工程地質(zhì)與橋涵水文教學(xué)作者盛海洋12

2023/9/2教學(xué)課件

第十二章主要內(nèi)容

第一節(jié)有觀測資料時(shí)設(shè)計(jì)流量的推算

第二節(jié)缺乏流量觀測資料時(shí)推算設(shè)計(jì)流量

第三節(jié)橋位斷面設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水位的推算

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next12-1節(jié)回總目錄2023/9/2教學(xué)課件

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率對(duì)應(yīng)的洪峰流量，稱為設(shè)計(jì)洪水流量或設(shè)計(jì)流量，其相應(yīng)的水位稱為設(shè)計(jì)水位。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率越小，橋涵遭遇洪水破壞的可能性越小，結(jié)構(gòu)越越安全，但工程造價(jià)越高。

第一節(jié)有觀測資料時(shí)設(shè)計(jì)流量的推算機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回第十二章2023/9/2教學(xué)課件第12-1節(jié)主要內(nèi)容一、用于分析計(jì)算的洪水資料應(yīng)滿足的條件二、實(shí)測流量資料的審查和選擇三、實(shí)測洪水流量系列的插補(bǔ)、延長四、實(shí)測洪水流量系列的轉(zhuǎn)換五、經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算六、繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線七、繪制理論頻率曲線八、設(shè)計(jì)流量計(jì)算

九、審查計(jì)算結(jié)果機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件

橋位附近有水文站時(shí)，應(yīng)充分利用水文站的觀測資料，經(jīng)審查和插補(bǔ)延長后，如能獲得足夠多的年最大流量資料（不宜少于20年），則可采用水文統(tǒng)計(jì)法推算設(shè)計(jì)流量。為了提高計(jì)算結(jié)果的精度，還應(yīng)該通過洪水調(diào)查和文獻(xiàn)考證，盡量搜集歷史洪水資料，以補(bǔ)充和延長實(shí)測流量資料系列。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件一、用于分析計(jì)算的洪水資料應(yīng)滿足的條件1.資料的一致性2.資料的代表性3.資料的的可靠性4.資料的獨(dú)立性機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-1節(jié)2023/9/2教學(xué)課件二、實(shí)測流量資料的審查和選擇

選擇同一洪水類型、符合獨(dú)立隨機(jī)條件的各年實(shí)測最大洪水流量。各年實(shí)測最大洪水流量，如有人為影響或河道自然決口、改道等情況，應(yīng)按天然條件修正還原。不同時(shí)期的實(shí)測最大洪水流量，如有站址、水準(zhǔn)基面等基本要素改動(dòng)，就根據(jù)歷次變動(dòng)的相關(guān)關(guān)系修正。實(shí)測洪水流量系列中的為首幾項(xiàng)，應(yīng)通過流域洪水分析、比較或?qū)嵉卣{(diào)查考證。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-1節(jié)2023/9/2教學(xué)課件三、實(shí)測洪水流量系列的插補(bǔ)、延長

采用水文統(tǒng)計(jì)法推算設(shè)計(jì)流量時(shí)，如果橋位附近水文站流量觀測資料的觀測年限較短或有缺測年份，則應(yīng)盡量利用上下游或鄰近流域內(nèi)的水文站觀測資料，進(jìn)行插補(bǔ)和延長。對(duì)于流量資料的插補(bǔ)和延長，有以下幾種方法:1.流域面積比擬法2.水位流量關(guān)系曲線法：3.相關(guān)分析法4.過程線疊加法機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-1節(jié)2023/9/2教學(xué)課件四、實(shí)測洪水流量系列的轉(zhuǎn)換

當(dāng)水文計(jì)算斷面的匯水面積與水文站的匯水面積之差，小于水文站匯水面積的20%，不大于1000，匯水區(qū)的暴雨分布較均勻，區(qū)間無分洪、滯洪時(shí)，可按下式將水文站的實(shí)測最大洪水流量轉(zhuǎn)換為水文計(jì)算斷面的洪水流量。

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-1節(jié)2023/9/2教學(xué)課件五、經(jīng)驗(yàn)頻率的計(jì)算六、繪制經(jīng)驗(yàn)頻率曲線七、繪制理論頻率曲線

