而成河流。n脈絡(luò)相通的大小河流構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為水系。水系中直接流入海洋、湖泊的河流稱為干流，流入干流的河流稱為支流。n河流的干流上，開始具有表面水流的地方稱為河源；河流流入海洋、湖泊或干流的地方稱為河口。n一般的天然河流，從河源到河口可以按照河段的不同性質(zhì)，劃分為上游、中游和下游。& 河流的形成和分段河流的形成和分段n上游：河流的最上端，緊接河源，多處于深山峽谷中，坡陡流急，河谷下切強(qiáng)烈，流量與水位變化大，常有急灘或瀑布，河底縱斷面多呈階梯型。n中游：河流的中間段，兩岸多為丘陵，河床坡度較平緩，兩岸常有灘地，沖淤變化不明顯，河

11、床較穩(wěn)定。n下游：河流的最下段，一般處于平原區(qū)，河槽寬闊，流量較大，流速和坡度都較小，沖淤作用明顯，淺灘和河灣較多。長江上游長江下游& 河流的形成和分段河流的形成和分段?河流斷面河流斷面：可以表示河床的形態(tài)特征，包括橫斷面和縱：可以表示河床的形態(tài)特征，包括橫斷面和縱斷面斷面v橫斷面橫斷面 ：垂直水流方向的斷面；：垂直水流方向的斷面； 河流橫斷面能表明河床的橫向變化；河流橫斷面能表明河床的橫向變化； 根據(jù)斷面的根據(jù)斷面的構(gòu)造特征構(gòu)造特征橫斷面分類橫斷面分類單式斷面：單式斷面：只有河槽而無河灘只有河槽而無河灘復(fù)式斷面：復(fù)式斷面：既有河槽又有河灘既有河槽又有河灘&河流的基本特征河流的

12、基本特征河流斷面、河流長度、河流比降河流斷面、河流長度、河流比降河床河床 河灘河灘 河槽河槽 邊灘：邊灘：河槽中兩岸較高的，可移動(dòng)的河槽中兩岸較高的，可移動(dòng)的泥沙堆泥沙堆 主槽：主槽：河槽中除去河灘余下的部分河槽中除去河灘余下的部分 河槽河槽的特點(diǎn)：河槽是宣泄洪水，輸送泥沙的主要通道，植被的特點(diǎn)：河槽是宣泄洪水，輸送泥沙的主要通道，植被不容易生長，洪水期有底沙運(yùn)動(dòng)不容易生長，洪水期有底沙運(yùn)動(dòng)河灘河灘的特點(diǎn)：河灘指兩側(cè)洪水溢漫的灘地，通常長有草類、的特點(diǎn)：河灘指兩側(cè)洪水溢漫的灘地，通常長有草類、樹木或農(nóng)作物，被洪水淹沒的次數(shù)較少，無底樹木或農(nóng)作物，被洪水淹沒的次數(shù)較少，無底沙運(yùn)動(dòng)沙運(yùn)動(dòng)&

13、河流的基本特征河流的基本特征?河流斷面河流斷面：可以表示河床的形態(tài)特征：可以表示河床的形態(tài)特征v橫斷面橫斷面 ：垂直水流方向的斷面；：垂直水流方向的斷面； 河流橫斷面能表明河床的橫向變化；河流橫斷面能表明河床的橫向變化； v縱斷面縱斷面：沿河流中泓線的斷面；：沿河流中泓線的斷面； 河流縱斷面能反映河床的沿線高程；河流縱斷面能反映河床的沿線高程；中泓線中泓線：河流中沿水流方向各橫斷面最大水深點(diǎn)的連線，：河流中沿水流方向各橫斷面最大水深點(diǎn)的連線，也稱深弘線。也稱深弘線。注：由于受到水流與河床的相互作用，河流縱斷面的形狀隨時(shí)間總是注：由于受到水流與河床的相互作用，河流縱斷面的形狀隨時(shí)間總是在不斷變化

