桥涵水文复习资料版

考试题型

一. 名词解释题 (每题2分，5小题，共10分)

二. 判断题(每题2分，10小题，共20分)

三. 填空题(每题2分，10小题，共20分)

四. 问答题(每题5分，2小题，共10分)

五.计算题(每题20分，2小题，共40分)

《桥涵水文》复习提纲

一、名词解释

（1）累积频率——水文统计中，等于或大于某一流量值出现的次数（即累积出现次数）与总次数的比值，称为该流量下的累积频率。

（2）重现期——水文统计中，等于或大于某一流量值出现的时间间隔，称为该流量的重现期。

（3）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，简称设计流量。

（4）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，简称设计水位。

（5）偏差系数——表明系列分布对均值的对称情况，反映频率分布对均值的偏斜程度。（6）变差系数——代表系列离均分布情况的参数，表明系列分布对均值是比较分散还

是比较集中，反映频率分布对均值的离散程度。

（7）抽样误差：用样本来代替总体确定三个统计参数以及设计流量，必定存在一定误差，称为抽样误差。

（8）经验频率曲线——根据作为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大小的曲线，称为该样本的经验频率曲线。

（9）理论频率曲线——根据自然界大量实际资料的频率分布趋势，选配具有一定数学函数式的频率曲线，习惯上称为理论频率曲线。理论频率曲线的建立，使频率曲线的绘制和外延以数学函数式为依据，减少了曲线外延的任意性。

（10）桥孔净长：设计水位上两桥台前缘（埋入式桥台则为两桥台护坡坡面之间）的水面宽度，称为桥孔长度。扣除全部桥墩宽度（顺桥方向）后，则称为桥孔净长。（11）桥孔长度——设计水位上两桥台前缘（埋入式桥台则为两桥台护坡坡面之间）的水面宽度，称为桥孔长度。

（12）冲刷系数——冲刷后与冲刷前的桥下过水面积之比，称为冲刷系数。

（13）桥面高程——桥面高程是指桥面中心线上最低点的高程，必须满足桥下通过设计洪水、流冰、流木和通航的要求，并且应该考虑壅水、波浪、水拱、河湾凹岸水面超高以及河床淤积等各种因素引起的桥下水位升高。

（14）造床流量：与多年连续造床作用相当的某个流量数值，称为造床流量，其对河床形态的塑造作用最大。桥梁工程中，常取水位与河滩平滩水位齐平时的河槽流量作为造床流量。

（15）推移质输沙率：单位时间内在过水断面单位河槽宽度上，通过的推移质的质量，单位为kg/s.m。

（16）含沙量——单位体积内水流中所含悬移质的质量，单位是kg/m3。

（17）泥沙起动流速——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（m/s）。

（18）水流挟沙能力——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，称为水流的挟沙能力。（19）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。

（20）河床演变——在天然状况下或人类活动的干扰后，河床形态逐渐的变化。（21）河相关系——冲积河床在水沙长期相互作用下，逐渐形成一种均衡的河床形态。描述这些河床均衡形态的几何因素（河宽B、平均水深h、比降i、弯道半径R等）与来水、来沙条件（Q、d等）存在一定的对应关系，又称均衡关系。

（22）一般冲刷深度——桥下河床在一般冲刷完成后从设计水位算起的某一垂线水深，以符号hp表示。

（23）桥墩局部冲刷深度——当冲刷停止时，桥墩局部冲刷坑外缘与坑底的最大高差，称为桥墩局部冲刷深度，一般假设其在一般冲刷完成后的基础上进行的。

二、问答题

1、河流的基本特征有哪些。流域的特征。

河流的基本特征一般用河流断面，河流长度及河流比降来表示。

流域的特征分为几何特征和自然地理特征。几何特征：流域面积和流域形状。自然地理特征：流域的地理位置和地形。

2、河川径流形成过程分那几个阶段？简述径流形成的影响因素。

径流形成过程：降雨过程→流域蓄渗过程→坡面漫流过程→河槽集流过程

影响径流的主要因素：A .气候因素：（1）降雨（2）蒸发B .下垫面因素C .人类活动因素

3、利用形态断面法求流量（谢才公式）。

形态断面（水文断面）：计算流量所依据的河流断面

谢才—满宁公式：

21321i R n v = 或 2132i mR v = （v ：平均流速，复式断面河滩河槽的平均流速分别计算；n ：粗糙系数；R=A/X ：水力半径=断面面积/湿周；i ：洪水比降）