理論頻率曲線統(tǒng)計(jì)參數(shù)可采用求矩適線法或三點(diǎn)適線法等方法計(jì)算三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)的初始值，點(diǎn)繪理論頻率曲線（P—Ⅲ型），與實(shí)測流量經(jīng)驗(yàn)頻率曲線相比較，如吻合不理想，可調(diào)整,值，使二者基本吻合。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-1節(jié)2023/9/2教學(xué)課件八、設(shè)計(jì)流量計(jì)算用調(diào)整后的三個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)按公式計(jì)算設(shè)計(jì)洪水頻率相應(yīng)的流量即設(shè)計(jì)流量。

九、審查計(jì)算結(jié)果機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-1節(jié)12-2節(jié)回第十二章2023/9/2教學(xué)課件第二節(jié)缺乏流量觀測資料時(shí)推算設(shè)計(jì)流量

公路沿線跨越的河流，一般以中小河流居多，這些河流上往往沒有設(shè)立水文站，或者雖有水文站觀測資料但是年限較短（少于20年），而且無條件進(jìn)行插補(bǔ)和延長，因而在實(shí)際工作中經(jīng)常需要在缺乏流量觀測資料的情況下，推算設(shè)計(jì)流量.但由于無法得到足夠的資料，不能按上節(jié)的方法推算設(shè)計(jì)流量,如能找到該河段的理論頻率曲線，就可求出設(shè)計(jì)流量。而確定理論頻率曲線的關(guān)鍵在于確定該河段的、和（或）。缺乏流量觀測資料時(shí)推算設(shè)計(jì)流量的方法很多，大致可分為三類：機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回第十二章2023/9/2教學(xué)課件第12-2節(jié)主要內(nèi)容

一、利用歷史洪水位推算設(shè)計(jì)流量

（一）、歷史洪水流量的經(jīng)驗(yàn)頻率

（二）、設(shè)計(jì)流量的推算二、利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式及水文參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)流量三、利用暴雨資料推算設(shè)計(jì)流量

（一）推理公式

（二）經(jīng)驗(yàn)公式機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件一、利用歷史洪水位推算設(shè)計(jì)流量（一）歷史洪水流量的計(jì)算1.當(dāng)調(diào)查的歷史洪水位處于水面比降均一、河道順直、河床斷面較規(guī)整的穩(wěn)定均勻流河段時(shí)

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件2.當(dāng)調(diào)查的歷史洪水位處于其他非均勻河段時(shí)

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件3.當(dāng)調(diào)查的歷史洪水位處于水面線有明顯曲折的穩(wěn)定非均勻流河段時(shí)，按下式試算水面線，推求歷史洪水流量

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件4、當(dāng)調(diào)查的歷史洪水位處于卡口，且河底無沖刷時(shí)

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件（二）、歷史洪水流量的經(jīng)驗(yàn)頻率可根據(jù)當(dāng)?shù)乩暇用竦挠浭龌驓v史文獻(xiàn)考證確定歷史洪水流量的序位，按下式計(jì)算

（三）、設(shè)計(jì)流量的推算1.利用歷史洪水流量推算設(shè)計(jì)流量，歷史洪水流量不宜少于二次，CV，CS值應(yīng)符合地區(qū)分布規(guī)律，如出入較大，就分析原因，作適當(dāng)調(diào)整。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件2．當(dāng)有多個(gè)歷史洪水流量能在海森機(jī)率格紙上點(diǎn)繪經(jīng)驗(yàn)頻率曲線時(shí)，可用求矩適線法或三點(diǎn)適線法求值及用公式求設(shè)計(jì)流量。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件3.當(dāng)各次歷史洪水流量不能在海森機(jī)率格紙上定出經(jīng)驗(yàn)頻率曲線時(shí)，可按以下方法推算設(shè)計(jì)流量。（1）參照地區(qū)資料，選定

值。（2）按下式計(jì)算平均流量（3）用下式計(jì)算設(shè)計(jì)流量機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件二、利用地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式及水文參數(shù)計(jì)算設(shè)計(jì)流量

當(dāng)缺乏流量觀測資料時(shí)，可根據(jù)全國水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式，或根據(jù)各水利部門編寫的地區(qū)性《水文手冊(cè)》等文獻(xiàn)來確定設(shè)計(jì)流量，但這些方法計(jì)算的結(jié)果較粗略，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，宜采用多種方法計(jì)算，特別是與洪水調(diào)查資料相比較，最后選擇一個(gè)比較合理的數(shù)值。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件三、利用暴雨資料推算設(shè)計(jì)流量