14、在不斷變化&河流的基本特征河流的基本特征&河流的基本特征河流的基本特征?河流長度河流長度：指河源到河口的距離指河源到河口的距離 近似的河流長度計(jì)算方法近似的河流長度計(jì)算方法 ：在地形圖上畫出河道深泓線，用兩腳圓：在地形圖上畫出河道深泓線，用兩腳圓規(guī)逐漸測量規(guī)逐漸測量 ?河流比降：河流比降：中泓線上單位長度內(nèi)的水面或河底落差中泓線上單位長度內(nèi)的水面或河底落差比降計(jì)算公式比降計(jì)算公式lHlHHi12河流比降河流比降一般自河源向河口逐漸減小，沿程各河段的比降都不相同平均比降平均比降計(jì)算公式計(jì)算公式2112121211LlHlHHlHHlHHinnnnnn圖2-1-3河底比降河底比降與

15、與水面比降水面比降相相比比較穩(wěn)定，水面比降比比較穩(wěn)定，水面比降水不同的水位而變化水不同的水位而變化流域：某一河流兩側(cè)匯集水流的區(qū)域稱為該河流的流域流域：某一河流兩側(cè)匯集水流的區(qū)域稱為該河流的流域分水線：流域四周地面最高點(diǎn)的連線稱為分水線分水線：流域四周地面最高點(diǎn)的連線稱為分水線流域面積：指流域分水線所包圍的平面面積（流域面積：指流域分水線所包圍的平面面積（kmkm2 2）& 二、流域二、流域 流域是河水的補(bǔ)給源地，流域的特征直接影響河川徑流域是河水的補(bǔ)給源地，流域的特征直接影響河川徑流的形成和變化過程。流的形成和變化過程。& 流域的特征流域的特征流域的流域的特征特征幾何特征幾何

16、特征自然地理自然地理特征特征流域面積的大小流域面積的大小流域形狀流域形狀流域的地理位置流域的地理位置流域的地形流域的地形順直微彎性河段順直微彎性河段分汊性河段分汊性河段彎曲性河段彎曲性河段游蕩性河段游蕩性河段寬灘性河段寬灘性河段穩(wěn)定性河段穩(wěn)定性河段次穩(wěn)定性河段次穩(wěn)定性河段不穩(wěn)定河段不穩(wěn)定河段河段分類河段分類按地區(qū)劃分按地區(qū)劃分按形態(tài)劃分按形態(tài)劃分按穩(wěn)定程度按穩(wěn)定程度劃分劃分山區(qū)河流山區(qū)河流山前區(qū)河流山前區(qū)河流平原河流平原河流河口段河口段山區(qū)河流平原河流&河流與河段分類河流與河段分類1 1 山區(qū)河流山區(qū)河流n山區(qū)河流流經(jīng)地勢高峻，地形復(fù)雜的山區(qū)。n河谷是在漫長的歷史過程中，由于水流不斷的

17、縱向切割和橫向拓寬而逐步形成，河谷斷面為發(fā)育不完全的”V”字形或“U”字形，斷面狹窄。n山區(qū)河流沿程多為峽谷段與開闊段相間，平面形態(tài)極為復(fù)雜，兩岸與河心常有巨石突出，急彎、卡口比比皆是；縱斷面陡險(xiǎn)，急灘、深潭上下交錯(cuò)，常呈臺(tái)階狀。n山區(qū)河流的特點(diǎn)：流域內(nèi)坡面陡峭，巖石裸露，洪水暴漲暴落，水位山區(qū)河流的特點(diǎn)：流域內(nèi)坡面陡峭，巖石裸露，洪水暴漲暴落，水位和流量變幅極大，但洪水持續(xù)時(shí)間不長；河流比降和流速都很大，水和流量變幅極大，但洪水持續(xù)時(shí)間不長；河流比降和流速都很大，水流流態(tài)紊亂；河床多為基巖、亂石或卵石組成，河床較穩(wěn)定。流流態(tài)紊亂；河床多為基巖、亂石或卵石組成，河床較穩(wěn)定。U字谷V字谷&

