桥涵水利水文课程设计任务书

《水力学与桥涵水文》课程设计任务书（土木工程专业）

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1、为测定某阀门的局部阻力系数ξ，在阀门上下游装设三个测压管，已知

水管直径d ＝50 mm ，12l ＝1 m ，23l ＝2 m ，实测数据1?＝150 cm ，2?＝125 cm ，3?＝40 cm ，υ=3 m/s ，试计算阀门的ξ值。

分析：利用测压管1,2的水头损失可计算出沿程阻力系数λ，或将测压管2,3间的沿程水头损失用1,2间的沿程水头损失表示，然后根据总水头损失等于沿程水头损失加局部水头损失，只要算出总水头损失便可推算出局部水头损失，进而便可以算出局部水头阻力系数λ。 解：121212j f w h h h += 012=j h Θ g

d l h h w 2**2

1212

f 12υλ==∴

=()

cm 2512515021=-=?-? 232323j f w h h h +=

g

g d l 2*2**2

223υξυλ+= 12232l l =Θ

()

cm h h f f 5021223==∴ 232323f w j h h h -=∴ ()

5023-?-?= ()()m cm 35.0355040125==--=

35.02*

2

=∴g

υξ

=?ξ0.762

2、水面线定性分析

先画出临界水深K-K线，然后根据i与ik的关系画出水深N-N线，判断水面所处的区域，再根据i 与ik的关系作出相应的水面曲线。

（详见纸质档）

3、流量泥沙计算详见相关excel表格

（1）根据水位及河底高程算出水深，进而求出平均水深。

（2）根据起点距算出测深垂线间的距离，可进一步算出垂线间的面积，然后可以得出部分面积。

（3）根据所给的垂线的流速推算部分流速。

（4）用所算出的部分面积和部分流量求出部分流量，然后可以算出整个断面的流量。

（数据见附表。）

4、相关分析：已知某流域1954~1965年的年径流量及年降雨量，年径流量与年降雨量在成因上具有联系。试用解析法推求相关直线。（同时附有excel 数据文件）

解：由分析知，年径流量与年降雨量在

成因上具有联系可以进行相关分析。将该流域在不同年份的降雨量和年径流量绘制在坐标纸上（横坐标为年降雨量，纵坐标为年径流量），其点据的分布趋势明显呈带状，表明河流的年径流量与年 降雨量之间存在直线关系，并且相关程度也比较高。算出相关系数r, σx ,σy ,平均值x 、y 代入方程可得出回归直线方程。

计算出两序列对应的均值

111

157151309.5811n i i x x n ===?=∑

111

9440786.6711

n i i y y n ===?=∑

计算相关系数r

年份 年降雨量 x(mm )) 年径流量 y(mm) 1954 2014 1362 1955 1211 728 1956 1728 1369 1957 1157 695 1958 1257 720 1959 1029 534 1960 1306 778 1961 1029 337 1962 1310 809 1963 1356 929 1964 1266 796 1965

1052

383

()()

979489.33

0.9501030706.00

n

i

i

x x y y r --=

=

=∑

22

4 2.698 2.6980.083r E =±=±=±

由于相关系数r 较大很接近1，而且4r r E >表明二者之间存在直线相关，且相关度较为密切。

因此，可以通过直线相关找到年降雨量与年径流量之间的函数关系。

305.76x σ=

=

= 同理可以得到：

337.09y σ=

于是可以得到y 倚x 的回归方程为：

1.047584.30y x =-

5、某站有24年实测径流资料，试绘制其经验频率曲线，并用求矩适线法推求年径流量频率曲线的三个统计参数。（同时附有excel 数据文件）。 分析：将24年的年径流深资料按降序的方式排列，利用相应的公式求出Q ，K i ，再利用维泊尔公式计算各流深的经验频率p ，然后将各经验频率和流深对应的点绘在海森几率格纸上。然后根据公式计算 C V ,取C s =2C V 进行试算，绘出其理论频率曲线，根据曲线与经验频率点群的符合程度对C V ,C s 进行调整，使理论曲线与经验频率点群符合的比较好，因而就确定出三个统计参数的值。 解：==

∑==n

i i i Q n

Q 1

1

666.3958 K i =

Q

Q i

C V =

=--∑=1

1

2n n

K

n

i i

0.2633

取C s =2C V 进行适线，然后对参数进行调整。

C V =0.263，Cs=0.644

时理论曲线与经验频率点符合得较好，所以三个参数为：

=Q 666.3958 263.0=v C 644.0=s C

6、已知某坝址断面有30年的洪峰流量实测值，如下表所示，根据历史调查得知1890年和1912年曾发生过特大洪水，推算得洪峰流量分别为8000m 3/s 和6700m 3/s ，实测期内也发生过一次特大洪水，流量为7360m 3/s ，试用求矩适线法推求该坝址断面200年一遇洪峰流量。（同时附有excel 数据文件）

解：将1952---1981年的流量资料按降序的方式排列，得出该资料是含三个特大值的不连续系列，a=3;实测期n=（1981-1952）+1=30，实测期内有一个特大值，l=1。调查考证期N=（1981-1890）+1=92年。利用对应的公式计算各流量的经验频率p 及平均流量Q 和系列的变差系数C V ，然后将各经验频率和流量对应的点绘在海森几率格纸上，然后代入统计参数进行适线，绘出理论频率曲线。最后可根据曲线算出相应的200年一遇的洪峰流量。

解：按公式100*1111???

???

+--????

?

?+-++=l n l m N a N a P m 计算各年流量的经验频率P （%）。

=??

?

???--+=∑∑===+=a j j n

i l i i j

Q l n a N Q N Q 1

1

11992.762

()

()

=??

?

??

?---+--=

∑∑===+=a j j n

i l i i

j

v Q Q

l n a

N Q Q N Q

C 11

22^111

0.640445

代入参数适线如下：

由图可知当=Q 1992.762 800.0=v C 00.2=s C 时理论曲线与特大值得经验频

率点符合的较好。可推算出200年一遇的洪水设计流量。

()()=+=+=1800.0*22.5*762.19921**%5.0v C Q Q φ10314.52??

? ?

?s m

3

年份

流量

(m 3/s) 年份 流量 (m 3/s) 1890 8000 1967 1300 1912 6700 1968 1400 1952 1720 1969 1700 1953 1560 1970 2520 1954 3440 1971 1820 1955 310 1972 2400 1956 2200 1973 900 1957 1860 1974 1100 1958 2100 1975 850 1959 7360 1976 1450 1960 860 1977 2600 1961 1540 1978 480 1962 2600 1979 2400 1963 3200 1980 3100 1964 1800 1981 2100 1965 2620 1966

620