公路沿線跨越的小河、溪流、溝壑等都是屬于小流域。小流域洪水暴漲暴落，歷時(shí)短，很少能留下明顯的痕跡，往往又不會(huì)引起人們的注意，難以調(diào)查到較為可靠的歷史洪水資料，且一般沒有水文站的觀測資料。實(shí)際工作中小流域河流上的橋梁和涵洞及路基排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般由暴雨資料來推求。流量計(jì)算多采用推理公式或經(jīng)驗(yàn)公式。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件（一）推理公式1.交通部公路科學(xué)研究所推理公式

上式是1980年代初交通部公路科學(xué)研究所主持，若干公路部門參加制定的暴雨推理公式。應(yīng)用范圍為流域面積在100以下。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件

水利科學(xué)研究院水文研究所的推理公式，40年來廣泛應(yīng)用于全國各地水利工程中，全國各地區(qū)的水文手冊(cè)中，載有詳細(xì)的當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)可查。應(yīng)用范圍對(duì)對(duì)多雨濕潤地區(qū)，流域面積一般為300km2至500km2以下；在干旱地區(qū)為100km2至200km2以下?？蓱?yīng)用于一般大中橋設(shè)計(jì)流量計(jì)算。2.水利科學(xué)研究院水文研究所的推理公式

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件（二）經(jīng)驗(yàn)公式

經(jīng)驗(yàn)公式主要是在相似水文分區(qū)內(nèi)，利用一定數(shù)量的資料，在設(shè)計(jì)洪峰流量與流域自然地理因素和氣候因素之間建立相關(guān)關(guān)系，用來估算本地區(qū)或無資料的同類地區(qū)的設(shè)計(jì)洪峰流量。由于經(jīng)驗(yàn)公式都是根據(jù)某一地區(qū)的實(shí)測資料建立的，與所依據(jù)的資料情況和地區(qū)特征值有直接關(guān)系，具有一定的地區(qū)性和局限性，其計(jì)算結(jié)果的可靠程度也取決于所依據(jù)的資料。一般是選擇幾個(gè)主要影響因素組成的計(jì)算公式，可分為單參數(shù)形式和多參數(shù)形式。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件1.交通部公路科學(xué)研究所經(jīng)驗(yàn)公式

2、

上面兩式是根據(jù)同樣資料在交通部公路科學(xué)研究所及多省公路部門制定的公式。兩者使用范圍也相同。

機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回第十二章12-3節(jié)回12-2節(jié)2023/9/2教學(xué)課件

第三節(jié)橋位斷面設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水位的推算

一、橋位斷面處設(shè)計(jì)流量的確定

設(shè)計(jì)流量往往是利用水文站觀測資料或洪水調(diào)查資料推算，其流量是根據(jù)水文站的觀流斷面或橋位附近的形態(tài)斷面計(jì)算而得，因而需要換算到橋位斷面。

1、如果水文站測流斷面或形態(tài)斷面距離橋位斷面很近，流域面積相差不超過5%時(shí)，則推算的設(shè)計(jì)流量可以不必?fù)Q算，而直接作為橋位斷面的設(shè)計(jì)流量。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next回第十二章2023/9/2教學(xué)課件2、如果距離橋位較遠(yuǎn)，則應(yīng)進(jìn)行換算。當(dāng)流域面積相差不超過20%時(shí)，則按下式下式計(jì)算3、當(dāng)流域面積相差超過20%時(shí)，按上式計(jì)算的結(jié)果誤差較大，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，從多方面分析后確定。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件

橋位斷面的設(shè)計(jì)流量確定后，還需要計(jì)算橋位斷面的設(shè)計(jì)水位、流速和過水面積等水文要素。橋涵設(shè)計(jì)流量時(shí)相對(duì)應(yīng)的水位稱為設(shè)計(jì)水位。二、橋位斷面處設(shè)計(jì)水位的確定1.當(dāng)橋位計(jì)算斷面與水文斷面間的河段順直，斷面規(guī)整，河底縱坡均一時(shí)，宜按下式繪制水文斷面的水位—流量關(guān)系曲線，按設(shè)計(jì)流量確定設(shè)計(jì)水位后，利用水面比降推算出橋位計(jì)算斷面的設(shè)計(jì)水位。機(jī)械工業(yè)出版社高職規(guī)劃教材制作：聶莉萍next2023/9/2教學(xué)課件2023/9/2教學(xué)課件2023/9/2教學(xué)課件2.當(dāng)橋位計(jì)算斷面和水文斷面上、下游有卡口、人工建筑物或斷面形狀和面積相差較大，河底縱坡有明顯曲折時(shí)，宜按下式用試算法求設(shè)計(jì)流量時(shí)的水面線，