宽浅河流（h B 10≥）：21321i h n v = （B

A h =） 单式断面：Av Q

= 复式断面：221t t ti t c c v A v A v A Q ++=

(PS ：P33例2-4-1)

4、水文现象的特征和分析方法。

特征：周期性，地区性，不重复性（偶然性）

分析方法：成因分析法，地区归纳法，数理统计法

5、水文统计法中，常用的统计参数有哪些？我国暴雨径流Cv 值的变化规律。

系列的数值特征值称为该系列的统计参数

统计参数有：（1）反映系列中随机变量数值大小的特征：均值x 、中值x 、众值x

（2）反映各随机变量离均程度：均方差σ、变差系数v C

（3）反映各随机变量对均值的对称性：偏差系数s C

我国暴雨净流的v C 值趋势大致狭长流域比扇形流域的大，小流域比达流域的大，山区河流比平原河 流的大，北方河流比南方河流的大。一般情况下，融冰雪洪水的v C 值较为稳定，而暴雨洪水的v C 值不够稳定。

PS ：（总体）n x x n i i

∑=-=12

)(σ或（样本）1)(12

--=∑=n x x n i i

σ

1)1(12--=?=∑=n K C x C n i i v v σ（模比系数x x K i

i =）

6、统计参数同密度曲线和频率曲线的关系。（图看P49）

x 反映密度曲线的位置变化，若v C 及s C 值不变，则曲线的形状基本不变，但曲线的位置将随x 的变化沿x 轴移动。

v C 反映密度曲线的高矮情况，若x 及s C 值不变，v C 值愈大，表示频率分布愈分散，曲线就愈显得矮而胖；v C 值愈小，表示频率分布愈集中，曲线就愈显得高而瘦；v C =0时将成为一条垂直线。

s C 反映密度曲线的偏斜程度，若x 及v C 值不变，s C >0时，曲线的峰偏左（正偏态），s C 值愈大峰愈向左偏；s C =0时，曲线的峰居中间，两侧对称（正态）；s C <0时，曲线的峰偏右（负偏态），s C 值愈小峰愈向右偏。——年最大流量系列s C 无负值，密度曲线总是峰偏左而正偏态

x 反映频率曲线的位置高低，若v C 及s C 值不变，则x 值愈大曲线愈高。 v C 反映频率曲线的陡坦程度，若x 及s C 值不变，v C 值愈大，曲线就愈陡；v C =0时将成为一条水平线。（总是左高右低）

s C 反映频率曲线的曲率大小，若x 及v C 值不变，s C >0时，随s C 值的增大，曲线的头部变陡，尾部变缓而趋平，s C >2~3时，曲线尾部趋向水平；s C =0时，正态分布，频率曲线在海森几率格纸上将成为一条直线；s C <0时，随s C 值的减小，曲线的头部趋平，尾部变陡。——年最大流量系列s C 无负值，频率曲线总是头部陡尾部缓。

7、相关分析、相关系数。相关系数要达到什么标准才能进行相关计算？

直线相关：bx a y +=

相关系数R 判别两变量之间的相关程度

R=±1，完全相关；

R=0，零相关；

R= -1~1，统计相关，R 的绝对值愈接近1，相关程度愈密切。

经验值：R 的绝对值大于0.8就可使用相关分析进行资料数据的插补和延长。

数理统计：R 的绝对值大于αR ，两系列间相关是密切的。（根据相应随机变量),(i i y x 的个数n 和信度α查

表得αR

8（率p 。 （1）（2）=i 1 变差系数：1

)1(1)(11212--=?--==∑∑==n K C n x x x

x

C n i i v n i i v σ

偏差系数：3

13

)3()1(v n i i s C n K C --=∑=

年最大流量（皮尔逊III 型曲线或）：Q K Q C Q P v P =+Φ=)1( P Q ——频率为P 的洪峰流量；Φ——离均系数（Φ值查表得，与频率P 和偏差系数s C 有关），由上式知P Q 由Q ，s C ，v C 确定。

