1 桥涵水文章 河川径流

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1、桥 涵 水 文自我介绍自我介绍:Tel：n n027-62433200n n13476130052Email:n 谭金华武汉理工大学交通学院水文学与桥涵水文基本概念水文学与桥涵水文基本概念n n水文学定义水文学定义：研究地球上水体存在、循环、分布和它在地面、地下运行变化规律的科学。n n水文学水文学分类分类n n桥涵水文学桥涵水文学属于工程水文学一类。工程水文学是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥工程效益、为国民经济服务的学科。水文学分类水文学分类广义水文学水文气象学水文地质学地表水文学研究大气中水汽的运动规律研究地下水的运动规律陆地水文学与海洋水文学陆地水文学陆地水文学分类分类按照研究对象分

2、河流水文学湖泊水文学冰川水文学沼泽水文学按照研究目的和方法分水文测验学普通水文学水文地理学工程水文学 桥涵水文学基本概念桥涵水文学基本概念n n桥涵水文学属于工程水文学一类。桥涵水文学属于工程水文学一类。n n工程水文学工程水文学工程水文学工程水文学是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥是一门阐述和运用水文规律、开发和发挥工程效益、为国民经济建设服务的学科。工程效益、为国民经济建设服务的学科。n n桥涵水文学桥涵水文学桥涵水文学桥涵水文学则是服务于桥涵工程的规划、设计、施工、则是服务于桥涵工程的规划、设计、施工、养护，主要叙述水循环从降水到径流这一过程中，关于地养护，主要叙述水循环从降水到径流这

3、一过程中，关于地面径流面径流( (特别是河流中的洪峰流量特别是河流中的洪峰流量) )的形成、观测和以设计的形成、观测和以设计洪峰流量为主的分析计算、水位、冲刷深度计算等内容。洪峰流量为主的分析计算、水位、冲刷深度计算等内容。n n在桥涵在桥涵( (或线路或线路) )的规划设计阶段，需要合理地确定工程的的规划设计阶段，需要合理地确定工程的规模。考虑到桥涵是泄水建筑物，其规模决定于通过洪水规模。考虑到桥涵是泄水建筑物，其规模决定于通过洪水的大小。因而水文计算的主要任务是预估某桥涵工程所在的大小。因而水文计算的主要任务是预估某桥涵工程所在河段未来整个使用期间的水文情况。河段未来整个使用期间的水文情况

4、。知识点链接知识点链接n n1、水文方面n n2、地质方面n n3、结构受力方面n n4、施工方面优点优点n n上承式吊桥具有结构性能好、施工事故风险小、可降低造价等优点在一定的地形、地质条件下是一种可供选择的桥型 n n在主索采用混台锚、后张拉自锚索调整主梁应力 及施工控制、结构抗震性能方面具有探索意义。 缺点缺点n n拉索与梁体为爪式联接，受力复杂，传力路径不明确。 n n拉索最小倾角为：13.3度，与现在斜拉桥规范所要求的23度相去甚远。 n n叶脉性的拉索计算和施工都存在问题，三股索的索力在计算和施工中存在很多需要解决的问题。 本桥梁实际施工经历本桥梁实际施工经历n n施工单位为丙级的

5、建筑工程公司，无任何桥梁建造经历。n n主梁预制的精度太差。n n现场无监控措施，无有效的测力手段。 n n部分构件砼强度不合格，钢筋有漏安装现象。 n n节段标高和主梁线性失控。 此桥结局此桥结局n n19871987年年 四川达县四川达县 施工中倒塌施工中倒塌n n施工承包方兰州铁道学院负全部责任施工承包方兰州铁道学院负全部责任, ,赔款赔款375375万万; ; 上至院长上至院长, ,下至系主任下至系主任, ,基本上因此事下课基本上因此事下课; ; n n复核计算没有发现设计问题，安全系数为复核计算没有发现设计问题，安全系数为7 7左右左右n n但设计者唐老师的教授没有办法评了但设计者唐

6、老师的教授没有办法评了, ,写好的宣传写好的宣传材料作废了材料作废了; ; 后来唐老师调走了。后来唐老师调走了。此桥后续此桥后续n n吸起该桥教训，已在湖北勋县建成了勋阳汉江公路大桥，1992年上半年建成通车，历时三年。了却了老前辈们的心愿。n n该桥主跨414m，采用背索采用岩锚，其一些研究技术成果还被后建的上海杨浦大桥所采用。如：斜拉索于塔内壁锚固。勋阳汉江公路大桥勋阳汉江公路大桥思考：思考：n n桥与水联系？三峡大坝泄洪场景三峡大坝泄洪场景桥梁事故案例一桥梁事故案例一塌陷部分已全部掉入河中塌陷部分已全部掉入河中n n 桥面留下一个近一米宽的大缝桥面留下一个近一米宽的大缝专家勘测结论专家勘