18、;河流與河段分類河流與河段分類2 平原河流n平原河流流經(jīng)地勢平坦的平原地區(qū)，河流形成過程主要表現(xiàn)為泥沙的堆積作用，形成厚達(dá)數(shù)十米至數(shù)百米的的沖擊層。n平原河流的河谷多為發(fā)育完全的形態(tài)。其特點(diǎn)是具有寬闊的河灘，洪水時(shí)河灘被淹沒，中水或枯水時(shí)則露出水面以上。n平原河流的河槽土質(zhì)松軟，往往一側(cè)被流水沖刷侵蝕，另一側(cè)淤積成邊灘。河槽中，由于水流與河床的相互作用，常形成一系列的泥沙沖積體。n平原河流的流域面積一般比較大，匯流時(shí)間長，河床開闊，調(diào)蓄作用大。n平原河流按平面形狀及演變過程，分為順直微彎型、彎曲型、分汊型、散亂型四種類型河段。&河流與河段分類河流與河段分類n1）順直微彎型（邊灘平移型）

19、河段n河槽順直，邊灘呈犬牙交錯(cuò)分布，并在洪水期向下游平移。&河流與河段分類河流與河段分類n2）彎曲型（蜿蜒型）河段n中水河槽具有彎曲形狀，深槽緊靠凹岸，邊灘依附凸岸，凹岸沖蝕，凸岸淤積，河槽向下游蜿蜒蛇行。&河流與河段分類河流與河段分類n3） 分汊型（交替消長型）河段n中水河槽分汊，兩股汊道周期性的交替消長。&河流與河段分類河流與河段分類n4 散亂型（游蕩型）河段n河槽寬淺，沙灘密布，河床急劇變化，主流擺動(dòng)頻繁。&河流與河段分類河流與河段分類2.2 2.2 徑流的形成徑流的形成 流域內(nèi)，自降水開始到水量流過出口斷面為止的整個(gè)流域內(nèi)，自降水開始到水量流過出口斷面為

20、止的整個(gè)過程稱為過程稱為徑流形成過程徑流形成過程. .& 徑流形成過程徑流形成過程徑流形徑流形成過程成過程降雨過程：降雨過程：降雨量對徑流量的大小起決定性作用。降雨量對徑流量的大小起決定性作用。 降雨量用降雨強(qiáng)度表示降雨量用降雨強(qiáng)度表示 單位時(shí)間內(nèi)的降雨量稱為降雨強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)的降雨量稱為降雨強(qiáng)度流域蓄滲流域蓄滲：降雨開始時(shí)，并不立即形成徑流。雨水一部分被降雨開始時(shí)，并不立即形成徑流。雨水一部分被植物截留，一部分滲入土壤中，一部分被蓄留在植物截留，一部分滲入土壤中，一部分被蓄留在坡面的坑洼里。這一階段稱為坡面的坑洼里。這一階段稱為流域蓄滲過程坡面漫流坡面漫流：蓄滲階段完成后，剩余雨水沿

21、著坡面形成蓄滲階段完成后，剩余雨水沿著坡面形成坡面坡面漫流漫流。它從局部開始，逐漸擴(kuò)展到全流域。它從局部開始，逐漸擴(kuò)展到全流域。 坡面漫流的雨水最后匯入河溝坡面漫流的雨水最后匯入河溝河槽集流河槽集流：匯入到河溝的水，順著河道由小溝到支流，匯入到河溝的水，順著河道由小溝到支流，由支流到干流，最后到達(dá)流域出口斷面。由支流到干流，最后到達(dá)流域出口斷面。這個(gè)階段稱為這個(gè)階段稱為河槽集流河槽集流就其就其水體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)水體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)來看，可分為產(chǎn)流過程和匯流過程；來看，可分為產(chǎn)流過程和匯流過程；就其就其發(fā)生的區(qū)域發(fā)生的區(qū)域來看，則可分為流域面上進(jìn)行的過程和河來看，則可分為流域面上進(jìn)行的過程和河槽內(nèi)進(jìn)行的過

