桥涵水文复习提纲
桥涵水文课程复习提纲
第二章
概念：
地面径流：降落到地面上的水，除掉损失一部分以外，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动，称为路面径流。
径流量：指在一定时间内通过河流出口断面的径流总体积，常以m3计
比降：河段两端（水面或河底）的高差称为落差，深泓线上单位长度的平均落差称为比降，有水面比降和河底比降。
降雨强度：降雨量以降水厚度（mm)表示，单位时间的降雨量称为降雨强度（mm/min 或mm/h)
水准基面：理论上采用大地水准面，一般以黄海平均海平面（又称青岛零点）作为我国打底高程的起算面，即基准面。
河流流量：过水断面面积和断面平均流速的乘积
分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，称为分水线（或分水岭）
河流基本特征：河流的基本特征，一般用河流断面、河流长度、河流比降来表示。河流断面有横断面和纵断面，垂直于河流流动方向的断面称为河流横断面。河流中沿水流动方向，各横断面的最大水深点称为深泓线，沿河流深泓线的断面称为河流纵断面。从河源到河口的距离为河流长度。河段两端（水面或河底）的高差称为落差，深泓线上单位长度的平均落差称为比降，河流比降有水面比降和河底比降。
河流分类：按流域的地形特点分为山区河流和平原河流。山区河流流经海拔较高、地势陡峻、地形复杂的山区，特点为：流域内坡面陡峻，岩石裸露，汇流时间短，降雨强度大，以致洪水暴涨暴跌，水位和流量变幅极大，但洪水持续时间不长，比降大，流速大，水流紊乱。平原河流流经地势平坦的平原地区，特点为：流域面积一般较大，平均坡度较为平坦，汇流时间长，河床开阔，调蓄作用大，洪水涨落较山区河流缓慢，洪水持续时间较长，比降较小，流速较小，水流较平顺。
四种类型河段：平原河流按平面形态和演变过程分类，顺直微弯型河段---河槽顺直，弯曲型河段---河槽具有弯曲外形，分汊型河段---河槽分汊，散乱型河段---河槽宽浅径流形成过程：流域内，自降水开始到水流流过出口断面为止的整个物理过程称为径流形成过程，分为降雨过程、流域蓄渗过程、坡面漫流过程及河槽集流过程。若按水体的运动性质，分为产流过程和汇流过程。
影响径流的因素：分为气候因素和下执面因素，气候因素包括降雨和蒸发，降雨是径流形成的主要因素，降雨强度、降雨历时、降雨面积对径流量及其变化过程影响很大；蒸发对降雨前期的流域蓄水量影响很大。下执（土）面有流域的地形、土壤、地质、植被、湖泊等自然地理因素。
我国河流的水量补给：水量补给的来源基本可分为雨源、雨雪源、冰雪源三类
流速测验分类：流速测验的目的就是通过实际的流速测量，描述过水断面内的流速分布情况，并用以推算该断面的流量
计算：
水文断面的流量流速计算(书31）
补充：
桥梁环境：以桥梁为主体，桥梁跨越的河流、海域、山涧峡谷等地形、地貌、地质等，桥位所在地区的气象、水文、地表植被、生物群落等，形成了桥梁的自然环境。
水位：横断面内，自由水面高出某一水准基面的高程，称为水位
流域的特征：分为几何特征及自然地理特征。几何特征主要是流域面积和流域形状。流域面积的大小直接影响汇集的水量多少和径流的形成过程，流域形状主要影响流域内径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过程。自然地理特征主要是流域的地理位置和地形。流域的地理位置一般以流域中心和流域边界的经纬度表示，地形一般以流域平均高程和流域平均坡度表示。
水文测验：进行各项水文因素的观测，称为水文测验。包括水位观测、流速测验和流量计算