7、测结论n n排除了桥梁质量问题引发塌陷的可能。专家分析，该桥一共有15个桥孔，只有5个桥孔排水，加之金马河连续洪水，在洪水集中连续冲刷下，两个承重桥墩的基础被淘蚀，加之重力作用，所以出现了塌陷。因为新桥桥墩处于上游，桥墩基础先于旧桥受到洪水冲刷，淘蚀严重，因而首先出现塌陷。而旧桥处于下游，洪水到达时力量已减缓，因而受到淘蚀的情况不严重，所以在新桥出现险情后数小时才垮塌。 其他看法其他看法n n交通局认为是过度采砂n n河道管理部门认为河流缺乏疏浚n n民间认为：任何桥梁设计均可能存在问题 案例二案例二 辽宁浑河上游苏子河段的连接抚顺和清辽宁浑河上游苏子河段的连接抚顺和清源之间的东南杂木大桥发生

8、坍塌源之间的东南杂木大桥发生坍塌 （一）（一）辽宁浑河上游苏子河段的连接抚顺和清源之辽宁浑河上游苏子河段的连接抚顺和清源之间的东南杂木大桥发生坍塌间的东南杂木大桥发生坍塌 （二）（二）辽宁浑河上游苏子河段的连接抚顺和清源之辽宁浑河上游苏子河段的连接抚顺和清源之间的东南杂木大桥发生坍塌间的东南杂木大桥发生坍塌 （三）（三）初步分析初步分析n n中间有一处桥墩被大水冲毁，随之有两跨上部结构掉入水中。 n n水的流速大，造成桥梁下部基础被冲毁，是冲刷深度大于基础（扩大基础）的埋深所致，纠其原因应该是桥梁设计时未考虑这么大的水，桥跨布置过小，河床段面压缩过大所致。 n n连接徐州市区主干道淮海路上的一

9、座重要桥梁连接徐州市区主干道淮海路上的一座重要桥梁弘济桥（原名济众桥）弘济桥（原名济众桥）西端桥头堡突然坍塌，约西端桥头堡突然坍塌，约5 5平方米面积的桥头堡从根部起与主桥断裂有近平方米面积的桥头堡从根部起与主桥断裂有近一米的缝隙。一米的缝隙。 一位目击者告诉记者，他听说弘济桥将于明天剪彩，所以今天一早一位目击者告诉记者，他听说弘济桥将于明天剪彩，所以今天一早就来到弘济桥，想看看新重建的大桥到底是什么模样。上午就来到弘济桥，想看看新重建的大桥到底是什么模样。上午9 9时时4545分，施分，施工部门开闸放水准备验证弘济桥的防洪能力。从工部门开闸放水准备验证弘济桥的防洪能力。从1111时时4040

10、分起，大桥西端分起，大桥西端桥头堡受到水的冲击后，慢慢开裂、倾斜；桥头堡受到水的冲击后，慢慢开裂、倾斜；1212时左右，弘济桥西端桥头时左右，弘济桥西端桥头堡突然坍塌，造成堡突然坍塌，造成1 1米左右的缝隙断裂，露出里面红色的泥土和一些没有米左右的缝隙断裂，露出里面红色的泥土和一些没有取出的木头。取出的木头。 弘济桥位于故黄河市区段，是连接徐州市区主要干道淮海路上的一弘济桥位于故黄河市区段，是连接徐州市区主要干道淮海路上的一座重要桥梁，此前由于桥面过窄、交通不便，加之阻水严重，影响汛期座重要桥梁，此前由于桥面过窄、交通不便，加之阻水严重，影响汛期行洪，徐州市决定拆除重建。根据设计，重建后的桥面

11、宽行洪，徐州市决定拆除重建。根据设计，重建后的桥面宽4242米，除人行米，除人行道外，还有道外，还有8 8条快车道，完全可以满足交通需要；就防洪能力而言，弘济条快车道，完全可以满足交通需要；就防洪能力而言，弘济桥的每孔平面宽度为桥的每孔平面宽度为2020米，其过水流量每秒钟达到米，其过水流量每秒钟达到150150立方米，完全能达立方米，完全能达到百年一遇的防洪标准。而弘济桥重建工程是在网上进行了公开招标后，到百年一遇的防洪标准。而弘济桥重建工程是在网上进行了公开招标后，由有关建筑部门接标承建的。由有关建筑部门接标承建的。 据徐州市水利局副局长兼弘济桥改建工程处处长朱开蒙介绍，该工据徐州市水利局