22、程槽內(nèi)進(jìn)行的過程地面徑地面徑流形成流形成過程過程&徑流形成過程徑流形成過程產(chǎn)流過程（蓄滲過程）產(chǎn)流過程（蓄滲過程）匯流過程匯流過程坡面漫流坡面漫流河槽集流河槽集流流域面上的過程流域面上的過程河槽內(nèi)的過程河槽內(nèi)的過程徑流形成的四個(gè)過程，由于流域內(nèi)徑流形成的四個(gè)過程，由于流域內(nèi)降雨量降雨量和和損失強(qiáng)損失強(qiáng)度度不同，因此在時(shí)間上并無截然的分界，而是不同，因此在時(shí)間上并無截然的分界，而是交替交替進(jìn)行進(jìn)行注意注意洪水過程洪水過程 流量過程線、水位過程線流量過程線、水位過程線 歷時(shí)歷時(shí) 洪峰流量、洪峰水位洪峰流量、洪峰水位 年最大流量年最大流量& 影響徑流的主要因素影響徑流的主要因素主要主

23、要因素因素氣候因素氣候因素下墊面因素下墊面因素降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨面積：降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、降雨面積：降雨強(qiáng)度大，歷降雨強(qiáng)度大，歷時(shí)長，面積大，則降雨量大，徑流量也大時(shí)長，面積大，則降雨量大，徑流量也大蒸發(fā)：蒸發(fā)：在一定降雨條件下，蒸發(fā)越大，徑流越小在一定降雨條件下，蒸發(fā)越大，徑流越小幾何因素：幾何因素：匯水面積的大小與形狀匯水面積的大小與形狀自然地理位置因素：自然地理位置因素：地理位置及地形地理位置及地形人類活動(dòng)因素人類活動(dòng)因素：地質(zhì)自然條件：土壤、地質(zhì)因素，植被地質(zhì)自然條件：土壤、地質(zhì)因素，植被人類在匯水區(qū)內(nèi)進(jìn)行的開墾、種植、人類在匯水區(qū)內(nèi)進(jìn)行的開墾、種植、田地開發(fā)、灌溉、截流等活動(dòng)均

24、會(huì)對田地開發(fā)、灌溉、截流等活動(dòng)均會(huì)對徑流量造成極大的影響徑流量造成極大的影響& 我國河流的水量補(bǔ)給我國河流的水量補(bǔ)給水量水量補(bǔ)給補(bǔ)給來源來源雨源類雨源類雨雪源類雨雪源類外河流：外河流：流入海洋的河流流入海洋的河流內(nèi)河流：內(nèi)河流：流入內(nèi)陸湖泊或消失于沙漠之中的河流流入內(nèi)陸湖泊或消失于沙漠之中的河流冰雪源類冰雪源類F我國河流我國河流除西北地區(qū)的內(nèi)河流除西北地區(qū)的內(nèi)河流靠高山靠高山積雪為水源積雪為水源以以外，外，其他地區(qū)的河流其他地區(qū)的河流主要靠主要靠雨水補(bǔ)給雨水補(bǔ)給2.3 2.3 水文測驗(yàn)水文測驗(yàn)在若干固定的測流斷面上，定時(shí)進(jìn)行水位、流速、流量、在若干固定的測流斷面上，定時(shí)進(jìn)行水位、流速、

25、流量、泥沙等各項(xiàng)水文要素的觀測和資料整編泥沙等各項(xiàng)水文要素的觀測和資料整編稱為水文測驗(yàn)稱為水文測驗(yàn)水文測驗(yàn)水文測驗(yàn)水位觀測水位觀測流速測量流速測量流量計(jì)算流量計(jì)算水位計(jì)算水位計(jì)算流速儀測速流速儀測速浮標(biāo)測速浮標(biāo)測速& 水位觀測水位觀測F水位是河流最基本的水文要素，河流的水位變化反映河道中水量的增減水位是河流最基本的水文要素，河流的水位變化反映河道中水量的增減F水文站的觀測水位水文站的觀測水位是指某一時(shí)刻該是指某一時(shí)刻該水文站測流斷面水文站測流斷面的水面相對于的水面相對于某一某一基準(zhǔn)面的高程基準(zhǔn)面的高程F水位通常是由設(shè)立在測流斷面上的水尺讀數(shù)加水尺零點(diǎn)高程來確定，水位通常是由設(shè)立在測流斷