水文资料的来源有水文站观测资料（1.洪水水位资料的复核 2.洪峰流量资料的复核）、洪水调查资料（1.水文断面的选择2.水文断面的流速和流量计算3.洪水比降的确定4.河床粗糙系数的选择）、文献考证资料
第三章
概念：
水文现象的特性和分类研究方法：特性：周期性、地区性、不重复性（偶然性），分析方法：成因分析法---研究水文现象的物理成因以及水文现象同其他有关自然因素之间的相互关系，地区归纳法---根据水文现象的地区性特点，寻求区域性分布规律，数理统计法---根据概率论基本原理，寻找统计规律。
概率：对于随机事件，在一定条件下他可能发生也可能不发生，若用一个具体数值来表示事件客观上出现的可能程度（可能性大小），这个数字就称为该事件的概率频率：在一系列重复的独立试验中，某一事件出现的次数与试验总次数的比值，称为该事件的频率
经验平率曲线和理论频率曲线：根据水文统计样本的实测水文资料系列，计算各项随机变量的经验频率，点绘经验频率与其对应的随机变量数值大小的关系曲线，称为该样本的经验频率曲线。根据大自然大量实际观测资料的频率分布趋势，建立一些频率曲线的线形，并匹配了相应的数学函数式，这种具有一定数学函数式的频率曲线，称为理论频率曲线。
海森几率格纸：频率P（%）为横坐标，以P=50%为中心对称分格，海森概率格纸的频率坐标分格是根据将正态分布曲线在该坐标纸上画为直线的要求确定的
总体和样本：数理统计中，把随机变量系列的全体，亦即包括整体情况的全部系列，称为整体。从总体中抽出一部分随机变量系列，这部分系列成为一个样本。
重现期：水文统计中，等于或大于某一流量的值出现的次数（即累计出现次数）与总次数的比值称为该流量的累计频率，重现期为累计频率的倒数
均值：均值是系列中随机变量的算术平均值
中值：系列中的随机变量为等权时，按大小递减次序排列，位置距于正中间的那个变量，称为中值
众值：系列中出现次数最多的那个变量称为众值
计算：
均方差和变差系数，偏差系数计算（书48）
掌握皮尔逊III型曲线查表和计算（书53）
耿贝尔频率曲线查询计算（书61）
相关分析计算（书66）
需以及有关计算公式。
补充：
相关分析：在数理统计中，把这种变量之间近似的或平均的关系成为相关关系，把研究这种关系的方法成为相关分析
变量之间的关系有完全相关、零相关、统计相关（相关）
相关系数R:一般用相关系数R来描述和判别两变量之间的相关程度，相关程度即回归线与点据之间的密切程度
公式
第四章
计算：
设计洪水流量：公路、桥梁和涵洞等各项工程设计时，根据国家技术标准规定的某一设计洪水频率，推算该频率相应洪水的洪峰流量，称为设计洪水流量。
设计水位：桥位计算断面上通过设计流量相应的水位，称为设计洪水位
设计流速：设计流量通过桥位断面的河槽平均流速，称为设计流速
资料中特大值的处理和方法：（为什么进行处理？）---在水文站的观测期内，如果河流发生特大洪水，则水文站的实测资料组成的年最大流量系列中相应的出现突出的特大值，通过洪水调查和文献考证，可以获得相关资料。从系列的大小顺序来看，这些特大值与其他数值有显著的脱节现象，在统计计算中，需对这些特大值进行适当的处理或调整，不能同等对待，即所谓特大值的处理。通过特大值的处理，考虑了特大洪水的影响，可以起到延长系列的作用，能增强系列的代表性，减少各参数值的抽样误差，提高计算结果的稳定性和可靠性。
需掌握以上部分的计算方法。
概念：
应用地区经验公式推算设计流量的过程：（书82、90、96）一般用于流域面积小于50000km^2的中等流域的桥位
补充：