12、副局长兼弘济桥改建工程处处长朱开蒙介绍，该工程为徐州市重点项目，设计程为徐州市重点项目，设计6 6月底通车，目前桥梁主体工程已经完工。月底通车，目前桥梁主体工程已经完工。2727日早晨日早晨5 5点多开始拆除拦河主坝（上游坝头），中午点多开始拆除拦河主坝（上游坝头），中午1 1点左右发现翼墙出点左右发现翼墙出现开裂、坍塌。经专家初步论证，翼墙开裂、坍塌主要是因为水位落差现开裂、坍塌。经专家初步论证，翼墙开裂、坍塌主要是因为水位落差高达高达1 1米之多造成水流过急形成涡流所致。米之多造成水流过急形成涡流所致。案例三桥与水桥与水n n1 墩台埋置深度泥沙冲刷n n2 桥孔长度泄洪（设计流量）n n

13、3 桥面标高设计水位其它：桥面排水 桥涵水文学基本内容（一）桥涵水文学基本内容（一）n n水文计算的任务是预估未来的水文情祝。水文计算的任务是预估未来的水文情祝。n n主要是洪峰流量及其相应的水位。采用概率预估，主要是洪峰流量及其相应的水位。采用概率预估，预估未来某种出现机会的洪水的数值大小。预估未来某种出现机会的洪水的数值大小。n n“ “水文计算中的数理统计法（第二章）、水文计算中的数理统计法（第二章）、“ “( (大中河大中河流流) )设计洪峰流量及设计水位的推求（第三章）设计洪峰流量及设计水位的推求（第三章）” ”、“ “小流域暴雨设计洪峰流量计算（第三章）小流域暴雨设计洪峰流量计算（

14、第三章）” ”等内等内容。容。 桥涵水文学基本内容（二）桥涵水文学基本内容（二）n n桥孔长度的确定桥孔长度的确定 （第四章）（第四章）n n预估桥梁全寿命期可能的水流冲刷深度和河床变形预估桥梁全寿命期可能的水流冲刷深度和河床变形（第六章）（第六章）n n小桥涵水文水力计算（第八章）小桥涵水文水力计算（第八章）n n桥位勘测基本知识（第九章）桥位勘测基本知识（第九章）本课程的主要任务本课程的主要任务n n1 设计水位确定桥面标高n n2 设计流量初步确定桥涵孔径大小（第 三章）n n3 河床变形及冲刷深度墩台埋置深度（第六章）n n4 熟悉桥涵水文基本知识和处理方法内蒙某桥梁建设欣赏内蒙某桥梁

15、建设欣赏第一章第一章 河川径流河川径流n n 自然界的水循环自然界的水循环自然界的水循环自然界的水循环 地球表面的各种水体，在太阳地球表面的各种水体，在太阳幅射热的作用下，不断幅射热的作用下，不断蒸发成水汽，上升至空中，蒸发成水汽，上升至空中，随气流的运动散布到各处，并在适当条件下凝结，随气流的运动散布到各处，并在适当条件下凝结，以降水以降水( (雨、雪雨、雪、霄、雹等霄、雹等) )的形式降落到地面，的形式降落到地面，到达地面的水分，除部分被植物截留和蒸发外，到达地面的水分，除部分被植物截留和蒸发外，其余的一部分沿地表流动汇入江河，另一部分渗其余的一部分沿地表流动汇入江河，另一部分渗入地下入地

16、下，随含水层，随含水层流动流动并以泉水的形式汇入江河，并以泉水的形式汇入江河，汇入江河的水，大部分流入大海。然后又重新蒸汇入江河的水，大部分流入大海。然后又重新蒸发，继续输移、凝结形成降水，发，继续输移、凝结形成降水，运转流动，往复运转流动，往复不已。这种过程，称为不已。这种过程，称为自然界的水循环自然界的水循环。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n一一 河流河流第一节第一节 河流和流域河流和流域n n河流河流是一种天然水体，它由一定区域内的地面水和地下水所补给，并经常或间歇地沿着由其自身所造成的连续延伸凹地流动。n n流域流域 把地面水和地下水补给河流的区域，即河流的地面集水区和地下集水