26、面上的水尺讀數(shù)加水尺零點(diǎn)高程來確定，見圖見圖2-3-1水文站固定觀測水文站固定觀測的河流橫斷面的河流橫斷面F水位觀測應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)測得完整的水位變化過程，從而計(jì)算日平水位觀測應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)測得完整的水位變化過程，從而計(jì)算日平均水位和研究各次洪水的變化規(guī)律均水位和研究各次洪水的變化規(guī)律一般以黃海平均海平面一般以黃海平均海平面作為我國陸地高程的計(jì)作為我國陸地高程的計(jì)算面，即算面，即基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面F需在測流斷面設(shè)立比降水尺，觀測兩個(gè)斷面之間的水面落差，用以需在測流斷面設(shè)立比降水尺，觀測兩個(gè)斷面之間的水面落差，用以計(jì)算兩個(gè)斷面之間的計(jì)算兩個(gè)斷面之間的水面比降水面比降& 流速測量流速測量F流速分布

27、特征流速分布特征u河岸向河心逐漸增大，河底向水面逐漸增大；u最大流速在最大水深的水面附近。& 流速測量流速測量基本原理：基本原理：測速時(shí)將流速儀放到測點(diǎn)處，水流沖擊旋杯（或旋漿）測速時(shí)將流速儀放到測點(diǎn)處，水流沖擊旋杯（或旋漿）使其轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)每秒轉(zhuǎn)數(shù)與流速的關(guān)系推算該點(diǎn)的流速使其轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)每秒轉(zhuǎn)數(shù)與流速的關(guān)系推算該點(diǎn)的流速F流速儀測速流速儀測速& 流速測量流速測量F流速儀測速流速儀測速測速垂線測速垂線：采用流速儀測速時(shí)，在測流斷面上布置適當(dāng)數(shù)量：采用流速儀測速時(shí)，在測流斷面上布置適當(dāng)數(shù)量的施測垂線，稱為測速垂線。的施測垂線，稱為測速垂線。確定測點(diǎn)確定測點(diǎn)：一點(diǎn)、兩點(diǎn)、三點(diǎn)法、五點(diǎn)

28、法：一點(diǎn)、兩點(diǎn)、三點(diǎn)法、五點(diǎn)法起點(diǎn)距、測深垂線、測速垂線、測點(diǎn)起點(diǎn)距、測深垂線、測速垂線、測點(diǎn)& 流速測量流速測量F流速儀測速流速儀測速& 流速測量流速測量基本原理：基本原理：水面浮標(biāo)測速是在測流河段上沿河寬均勻投放浮標(biāo)，測出浮水面浮標(biāo)測速是在測流河段上沿河寬均勻投放浮標(biāo)，測出浮標(biāo)通過上下游兩個(gè)斷面間的時(shí)間和上下游兩斷面間的距離，標(biāo)通過上下游兩個(gè)斷面間的時(shí)間和上下游兩斷面間的距離，就可以計(jì)算浮標(biāo)的漂行速度，作為就可以計(jì)算浮標(biāo)的漂行速度，作為水面流速。水面流速。F浮標(biāo)測速浮標(biāo)測速浮標(biāo)測速不如流速儀測速準(zhǔn)確，常在沒有條件進(jìn)行浮標(biāo)測速不如流速儀測速準(zhǔn)確，常在沒有條件進(jìn)行流速儀測速時(shí)采

29、用。流速儀測速時(shí)采用。注：注：& 流量計(jì)算流量計(jì)算F 思路：思路：通過流速垂線將河流過水?dāng)嗝鎰澐殖赏ㄟ^流速垂線將河流過水?dāng)嗝鎰澐殖蒼個(gè)部分面積，利用實(shí)測個(gè)部分面積，利用實(shí)測流速計(jì)算各個(gè)部分面積的斷面平均流速和流量，再把各個(gè)部分面積的流速計(jì)算各個(gè)部分面積的斷面平均流速和流量，再把各個(gè)部分面積的流量的總和作為全截面的流量流量的總和作為全截面的流量F流量計(jì)算步驟流量計(jì)算步驟（用流速儀測速）（用流速儀測速）：F 定義：定義：河流的流量河流的流量是過水?dāng)嗝婷娣e與斷面平均流速的乘積。是過水?dāng)嗝婷娣e與斷面平均流速的乘積。第一步：以測速垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分第一步：以測速垂線將測流斷

