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1、水力学与桥涵水文课 程 设 计 任 务 书（土木工程专业）年级：2010 级学院：土木建筑学院专业：隧道与城市轨道交通工程班级：2 班姓名：学号：重 庆 交 通 大 学21、为测定某阀门的局部阻力系数 ，在阀门上下游装设三个测压管，已知水管直径 50mm， 1m， 2m，实测数据d2l3l150cm ， 125m， 40cm， =3m/s，试计算阀门的 值。12解：由已知条件可得： 122323125000=415dmlmlmll d即 该 水 管 满 短 管 的 条 件 ， 应 计 算 沿 程 水 头 损 失 、 局 部 水 头 损 失 及 流 速 水 头 损 失12l对 于 段 ：221
2、1-121-2-1 1-22212122221+=+=+9.805(-)(-)=(1.-2)=0.73wwf fppvvzzhgglhdppvvzzhggldpdlvlv其 中即12l对 于 段 ： 2232 -3+=+wppvvzzhgg32232-32-32-32-32-322322 23 322=+=+=+=(-)(-)9.81.50.4-7=00.59.8wfj fjlvhhdgppvzzhglvvgdgpl lgvd其 中即 .76所以阀门的 的值为 0.0762.2、水面线定性分析解：分析方法：根据给定的已知条件，判别去到底破的类型。根据坡度类型绘出 线和 线（注意其相对位置），并
3、将流动空间分成NK不同的区域。如果已知某一控制水深，即可在相应的流区内定出其水面曲线的类型。分析水面曲线两端的界限情况，便可确定水面曲线形状。分析结果如下列图所示：4图 2-1图 2-1 中， 段、 段和 段均为顺坡渠道。水流从 段过渡到1ki2ki3ki1ki段时，由急流向临界流过渡，会在 段 区以 型曲线过渡到正常水深；水流2ki2ic从 段过渡到 段时，由临界流向缓流过渡，会在 段 区以 型曲线过渡3ki2kia到正常水深。图 2-2图 2-2 中， 段和 段均为顺坡渠道。水流从 段过渡到 段时，由1ki3ki1ki2ki急流向缓流过渡，会在 段产生水跃。5图 2-3图 2-3 中， 段
4、为逆坡渠道， 段为顺坡渠道。会在 段 区通过 型10i2ki10ib降水曲线过渡到缓流。图 2-3图 2-4 中， 段为顺坡渠道。水流从 段过渡到 段时，由缓流流向断ki1ki2ki口，会在 段产生水跌。1ki图 2-5图 2-5 中， 段为顺坡渠道， 段为逆坡渠道。水流从 段过渡到10i20i10i段时，由急流向逆坡过渡，会在 段产生水跃；从 段流向断口时，会产20i 26生水跌。图 2-6图 2-6 中， 段、 段和 段均为顺坡渠道且 、 及 。水流从1i23i 1ki2ki3ki段过渡到 段时，由急流向缓流过渡，会在 段产生水跃；水流从1ki2k段过渡到 段时，由缓流向急流过渡，会在 段
5、产生水跌，在 区以 型23i2ki b曲线过渡到正常水深。3、流量泥沙计算详见相关 excel 表格解：.断面测算：水深为水位与河底高程之差，即 =-h河水 深 水 位平均水深为两个相邻水深的平均值，即 12iih水 深 水 深水 深垂线距离为两个相邻起点距之差，即 -=垂 起 i1起 i垂线间面积以测速垂线为分界，岸边部分面积按三角形计算，中间部分面积按梯形计算，即岸边 , 中间1=2ShL水 深垂 垂 水 深岸 边 +()=2ShLh水 深垂 垂 中 间 水 深 i水 深 i1其中 测深垂线所在位置的水深；h水 深为测深垂线之间的距离。L部分面积是相邻测速垂线之间的垂线间面积之和，即 =S
6、垂部.流速测算：部分面积平均流速为相邻垂线平均流速之间的平均值，对于岸边的部分面积平均流速由相邻垂线平均流速适当折减；即 +1=2iiv垂 垂部7对于岸边 ，其中死水边 ，斜坡岸边 ，不平整坡岸边 ，=v部 垂 =0.6=0.7=0.8光滑陡岸 .本题按斜坡岸边处理，即09.v部 垂.流量测算：部分流量为部分面积与部分面积平均流速之积，即 =QvS部 部 部断面流量为部分流量之和，即 =Q断 部断面面积为部分面积面积之和，即 S垂断平均流速为断面流量与断面面积之商，即 v断断水面宽为右水边起点距与左水边起点距之差，即 -L右 左平均水深为断面面积与水面宽之商，即 =Sh断具体计算结果见附表 1
7、根据实测结果可绘出测区的水文断面图，如图 3-1 所示：图 3-1 水文断面图84、相关分析：已知某流域 1541965 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）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
8、 1052 383 解：相关分析的方法：.判定变量间是否存在相关关系，若存在，计算其相关系数，以判断相关的密切程度；.确定变量间的数量关系回归方程或相关线；.根据自变量的值，预报或延长、插补倚变量的值，并对该估值进行误差分析。由上表数据可得：yKxKyxiiiiii 67.8)39 92803754720691328(1258.0)063 13029130629157172824(12、 计算的值如表 4-1 所示xiyi则相关系数：9075281.12953.068.21689.24 9503.)36.)(4.(.1)(1212 nrEKrRiyiixiiyix即： r所以相关系数 较大，非