17、区，合称为流域。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n河流的形成和分段n n河系河系 流域里大大小小的水流路线，构成脉络相通的系统，称为河系，又称水系或河网。n n河系由干流及其支流组成。一般把直接流入海洋或内陆湖泊的河流称为干流干流，汇入干流的称为一级支流一级支流、汇入一级支流的称为二级支流二级支流，其它类推。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n水水系系形状形状 扇形河系如手指状分布。扇形河系如手指状分布。n n羽形河系支流从左右两岸相间汇入于流，如羽毛羽形河系支流从左右两岸相间汇入于流，如羽毛n n平行河系几条支流平行排列，至下游或河口附近始行会合。平行河系几条支流平行排列，至下游或

18、河口附近始行会合。n n树枝状河系干、支流的分布呈树枝状。大多数河流属此类树枝状河系干、支流的分布呈树枝状。大多数河流属此类型。型。n n一般较大河流，难以用一种类型概括，而是由两种或两种一般较大河流，难以用一种类型概括，而是由两种或两种以上水系类型组成。以上水系类型组成。n n水系类型直接影响洪水水情变化。如扇形河系和平行河系，水系类型直接影响洪水水情变化。如扇形河系和平行河系，支流洪水几乎同时汇入干流，易造成干流出现较大洪水，支流洪水几乎同时汇入干流，易造成干流出现较大洪水，而羽形河系因支流洪水是先后汇入干流，洪水对干流威胁而羽形河系因支流洪水是先后汇入干流，洪水对干流威胁较小。较小。第一

19、节第一节 河流和流域河流和流域n n河流的分段河流的分段n n一条河流从河源到河口通常可分为一条河流从河源到河口通常可分为上游、上游、中游、下游中游、下游三部分。三部分。n n河源河源是指河流的发源地，可以是溪涧、泉是指河流的发源地，可以是溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊等。水、冰川、沼泽或湖泊等。n n河口河口 是河流流入海洋、湖泊或干流的地方。是河流流入海洋、湖泊或干流的地方。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n河流各分段特点河流各分段特点河流各分段特点河流各分段特点n n上游直接连着河源，其特点是河道坡度大，水流上游直接连着河源，其特点是河道坡度大，水流上游直接连着河源，其特点是河道坡度

20、大，水流上游直接连着河源，其特点是河道坡度大，水流急，流量小，水情变化大，河谷窄、多急滩瀑布，急，流量小，水情变化大，河谷窄、多急滩瀑布，急，流量小，水情变化大，河谷窄、多急滩瀑布，急，流量小，水情变化大，河谷窄、多急滩瀑布，河槽以冲刷下切占优势。河槽以冲刷下切占优势。河槽以冲刷下切占优势。河槽以冲刷下切占优势。n n中游特点是河道坡度变缓，流速减小，流量加大，中游特点是河道坡度变缓，流速减小，流量加大，中游特点是河道坡度变缓，流速减小，流量加大，中游特点是河道坡度变缓，流速减小，流量加大，冲淤不严重，河床比较稳定，但侧蚀力量增强，冲淤不严重，河床比较稳定，但侧蚀力量增强，冲淤不严重，河床比较

21、稳定，但侧蚀力量增强，冲淤不严重，河床比较稳定，但侧蚀力量增强，河糟逐渐拓宽和曲折，两岸出现滩地。河糟逐渐拓宽和曲折，两岸出现滩地。河糟逐渐拓宽和曲折，两岸出现滩地。河糟逐渐拓宽和曲折，两岸出现滩地。n n下游河道坡度更缓，流速更小，流量更大，淤积下游河道坡度更缓，流速更小，流量更大，淤积下游河道坡度更缓，流速更小，流量更大，淤积下游河道坡度更缓，流速更小，流量更大，淤积作用显著，多浅滩或沙洲，河曲发育。作用显著，多浅滩或沙洲，河曲发育。作用显著，多浅滩或沙洲，河曲发育。作用显著，多浅滩或沙洲，河曲发育。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n河流的基本特征河流的基本特征 一般用一般用河流断面

22、河流断面、河流长河流长度度及及河流比降河流比降来表示来表示.n n（一）河流断面（一）河流断面（一）河流断面（一）河流断面 有横断面和纵断面。有横断面和纵断面。有横断面和纵断面。有横断面和纵断面。垂直于水流方向的断面称为垂直于水流方向的断面称为垂直于水流方向的断面称为垂直于水流方向的断面称为河流横断面河流横断面河流横断面河流横断面。横断面内，自由水面高出某一水准基面的高程，横断面内，自由水面高出某一水准基面的高程，横断面内，自由水面高出某一水准基面的高程，横断面内，自由水面高出某一水准基面的高程，称为称为称为称为水位水位水位水位。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n河流的纵断面河流的纵断面