30、面劃分成若干部分，計(jì)算各部分面積面積Ai第二步：根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測流速，計(jì)算各測速垂線的平均流速第二步：根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測流速，計(jì)算各測速垂線的平均流速 Vmi流流速速計(jì)計(jì)算算公公式式五點(diǎn)法五點(diǎn)法三點(diǎn)法三點(diǎn)法兩點(diǎn)法兩點(diǎn)法一點(diǎn)法一點(diǎn)法0.18.06.02.00.0233101vvvvvvm8.06.02.031vvvvm8.02.021vvvm6.0vvmh 10m10h 3m3h 1.5mh1.5m& 流量計(jì)算流量計(jì)算F流量計(jì)算步驟流量計(jì)算步驟（用流速儀測速）（用流速儀測速）：第一步：以測速垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分第一步：以測速垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分面積面

31、積Ai第二步：根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測流速，計(jì)算各測速垂線的平均流速第二步：根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測流速，計(jì)算各測速垂線的平均流速 Vmi第三步：計(jì)算各個(gè)部分面積的平均流速第三步：計(jì)算各個(gè)部分面積的平均流速 Vi岸邊或死水邊的部分平均流速岸邊或死水邊的部分平均流速11mvv中間部分平均流速中間部分平均流速miimivvv1,21死水邊取死水邊取0.6；斜坡岸邊取斜坡岸邊取0.7；陡岸邊（平整）取陡岸邊（平整）取0.8；陡岸邊（不平整）取陡岸邊（不平整）取0.9；& 流量計(jì)算流量計(jì)算F流量計(jì)算步驟流量計(jì)算步驟（用流速儀測速）（用流速儀測速） ：死水邊取死水邊取0.6；斜坡岸邊取斜坡岸邊取0.7；陡岸邊（

32、平整）取陡岸邊（平整）取0.8；陡岸邊（不平整）取陡岸邊（不平整）取0.9；第四步：計(jì)算各個(gè)部分面積的流量第四步：計(jì)算各個(gè)部分面積的流量Qi（稱為部分流量稱為部分流量）iiiAvQ第五步：計(jì)算全斷面流量第五步：計(jì)算全斷面流量QiiiAvQQ第一步：以測速垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分第一步：以測速垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分面積面積Ai第二步：根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測流速，計(jì)算各測速垂線的平均流速第二步：根據(jù)各測點(diǎn)的實(shí)測流速，計(jì)算各測速垂線的平均流速 Vmi第三步：計(jì)算各個(gè)部分面積的平均流速第三步：計(jì)算各個(gè)部分面積的平均流速 Vi全斷面流速全斷面流速AQv & 流量計(jì)算流

33、量計(jì)算F流量計(jì)算步驟流量計(jì)算步驟（用流速儀測速）（用流速儀測速） ：流速儀測流速流速儀測流速測流斷面及斷面流速分布測流斷面及斷面流速分布& 流量計(jì)算流量計(jì)算F流量計(jì)算步驟流量計(jì)算步驟（用水面浮標(biāo)測流）（用水面浮標(biāo)測流）：第一步：第一步：以測深垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分以測深垂線將測流斷面劃分成若干部分，計(jì)算各部分面積面積Ai；第二步第二步：根據(jù)各浮標(biāo)的漂行速度和起點(diǎn)距，在測流斷面圖上繪出水：根據(jù)各浮標(biāo)的漂行速度和起點(diǎn)距，在測流斷面圖上繪出水面流速分布曲線，并從該曲線上讀出各測深垂線處的水面面流速分布曲線，并從該曲線上讀出各測深垂線處的水面流速；流速；第三步：第三步：把各個(gè)