适线法：（什么是？）适线法是选定统计参数，绘制理论频率曲线的一种方法，并以绘制的理论频率曲线与实测资料拟合得最好，作为选定统计参数的原则。（用的原因？）采用适线法，通过调整统计参数Cs、Cv值，能够选配一条与经验频率点群拟合最好的理论频率曲线，然后依据设计洪水频率，可推算设计流量。（具体步骤）书75
第五章
概念：
潮汐：潮汐是日、月引潮力引起的海洋水面周期性的升降运动。
引潮力：地球表面各质量点都受到月球的吸引力，同时，又受到绕地球、月球系共同质
心转动产生的惯性离心力，这两个的合力称为引潮力。
推算设计高潮位的几种方法：
海岸三种变化：从长期来看，海岸变化有三种情况：侵蚀、淤积和基本稳定。在波浪、近岸海流侵蚀下，海岸坍塌内缩，形成陡直的基岩海岸；波浪和近岸海流带来的泥沙，多于被运走的泥沙，淤积成平缓的砂质海岸；如果输入和输出的泥沙大致相等，则海岸稳定河口：河流流入海洋、湖泊以及支流流入干流的地方成为河口
潮区界：在潮流界以上河段的水流，由于受到潮流的顶托，水位仍有涨退潮的周期性升降变化。这里的水位变化越向上游越不显著，到完全不受潮波影响处，称为潮区界风浪：风浪是在风的直接持续作用下产生的波浪
海浪：一般是由风引起的波浪、涌浪以及涌浪传播到海岸引起的近岸波的总称
风场要素：风速，风时---同一方向的风连续作用的时间，风距---在一定风况作用下，对波浪发展有实际作用的风区内的水域长度，称为风距、风区长度或浪程
波浪名称：深水前进波（深水波、短波）---在水深大于一半波长处的前进波，它的运动不受海底的影响，水质点运动的轨迹接近于圆形。浅水前进波（浅水波、长波）---当水深向岸边传播，水深小于半波长时，称为浅水前进波，其波动受海底摩阻影响，水质点的轨迹近似椭圆。海浪的破碎和击岸波---浅水前进波受海底摩阻影响，使波陡增大。若水深减小到一定程度，波形无法维持，波面倾倒破碎，称为波浪的破碎。波浪破碎后水质点仍有明显地前移，称为击岸波。
波浪要素：波峰---波面最高点，波谷---波面最低点，波高---相邻波峰与波谷的竖直距离，波长---相邻两波峰或两波谷间的水平距离，周期---波浪起伏一次所需的时间，或相邻两波峰越过空间固定点所经历的时间间隔，波速---波面移动的速度，即单位时间内波动传播的水平距离，波陡---波高与波长之比，波峰线---通过波峰的线，与波向线垂直，波向线---与波峰线正交，表示波浪传播方向的线，前进波---在海面上形成后，向岸边传播的波浪
补充：
风的形成和分级：地球表面大气压力分布是不均匀的，空气在气压梯度作用下，由高压区向低压区流动，形成了风。用风速表示风的强度，取海面以上10m高处，时距10min内的平均风速为标准值，按风速大小分为13级
第六章
概念：
壅水：建桥后，天然水流受到桥孔压缩，桥梁上游形成壅水。
桥孔布置原则：（书111）
冲刷系数法：冲刷系数法是利用桥位断面的设计流量和设计水位，根据水力学的连续性原理，求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度桥面最低高程的确定：（书131）
计算：
用桥孔净长度经验公式计算，理解有关内的计算方法。（书120）
补充：
桥位河段的水流图示，反映了建桥后水流和泥沙运动的变化，并表现了桥孔长度、桥前壅水和桥下冲刷三者之间的关系。
桥孔长度：设计水位上，两桥台前缘之间（埋入式桥台则为两桥台护坡坡面之间）的水面宽度
桥孔净长：扣除全部桥墩宽度（顺桥方向）后，称为净长
别列柳伯斯基假定：桥下过水面积扩大到使桥下流速等于天然河槽流速时，桥下冲刷即停止。他建议：用天然河槽平均流速作为河槽冲刷停止时的平均流速
第七章
概念：
泥沙的起动：在水流推动下，床面泥沙颗粒由静止开始运动，称为泥沙的运动