23、河流的纵断面河流的纵断面是指河流最大水深点的连线的断面。是指河流最大水深点的连线的断面。是指河流最大水深点的连线的断面。是指河流最大水深点的连线的断面。河流纵断面的坡度一般从上游往下游逐渐变缓。河流纵断面的坡度一般从上游往下游逐渐变缓。河流纵断面的坡度一般从上游往下游逐渐变缓。河流纵断面的坡度一般从上游往下游逐渐变缓。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n（二）（二） 河流比降河流比降n n任意河段两端的高程差与其长度之比称为任意河段两端的高程差与其长度之比称为该河段的纵比降，即该河段的纵比降，即 n n式中式中i为河道纵比降，通常以千分率表示。为河道纵比降，通常以千分率表示。n n (三）

24、河流长度三）河流长度 从河源到河口的距离。从河源到河口的距离。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n二二 流域流域第一节第一节 河流和流域河流和流域n n流域的特征流域的特征流域的特征流域的特征n n流域流域流域流域是河流的集水域。有时我们称河流某一过水是河流的集水域。有时我们称河流某一过水是河流的集水域。有时我们称河流某一过水是河流的集水域。有时我们称河流某一过水断面的流域，是指该断面以上的集水区域，即此断面的流域，是指该断面以上的集水区域，即此断面的流域，是指该断面以上的集水区域，即此断面的流域，是指该断面以上的集水区域，即此集水区域的地面水和地下水，汇集到河流以后，集水区域的地面水和地

25、下水，汇集到河流以后，集水区域的地面水和地下水，汇集到河流以后，集水区域的地面水和地下水，汇集到河流以后，通过该断面流出本区域。通过该断面流出本区域。通过该断面流出本区域。通过该断面流出本区域。n n流域的周界称为流域的周界称为流域的周界称为流域的周界称为分水线分水线分水线分水线。分水线就是流域四周最。分水线就是流域四周最。分水线就是流域四周最。分水线就是流域四周最高点的连线，在山区是流域四周的山脉脊线高点的连线，在山区是流域四周的山脉脊线高点的连线，在山区是流域四周的山脉脊线高点的连线，在山区是流域四周的山脉脊线; ;平原平原平原平原地区是四周地面最高点的连线。如秦岭是黄河和地区是四周地面最

26、高点的连线。如秦岭是黄河和地区是四周地面最高点的连线。如秦岭是黄河和地区是四周地面最高点的连线。如秦岭是黄河和长江的分水线，而黄河和淮河的分水线则是黄河长江的分水线，而黄河和淮河的分水线则是黄河长江的分水线，而黄河和淮河的分水线则是黄河长江的分水线，而黄河和淮河的分水线则是黄河南岸大堤。（地上河）南岸大堤。（地上河）南岸大堤。（地上河）南岸大堤。（地上河）第一节第一节 河流和流域河流和流域n n流域的特征流域的特征 几何特征几何特征 主要是流域面积和流域形状主要是流域面积和流域形状 河流集水区域的面积大小，称为河流集水区域的面积大小，称为流域面流域面积积或或汇水面积汇水面积。如某水文测站的流域

27、面积。如某水文测站的流域面积是指该水文站断面以上的集水区域面积。是指该水文站断面以上的集水区域面积。流域面积是河流水量的主要影响因素之一。流域面积是河流水量的主要影响因素之一。 思考题：流域面积和流域形状是如何影响径思考题：流域面积和流域形状是如何影响径流的？流的？第一节第一节 河流和流域河流和流域n n流域的几何特征流域的几何特征流域的几何特征流域的几何特征 流域面积和流域形状是如何影响径流的？（流域面积和流域形状是如何影响径流的？（流域面积和流域形状是如何影响径流的？（流域面积和流域形状是如何影响径流的？（P3P3） 在相同地理条件下，流域面积在相同地理条件下，流域面积在相同地理条件下，流

28、域面积在相同地理条件下，流域面积A A越大，径流量越大，径流量越大，径流量越大，径流量QQ越大，流域对径流变化的调节作用也越大，因越大，流域对径流变化的调节作用也越大，因越大，流域对径流变化的调节作用也越大，因越大，流域对径流变化的调节作用也越大，因而洪水涨落平缓；流域面积而洪水涨落平缓；流域面积而洪水涨落平缓；流域面积而洪水涨落平缓；流域面积A A越小，越小，越小，越小，QQ越小，但洪越小，但洪越小，但洪越小，但洪水涨落较为急剧。流域形状影响径流汇集时间的水涨落较为急剧。流域形状影响径流汇集时间的水涨落较为急剧。流域形状影响径流汇集时间的水涨落较为急剧。流域形状影响径流汇集时间的长短和径流形