（3）适线法步骤：a.随机变量从大到小排序，计算经验频率，绘出经验频率曲线；b.计算Q 和v C ，假定v s C m C ?=（m=2~4），绘出理论频率曲线；c.调整

m 值使理论频率曲线与经验频率曲线尽量相符，也可适当调

整v C 和Q （4）特大值求流量：不同点在于有特大值时为不连续系列，以上（2）考虑连续系列。

有特大值时，经验频率：

实测期：n 年 调查期：N 年 考证期：N 年

N 年内共有a 次特大值，其中b 个特大值在实测系列之外， l 个特大值在实测系列之内，假定（N-a ）年内流量的均值与分布规律与n 年内的分布规律相同。

最大值：%100*1+=n m P n 特大值：%100*1

+=N M P N 以上Q 和v C 为初始值，最后用连续系列适线法。

年

Q

b 个xN

l 个xN

PS ：例3-6-1 P53

9、缺乏流量观测资料时，对于跨越中小河流的桥梁，怎样推算设计流量？推理公式和

经验公式从降雨量推算净雨量的方法。

（1）、公路工程中位于小流域河流及沟渠的桥梁和涵洞，以及公路排水系统的设计流量由暴雨资料推求。

（2）、从降雨量推算净雨量，有两种方法：a.降雨量乘以折减系数，即洪峰径流系数，以ψ表示；b.从降雨量

中减去损失雨量，损失雨量可用损失参数μ（mm/h ）表示。

（3）、方法a.F S Q n P P τψ278.0= 方法b.F S Q n P P ??

? ??-=μτ278.0 北方：1)(1βμP S K = 1

3ατ??? ??=I L K

南方：λβμ-=F S K P 2)(2 324βα

τ-??? ??=P S I L K L ——主河沟长度（km ） I ——主河沟平均坡度（‰）

（4）经验公式：()2λμψF S Q m

P P -= 3λβF CS Q P P = 10、桥梁的修建前后，大中桥桥位河段的水流图式发生了什么变化。水流图式如何影

响桥孔长度的确定。

PS ：缓流1r F

水流图式反映了建桥后水流和泥沙运动的变化，表现了桥孔长度、桥前壅水和桥下冲刷三者之间的关系，应作为桥孔计算的分析依据。

11、河段的分类及其稳定程度（表6-1-1）。稳定性河段、次稳定性河段和不稳定性河段

的区别。峡谷河段和开阔河段的区别要点及其桥孔布设区别要点。

（1）、稳定性河段和次稳定性河段的区别，前者河槽岸线、河槽、洪水主流均基本稳定，变形缓慢；后者河

湾发展下移，主流在河槽内移动。不稳定性河段与次稳定性河段的区别，前者主流在整个河床内摆动，幅度大变化快，河床有可能扩宽；后者主流在河槽内摆动，幅度小。

（2）、稳定级别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级

（3）、峡谷河段，河床窄深，床面岩石裸露或为大漂石覆盖，河床较大，多急弯、卡口，断面呈V 或U 型；

开阔河段岸线整齐，河槽稳定，断面多呈U 型，滩、槽分明，各级洪水流向基本一致。

（4）、桥孔布设：峡谷河段桥孔不得压缩河槽，一般宜单孔跨越，墩台基础可置于不同高程上；开阔河段不

得压缩河槽，允许压缩河滩，桥头河滩路堤应与洪水主流方向正交。

（5）、桥位选择：峡谷河段：桥孔不得压缩水流，尽量一孔跨过；开阔河段：选在河槽稳定、流速缓和处。

12、计算桥孔长度时采用的设计流速。桥孔长度的计算（经验公式法，6-2-3）。

设计流速（即一般冲刷完成后的桥下平均流速）——采用天然河槽平均流速

对于有明显河槽的各类河段：c n

c s j B Q Q K L ???? ??=

13、桥面高程的影响因素及确定方法。（6-3-12）、（6-3-13）和（6-3-14）

（1）、引起桥下水位升高的因素：壅水、波浪、其他、急流河槽中桥墩的水流冲击高度

（2）、桥前最大用水高度：)(222oM M y

N v v g K K z -=?

桥下最大壅水高度为桥前的一半

（3）、A 。桥位处的波浪高度

计算桥面高程时，以桥位静水面以上波浪高度的三分之二计入。

22h K h F ?=?.........F K 取值，1.02

B 。路堤（或导流堤）边坡处的波浪爬高e h

C 。斜向的波浪爬高e h '

（4）、水拱现象；河湾水位超高值（计入1/2）gR

B v h 2=?；局部股流壅高；河床淤积 （5）、急流河槽中桥墩的水流冲击高度d h ?