挟沙能力：在一定的水力条件和边界条件下，单位体积的水流，能够挟带泥沙的最大数量（质量），包括悬移质和推移质的全部泥沙数量，称为泥沙的挟沙能力
副流分类和特点：由于过水断面形状的改变或河湾的影响，伴随着主流，在水流内部形成一种尺度较大的旋转流动，这种从属主流而存在的旋转流动，称为副流。分类：立轴副流（回流）---在桥台前缘、丁坝头部或河槽宽度突变处，水流在桥台、坝头等处绕流，产生边界层分离，在分离点靠近边界一侧不断地生成高速旋转的立轴漩涡。平轴副流（滚流）---小桥、涵洞出口流出的急流与下游天然河床缓流衔接处，出现水跃的面滚部分就是平轴副流。顺轴副流（螺旋流）---通过弯道的水流在重力和离心力的共同作用下，面流流向凹岸，底流流向凸岸，形成向前流动的螺旋流
河床演变的基本概念：（书146）1.水流输沙不平衡2.河流上流、下流3.河流横断面输沙不平衡，引起河床横向变形4.桥墩、桥台、丁坝等建筑物周围，高速旋转的绕流漩涡卷起床面泥沙，带往下游，形成局部冲刷5.冲积河流的自动调整。影响河床演变的主要自然元素：1.上游来水条件，即流量的大小和变化2.上游来沙条件，即上游来沙量及其粒径组成3.河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件
冲积河床：水流作用下，床面泥沙能够自由地运动，床面形态随着冲刷和淤积，在不断地演变，这种河床称为冲积河床
一般冲刷：建桥后，桥孔压缩水流，致使桥孔上游水流急剧集中流入桥孔，在桥孔稍下游处，形成收缩断面。该断面处流速梯度很大，床面切应力剧增，引起强烈的河床泥沙运动，床面发生明显冲刷，或称为压缩冲刷。（当桥梁上游进入桥下河槽断面的泥沙数量小于桥下断面急速水流冲走的泥沙数量时，桥下断面就出现冲刷，这就是一般冲刷）动床冲刷：输沙不平衡引起河床变形。对于一个过水断面或某一河段，在一定时段内，上游来沙量小于该断面或该河段被冲走的泥沙量时，该断面或该河段就出现冲刷、下切；反之，该断面或该河段就出现淤积。输沙不平衡引起的冲刷称为动床冲刷
冲止流速：桥下一般冲刷停止时的垂线平均流速称为冲止流速
桥墩局部冲刷机理：（书154）桥墩周围的水流主要包括墩前水面涌波、桥墩迎水面的向下水流和尺度很大的漩涡体系。伴随漩涡的生成和移动，床面静止的泥沙呈阵发性、突然的随机运动状态。在桥墩下游两侧漩涡相汇，沉沙沉积，形成沙脊。假定局部冲刷是在一般冲刷完成后进行的，故取一般冲刷终止后的墩前流速作为墩前行近流速，相应的墩前行近水深就是取一般冲刷后的最大水深。
起动流速：起动流速就是床面泥沙颗粒在各种外力作用下，失去平衡，泥沙开始运动时的水流垂线平均流速
行近流速：指桥墩上游不远处，未受绕流影响的墩前天然流速
补充：
悬移质：在一定的水力条件下，泥沙处于运动状态，颗粒较细的泥沙被水流中的紊流漩涡带起，悬浮于水中向下游运动，这种泥沙称为悬移质
推移质：颗粒稍大的泥沙，则在床面上滚动、滑动或跳跃着间歇性地向下游运动，前进的速度远小于水流的流速，这些泥沙称为推移质
泥沙的主要特性：几何特性---粒径、粒径级配曲线、平均粒径和中值粒径，重力特性---容重，水力特性---沉速。
主流：河床中的水流，受河床壁面的制约和河床走向的影响，形成了与总的流动趋势一致的主流。
第九章
概念：
小桥孔径计算流程和方法：（书237）一般用试算法确定小桥孔径。先根据河床实际情况，拟定河床加固类型，确定桥下河床的允许（不冲刷）平均流速；再根据容许（不冲刷）平均流速与设计流量，通过计算确定孔径大小和壅水高度，并与容许的壅水高度进行比较，从而判断是否需要调整孔径值，直至达到允许的壅水高度
补充：
按涵洞进水口建筑形式不同与涵前水头高低，水流通过涵洞可分为无压力式、半压力式、压力式三种水力计算图式。