29、成过程。若流域形状狭长为羽毛形，长短和径流形成过程。若流域形状狭长为羽毛形，长短和径流形成过程。若流域形状狭长为羽毛形，长短和径流形成过程。若流域形状狭长为羽毛形，则出口断面流量就小，径流过程的变化较小而历则出口断面流量就小，径流过程的变化较小而历则出口断面流量就小，径流过程的变化较小而历则出口断面流量就小，径流过程的变化较小而历时较长。相反，扇形出口断面流量大，径流过程时较长。相反，扇形出口断面流量大，径流过程时较长。相反，扇形出口断面流量大，径流过程时较长。相反，扇形出口断面流量大，径流过程的历时较短。的历时较短。的历时较短。的历时较短。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n流域的自然地

30、理特征流域的自然地理特征主要是主要是流域的地理位置和地形流域的地理位置和地形流域的地形一般以流域平均高程和流域平流域的地形一般以流域平均高程和流域平均坡度来表示。前者影响降雨和蒸发，后均坡度来表示。前者影响降雨和蒸发，后者是确定径流汇流时间的重要因素。者是确定径流汇流时间的重要因素。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n三三 山区河流和平原河流山区河流和平原河流第一节第一节 河流和流域河流和流域n n断面形状断面形状 径流特点径流特点 河床稳定性河床稳定性 山区河流山区河流 汇流时间短。暴涨暴落。水位流汇流时间短。暴涨暴落。水位流量变幅大。持续时间短。河床稳定。容易量变幅大。持续时间短。河床

31、稳定。容易受地震、山崩、滑坡、泥石流影响。受地震、山崩、滑坡、泥石流影响。平原河流平原河流 汇流时间长。涨落平缓。水位流汇流时间长。涨落平缓。水位流量变幅小。持续时间长。河床稳定性差。量变幅小。持续时间长。河床稳定性差。河床演变剧烈。河床演变剧烈。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n山区河流山区河流 汇流时间短。暴涨暴落。水位汇流时间短。暴涨暴落。水位流量变幅大。持续时间短。河床稳定。容流量变幅大。持续时间短。河床稳定。容易受地震、山崩、滑坡、泥石流影响。易受地震、山崩、滑坡、泥石流影响。第一节第一节 河流和流域河流和流域n n平原区河流的平面形态极为复杂，急弯、平原区河流的平面形态极为复

32、杂，急弯、卡口比比是，两岸和河心常有巨石突出，卡口比比是，两岸和河心常有巨石突出，岸线极不规则，河宽变化很大。岸线极不规则，河宽变化很大。n n平原河道的平面形态，根据河床的稳定性平原河道的平面形态，根据河床的稳定性情况可分为四种类型：情况可分为四种类型： 顺直型顺直型 弯曲性弯曲性 分汊型分汊型 散乱型散乱型第二节第二节 径流形成径流形成第二节第二节 径流形成径流形成n n降落在流域表面的雨水，除去损耗外，剩降落在流域表面的雨水，除去损耗外，剩余的部分从地面和地下汇入河槽中而形成余的部分从地面和地下汇入河槽中而形成河川径流河川径流。其中来自地面的部分称为地面。其中来自地面的部分称为地面径流，

33、来自地下的部分称为地下径流径流，来自地下的部分称为地下径流.第二节第二节 径流形成径流形成n n 一一 径流形成过程径流形成过程第二节第二节 径流形成径流形成n n (一一)产流过程产流过程(蓄渗过程蓄渗过程)n n 降雨降雨 植物截留植物截留 向洼地蓄水向洼地蓄水(填注填注) 向土向土地下渗和少量蒸发地下渗和少量蒸发 超渗雨超渗雨 开始沿坡面漫开始沿坡面漫流流 地面径流地面径流n n下渗自降雨开始，至超渗雨水全部注入河下渗自降雨开始，至超渗雨水全部注入河槽才结束。槽才结束。第二节第二节 径流形成径流形成n n（二）汇流过程（二）汇流过程n n坡面漫流过程坡面漫流过程 流域蓄渗过程完成后流域蓄