34、測深垂線的水面流速直接作為垂線平均流速，按上把各個(gè)測深垂線的水面流速直接作為垂線平均流速，按上述流速儀測流時(shí)流量計(jì)算的同樣方法，計(jì)算部分平均流速、述流速儀測流時(shí)流量計(jì)算的同樣方法，計(jì)算部分平均流速、部分流量和全斷面流量。這樣計(jì)算的全斷面流量稱為部分流量和全斷面流量。這樣計(jì)算的全斷面流量稱為全斷全斷面虛流量面虛流量，全斷面實(shí)際流量等于虛流量乘以全斷面實(shí)際流量等于虛流量乘以浮標(biāo)系數(shù)浮標(biāo)系數(shù)。實(shí)際流量計(jì)算公式實(shí)際流量計(jì)算公式ffQKQ 水深較大的大河取水深較大的大河取0.850.90水深較小的小河取水深較小的小河取0.750.85& 相應(yīng)水位計(jì)算相應(yīng)水位計(jì)算F算術(shù)平均法：算術(shù)平均法：計(jì)算方法

35、：計(jì)算方法：一般取測流開始和終止時(shí)，兩次觀測水一般取測流開始和終止時(shí)，兩次觀測水位的位的算術(shù)平均值算術(shù)平均值作為相應(yīng)水位。作為相應(yīng)水位。F加權(quán)平均法：加權(quán)平均法：適用情況：適用情況：測流過程中，由水位變化引測流過程中，由水位變化引起的過水?dāng)嗝婷娣e的變化起的過水?dāng)嗝婷娣e的變化不超過不超過510平均水深平均水深1m不超過不超過1020平均水深平均水深1m相應(yīng)水位計(jì)算公式相應(yīng)水位計(jì)算公式nimiiniimiivBHvBH11適用情況：適用情況：水位變化情況不滿足上述條件水位變化情況不滿足上述條件水水文文資資料料的的來來源源水文站觀測資料水文站觀測資料洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料文獻(xiàn)考證資料文獻(xiàn)考證資料2

36、.4 2.4 水文資料的整理與搜集水文資料的整理與搜集& 水位站觀測資料水位站觀測資料 能較為真實(shí)反映客觀實(shí)際，是水文分析的主要能較為真實(shí)反映客觀實(shí)際，是水文分析的主要依據(jù)；依據(jù)；F搜集搜集橋位附近水文站歷年實(shí)測最大流量及其相應(yīng)橋位附近水文站歷年實(shí)測最大流量及其相應(yīng)的水位、流速、糙率、水面比降等實(shí)測資料；的水位、流速、糙率、水面比降等實(shí)測資料；F了解了解水文站的建站歷史、測設(shè)方法及設(shè)備，測流水文站的建站歷史、測設(shè)方法及設(shè)備，測流斷面和河段情況以及水文站掌握的水文調(diào)查資料。斷面和河段情況以及水文站掌握的水文調(diào)查資料。F復(fù)核復(fù)核： 洪水水位：基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)水尺的變動(dòng)、水洪水水位：基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)

37、水尺的變動(dòng)、水位觀測中的漏測、異常水位。位觀測中的漏測、異常水位。 洪峰流量洪峰流量: 斷面的變化、流速觀測、水位流斷面的變化、流速觀測、水位流量曲線外延量曲線外延& 洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料F洪水調(diào)查資料是搜集水文資料的一種有效方法，能補(bǔ)充水洪水調(diào)查資料是搜集水文資料的一種有效方法，能補(bǔ)充水文站觀測和文獻(xiàn)考證資料的不足，提高水文分析和計(jì)算的文站觀測和文獻(xiàn)考證資料的不足，提高水文分析和計(jì)算的精度；精度；F洪水調(diào)查工作的主要內(nèi)容：洪水調(diào)查工作的主要內(nèi)容：?在橋位上下游調(diào)查歷史上各次較大洪水的水位，在橋位上下游調(diào)查歷史上各次較大洪水的水位，確定洪水比降和河床糙率，推算相應(yīng)的歷史洪確定洪水比