9、常接近于 1（ ） ，而且 ，表明8.0953.r rE4两系列（年降雨量 x 和年径流量 y）之间存在直线相关，相关程度也较为密切。 40531.2128396.67.81 76.94.25.30912 212 nKxniyiyiix则 y 倚 x 的回归直线方程式为： )583.09(5376.291.0.)( xyry得 3591.80476.1x即 y年降雨量 x 和年径流量 y 的线性相关图如下图所示：降 雨 量 -年 径 流 量 散 点 图y = 1.0477x - 585.360200400600800100012001400160018000 500 1000 1500 200
10、0 2500年 降 雨 量 x(mm)年径流量y(mm)年 径 流 量 y(mm)线 性 (年 径 流 量 y(mm)图 4-110表 4-1顺序号 年份年降雨量x(mm)年径流量y(mm) Kxi Kyi Kxi2 Kyi2 KxiKyi1 2 3 4 5 6 7 8 91 1954 2014 1362 1.538 1.731 2.365 2.998 2.663 2 1955 1211 728 0.925 0.925 0.855 0.856 0.856 3 1956 1728 1369 1.320 1.740 1.741 3.028 2.296 4 1957 1157 695 0.883 0
11、.883 0.781 0.781 0.781 5 1958 1257 720 0.960 0.915 0.921 0.838 0.879 6 1959 1029 534 0.786 0.679 0.617 0.461 0.533 7 1960 1306 778 0.997 0.989 0.995 0.978 0.986 8 1961 1029 337 0.786 0.428 0.617 0.184 0.337 9 1962 1310 809 1.000 1.028 1.001 1.058 1.029 10 1963 1356 929 1.035 1.181 1.072 1.395 1.223
12、11 1964 1266 796 0.967 1.012 0.935 1.024 0.978 12 1965 1052 383 0.803 0.487 0.645 0.237 0.391 合计 15715 9440 12.000 12.000 12.545 13.836 12.951 x =1309.583 x =291.53 计算 y =786.667 y =321.41 r =0.950 4Er =0.0752 115、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）年份年径流深(mm)1952 53
13、8 1953 625 1954 663 1955 592 1956 557 1957 998 1958 642 1959 341 1960 964 1961 687 1962 547 1963 510 1964 769 1965 616 1966 417 1967 789 1968 733 1969 1065 1970 607 1971 587 1972 567 1973 588 1974 709 1975 884 解：绘制经验频率曲线：由实测径流资料得样本频率： %10nmp式中 频率（即累计频率） （%） ；p按递减次序排列时，随机变量的顺序号；m资料总项数（若用年最大值选样法，则为水文资
14、料观测的总年数） 。n12按上式计算得经验频率，如表 5-1 所示根据计算结果绘出经验频率曲线，如图 5-1 所示经 验 频 率 曲 线99.95 99.9999.999.799.59997959080706050403020105210.50.20.10.050.010100200300400500600700800900100011001200频 率 p%随机变量x图 5-1求矩适线法步骤：.将实测资料由大到小排列，计算各项的经验频率，在频率格纸上点绘经验点据。 （纵坐标为变量的取值 ，横坐标为对应的经验频率 ） ；xp.选定水文频率分布线型。 （一般选用皮尔逊型） ；.先采用矩法估计出频
15、率曲线参数的初估值 、 ，根据经验取 等于一定倍xvCsC数的 ；vC.根据拟定的 和 ，查表 9.6，计算 值。以为 纵坐标， 为横坐标，即psCpxpx可得到频率曲线。将此线画在绘有经验点据的图上，看与经验点据配合的情况 。若不理想，可通过调整 、 和 点绘频率曲线；xvs.最后根据频率曲线与经验点据的配合情况，从中选出一条与经验点据配合较好的曲线作为采用曲线，相应于该曲线的参数便看作是总体参数的估值；13.求指定频率的水文变量设计值。表 5-1按年份顺序排列按年径流深排列顺序号 年份年径流深x(mm) 年份年径流深x(mm)经验频率(%)P=100m/(n+1)至p=50%处水平距离 x 轴 Ki(Ki-1)2 (Ki-1)31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111 1952 538 1969 1065 4.00 -1.75 1.97 1.60 0.36 0.214 2 1953 625 1957 998 8.00 -1.41 2.31 1.50 0.25 0.123 3 1954 663 1960 964 12.00 -1.17 2.54 1.45 0.20 0.089 4 1955 592 1975 884 16.00 -0.9