34、渗过程完成后,剩余剩余雨水沿着坡面流动雨水沿着坡面流动,称为坡面漫流。称为坡面漫流。n n河槽集流过程河槽集流过程 坡面漫流的雨水汇入河槽后，坡面漫流的雨水汇入河槽后，顺着河道由小沟到支流，由支流到干流，顺着河道由小沟到支流，由支流到干流，最后到达流域出口断面的过程。最后到达流域出口断面的过程。第二节第二节 径流形成径流形成n n流量和水位流量和水位n n流量过程线流量过程线n n水位过程线水位过程线第二节第二节 径流形成径流形成二二 影响径流的主要因素影响径流的主要因素第二节第二节 径流形成径流形成 气候因素和下垫面因素气候因素和下垫面因素n n气候因素气候因素：降雨：降雨 蒸发蒸发n n下

35、垫面因素下垫面因素：流域的地形、土壤、地质、：流域的地形、土壤、地质、植被、湖泊等。植被、湖泊等。第二节第二节 径流形成径流形成三三 我国河流的水量补给我国河流的水量补给第二节第二节 径流形成径流形成 流入海洋的河流，称为外河流；流入内陆湖流入海洋的河流，称为外河流；流入内陆湖泊或消失于沙漠之中的河流，称为内流河。泊或消失于沙漠之中的河流，称为内流河。第二节第二节 径流形成径流形成n n水量补给的基本来源：雨源类、雨雪源类、水量补给的基本来源：雨源类、雨雪源类、雪源类雪源类第二节第二节 径流形成径流形成雨源类雨源类 地区分布：秦岭、淮河以南直到台湾、海南地区分布：秦岭、淮河以南直到台湾、海南岛

36、、云南等地区。岛、云南等地区。特点：一年内径流量的变化与降雨变化完特点：一年内径流量的变化与降雨变化完全一致。水量充沛。西部和北部地区的河全一致。水量充沛。西部和北部地区的河流以秋汛为主，东南沿海地区常因台风影流以秋汛为主，东南沿海地区常因台风影响而发生大洪水，多出现夏汛。响而发生大洪水，多出现夏汛。 年流量过程线：双峰或多峰肥胖型年流量过程线：双峰或多峰肥胖型第二节第二节 径流形成径流形成第二节第二节 径流形成径流形成雪源类雪源类 西北地区新疆、青海等地西北地区新疆、青海等地 年流量过程线：单峰型年流量过程线：单峰型第二节第二节 径流形成径流形成第二节第二节 径流形成径流形成雨雪源类雨雪源类

37、 华北、东北地区华北、东北地区 年流量过程线：双峰型年流量过程线：双峰型 （夏汛、秋汛）（夏汛、秋汛） 第二节第二节 径流形成径流形成第二节第二节 径流形成径流形成我国幅员辽阔，江河众多，各地区的自然我国幅员辽阔，江河众多，各地区的自然条件相差很大，因而各地区的河流也具有条件相差很大，因而各地区的河流也具有不同特性。不同特性。第三节第三节 水文测验水文测验第三节第三节 水文测验水文测验1 1 水位观测水位观测 某一时刻该水文站测流断面的水面高程叫某一时刻该水文站测流断面的水面高程叫水位 。水位观测必须连续进行水位观测必须连续进行, ,以便掌握水位变化的规律。以便掌握水位变化的规律。第三节第三节

38、 水文测验水文测验第三节第三节 水文测验水文测验第三节第三节 水文测验水文测验2 2 流速测验流速测验 流速仪测流流速仪测流 浮标测流浮标测流 第三节第三节 水文测验水文测验第三节第三节 水文测验水文测验3 3 流量计算流量计算 n n Q=AVQ=AV 若断面分切多个小块，若断面分切多个小块，全断面流量全断面流量为各部分面积流为各部分面积流量的总和。量的总和。 全断面平均流速为：第三节第三节 水文测验水文测验4 相应水位的计算（测点水位换算为断面水位）n n算术平均法n n加权平均法 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理水文资料的来源水文资料的来源： 水文站观测资料、洪水调

39、查资料、文献考证资料。第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理n n水文站观测资料水文站观测资料 n n一般搜集历年最大洪峰流量（同一洪水成因）及一般搜集历年最大洪峰流量（同一洪水成因）及其相应的洪峰水位、洪水比降、粗糙系数、流速、其相应的洪峰水位、洪水比降、粗糙系数、流速、河段变化等河段变化等 。第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理n n洪水调查资料洪水调查资料 目的目的 n n1 1 在桥位上下游调查历史上各大洪水水位，确定在桥位上下游调查历史上各大洪水水位，确定洪水比降，洪水比降，推算推算相应的历史相应的历史洪水流量洪水流量。 2 2 调查桥位附近河道的冲