38、降和河床糙率，推算相應(yīng)的歷史洪水位，作為水文分析和計(jì)算的依據(jù)；水位，作為水文分析和計(jì)算的依據(jù)；?調(diào)查橋位附近河道的沖淤變形及河床演變，作調(diào)查橋位附近河道的沖淤變形及河床演變，作為確定歷史洪水計(jì)算斷面和橋墩臺(tái)天然沖刷深為確定歷史洪水計(jì)算斷面和橋墩臺(tái)天然沖刷深度的依據(jù)。度的依據(jù)。& 洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料項(xiàng)項(xiàng) 目目等等 級級可可 靠靠較較可靠可靠供供參考參考指認(rèn)指認(rèn)人印象人印象和旁證和旁證親眼親眼所見，印象深刻，所見，印象深刻，所述情況逼真，旁證所述情況逼真，旁證確鑿確鑿親眼親眼所見，印象比較所見，印象比較深刻，所述情況比較深刻，所述情況比較逼真，旁證材料較少逼真，旁證材料較少聽聽傳說，

39、或印象不深，傳說，或印象不深，所述情況不夠清楚具所述情況不夠清楚具體，缺乏旁證體，缺乏旁證標(biāo)志標(biāo)志物和物和洪痕洪痕標(biāo)志標(biāo)志物固定，洪痕位物固定，洪痕位置具體或有明顯的洪置具體或有明顯的洪痕痕標(biāo)志標(biāo)志物變化不大，洪物變化不大，洪痕位置較具體痕位置較具體標(biāo)志標(biāo)志物已有較大的變物已有較大的變化，洪痕位置模糊化，洪痕位置模糊估計(jì)誤差估計(jì)誤差范圍（范圍（m m）小于小于0.20.20.20.50.20.50.51.00.51.0& 洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料& 洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料F根據(jù)洪水調(diào)查進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算根據(jù)洪水調(diào)查進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算1 形態(tài)斷面的選擇形態(tài)斷面的選擇n形態(tài)斷面：形態(tài)斷面

40、：計(jì)算流量所依據(jù)的河流橫斷面計(jì)算流量所依據(jù)的河流橫斷面n形態(tài)斷面選定：形態(tài)斷面選定：?應(yīng)根據(jù)河段特征、水文特性和洪水位痕跡的多少來確定；應(yīng)根據(jù)河段特征、水文特性和洪水位痕跡的多少來確定；?應(yīng)盡量垂直于洪水流向；應(yīng)盡量垂直于洪水流向；?宜選在河段順直、河床穩(wěn)定、沖淤變化小、岸坡穩(wěn)定，并宜選在河段順直、河床穩(wěn)定、沖淤變化小、岸坡穩(wěn)定，并無河灣、河汊、沙洲的河段上。無河灣、河汊、沙洲的河段上。n形態(tài)斷面一般應(yīng)在橋位上下游各選一個(gè)，以便核對計(jì)算形態(tài)斷面一般應(yīng)在橋位上下游各選一個(gè)，以便核對計(jì)算結(jié)果。結(jié)果。& 洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料F根據(jù)洪水調(diào)查進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算根據(jù)洪水調(diào)查進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算2 形態(tài)斷

41、面的流速和流量計(jì)算形態(tài)斷面的流速和流量計(jì)算平均流速計(jì)算公式：平均流速計(jì)算公式：2/13/21iRnv 2/13/2imRv 謝才滿寧謝才滿寧公式公式2/13/2imhv 對對 寬淺河流寬淺河流流流量量計(jì)計(jì)算算公公式式單式斷面單式斷面：復(fù)式斷面復(fù)式斷面：vQtcttccQQvvQ水力半徑指某輸水?dāng)嗝娴倪^流面積與輸水?dāng)嗝婧退w接觸的邊長（濕周）之比。& 洪水調(diào)查資料洪水調(diào)查資料F根據(jù)洪水調(diào)查進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算根據(jù)洪水調(diào)查進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算3 洪水比降的確定洪水比降的確定n洪水比降：洪水比降：河流中出現(xiàn)洪峰時(shí)的水面比降河流中出現(xiàn)洪峰時(shí)的水面比降n 形態(tài)斷面的流速計(jì)算應(yīng)采用斷面所在河段的洪水比降；形態(tài)斷面的流速計(jì)算應(yīng)采用斷面所在河段的洪水比降；n