（6）、不通航河段：（比较2者取max 作为最低高程）

按设计洪水位计算D j s h h h H H ?+?+?+=∑min

+?+?+?=?∑h h z h 2132212 按流冰水位计算D j sB h h H H ?+?+=min

（7）、通航河段：D M tn h H H H ?++=min

（比较3者取max 作为最低高程）

PS ：例6-4-1 P143 14、泥沙的组成。泥沙的起动流速与粒径的关系。

（1）、泥沙组成：悬移质（长河段的河床演变）、推移质以及床沙（桥梁上下游河床变形和墩台附近冲刷）

（2）、泥沙的起动流速——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

（m/s ）。

对于大颗粒泥沙以第一项重力作用为主，对于极细颗粒以第二项粘结力为主。

当水深为1m 时，绘制启动流速0v 与粒径d 的关系曲线，两条曲线形状基本相同，在d=0.15mm 附近，启动流

速有最小值。该值右侧启动流速以克服重力为主，启动流速随粒径增大而增大；该值左侧，启动流速以克服粘结力为主，启动流速随粒径减小而增大。

15、副流的种类，螺旋流的凹凸岸冲刷和淤积情况。

（1）、种类：立轴副流（回流）、平轴副流（滚流）、顺轴副流（螺旋流）

（2）、在螺旋流作用下，自弯道进口断面逐渐流向凹岸，使凹岸冲刷，凸岸淤积；凹岸冲刷在弯道出口断面附近，冲刷最深。

16、影响河床演变的主要自然因素。河槽冲刷（动床冲刷）与河滩冲刷（清水冲刷）。

（1）、影响河床演变的主要自然因素：上游来水条件，即流量的大小和变化；上游来沙条件，即上游来沙量及

其粒径组成；河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件。

（2）、

17、冲刷的类型及计算。桥墩周围的水流。如何确定墩台最低冲刷线高程（桥墩和桥

台），桥台冲刷深度计算特点。桥墩局部冲刷深度和行近流速的关系。断面河相系

数（7-2-5）、单宽流量集中系数（7-2-6）、一般冲刷最大水深的计算公式（7-3-6）。

桥墩局部冲刷的计算（7-4-1）、（7-4-2）。

（1）、冲刷类型：自然（演变）冲刷、一般冲刷、局部冲刷

（2）、在确定桥梁墩台基础埋置深度时，应根据桥位河段具体情况，取河床自然冲刷、一般冲刷和局部冲刷的

最不利组合，作为墩台基础埋深的依据。

（3）、桥墩的最低冲刷线高程：b p s h h H H --=min

桥台的最低冲刷线高程：s s h h H H --=min

（4）、行近流速——指桥墩上游处，未受绕流影响的墩前天然流速。由于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，局部冲刷计算的墩前水深采用一般冲刷后的水深。

（5）、桥墩局部冲刷深度和行近流速的关系：

清水冲刷00v v v <<'，冲刷深度b h 随行近流速v 直线增加；动床冲刷0v v >，冲刷深度b h 随行近流速v 呈

下凹曲线形式增大；在0v v

=处这两种状态是连续的。 （6）、断面河相系数：H B

=η

单宽流量集中系数：15.015.0)(H

B A ==η 一般冲刷最大水深：max 66.02

190.012])1([)(04.1h B B Q Q A h p λμ-=（输沙平衡原理） 桥墩局部冲刷：当0v v ≤时，)(0

'015

.060.012b v v v h B K K h -=ηζ 当0v v >时，n v v v h

B K K h )(0'015.060.012b -=ηζ 18、导流堤的作用和设置原则。

作用：河滩流量较大时，桥上游应修建导流堤，引导上游水流和河滩水流逐渐改变方向，形成平行水流，平顺地通过桥孔，使桥下断面的流速、水深及输沙等分布都较均匀，避免桥下和桥头出现集中冲刷。

设置原则：（1）、被桥头路堤阻断的河滩流量占总流量的15％（单侧河滩）或25％（双侧河滩）以上时设置导流堤；（2）、小于以上数值，但阻断流量的天然平均流速大于1.0m/s 时，考虑梨形堤；（3）、小于5％时，加固桥头锥坡。

19、大中桥桥孔长度计算与小桥有何不同？简述小桥孔径的计算方法和步骤。水流通

过小桥的图式（自由和淹没出流）。

（1）、大中桥允许河床发生一定的冲刷，一般采用天然河槽平均流速作为设计流速。小桥涵一般不允许河床发

生冲刷，可以根据河床加固铺砌的类型，选择适当的容许流速作为设计流速。

（2）、计算方法：试算法

计算步骤：拟定河床加固类型，确定桥下河床的容许流速；计算孔径大小与桥前水深H ；若桥前水深H

≤桥梁允许壅水水深H ’，则设计合理，否则重新设计孔径。

20、涵洞的水流图式，公路上一般采用的水流图式及其形成条件。涵洞类型、涵洞洞

口形式。涵洞出水口的处理措施。