40、淤变形及河床演变，调查桥位附近河道的冲淤变形及河床演变，作为确定历史洪水计算断面和桥梁墩台天热冲作为确定历史洪水计算断面和桥梁墩台天热冲刷深度的依据。刷深度的依据。 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理n n洪水调查资料洪水调查资料 n n由洪水调查水位推算洪水流量步骤由洪水调查水位推算洪水流量步骤 1 1 选择选择形态断面形态断面( (计算流量的断面计算流量的断面, ,要求要求顺直稳定顺直稳定无分汊无分汊) ) 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理2 2 计算形态断面的流速和流量计算形态断面的流速和流量 水力半径水力半径R R：对于：对于宽浅河流宽浅河流,

41、 ,当水面宽度大于断当水面宽度大于断面平均水深的十倍时面平均水深的十倍时, , 湿周可近似地用水面宽度，湿周可近似地用水面宽度，此时此时R R约等于断面平均水深约等于断面平均水深 。则有：。则有： 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理3 3 确定洪水比降确定洪水比降 可以根据水文站观测资料确定，也可根据洪水调可以根据水文站观测资料确定，也可根据洪水调查资料推算。查资料推算。 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理4 4 确定河床粗糙系数确定河床粗糙系数n n 为河槽基本特性系数，可以由河床特征进行确为河槽基本特性系数，可以由河床特征进行确定。一般天然河道的粗糙

42、系数由河床组成沙砾定。一般天然河道的粗糙系数由河床组成沙砾及床面平整度、河床平面曲度及水流通畅度、及床面平整度、河床平面曲度及水流通畅度、两岸岸壁土质等有关两岸岸壁土质等有关. . 对于复式断面，河滩和河槽的对于复式断面，河滩和河槽的n n、i i都不一样，都不一样，流量要分别计算。流量要分别计算。 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理例题例题1-4-11-4-1由实测形态断面数据推测洪水流量由实测形态断面数据推测洪水流量. . 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理n n洪水调查资料洪水调查资料 （p18p18） 目的目的 1 1 在桥位上下游调查历史上各大

43、洪水水位，在桥位上下游调查历史上各大洪水水位，确定洪水比降，确定洪水比降，推算推算相应的历史相应的历史洪水流量洪水流量。 2 2 调查桥位附近河道的冲淤变形及河床演变，调查桥位附近河道的冲淤变形及河床演变，作为确定历史洪水计算断面和桥梁墩台天热冲刷作为确定历史洪水计算断面和桥梁墩台天热冲刷深度的依据。深度的依据。n n由洪水调查水位推算洪水流量步骤（掌握例题）由洪水调查水位推算洪水流量步骤（掌握例题） 1 1 选择选择形态断面形态断面( (计算流量的断面计算流量的断面, ,要求要求顺直稳定顺直稳定无分汊无分汊) ) 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理2 2 计算形态断面的流

44、速和流量计算形态断面的流速和流量 水力半径水力半径R R：对于：对于宽浅河流宽浅河流, ,当水面宽度大于断当水面宽度大于断面平均水深的十倍时面平均水深的十倍时, , 湿周可近似地用水面宽度，湿周可近似地用水面宽度，此时此时R R约等于断面平均水深约等于断面平均水深 。则有：。则有： 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理3 3 确定洪水比降确定洪水比降 可以根据水文站观测资料确定，也可根据洪水调查资料可以根据水文站观测资料确定，也可根据洪水调查资料推算。推算。4 4 确定河床粗糙系数确定河床粗糙系数n n 为河槽基本特性系数，可以由河床特征进行确定。一般为河槽基本特性系数，可以

45、由河床特征进行确定。一般天然河道的粗糙系数由河床组成沙砾及床面平整度、河天然河道的粗糙系数由河床组成沙砾及床面平整度、河床平面曲度及水流通畅度、两岸岸壁土质等有关。（表床平面曲度及水流通畅度、两岸岸壁土质等有关。（表1-11-1、1-21-2）对于复式断面，河滩和河槽的对于复式断面，河滩和河槽的n n、i i都不一样，流量要分别都不一样，流量要分别计算。计算。 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理例题例题1-11-1（p24p24）由实测形态断面数据推测洪水流量（形态）由实测形态断面数据推测洪水流量（形态法）法）1 1 掌握整体解题思路掌握整体解题思路 划分河槽与河滩，分别计

46、算划分河槽与河滩，分别计算Q Q 由实测资料计算水力半径，满宁公式计算由实测资料计算水力半径，满宁公式计算V V，流量，流量Q=Q=面面积积 流速。流速。2 2 读图读图1-261-26。图上数据解释。图上数据解释 桩号意义桩号意义 水深的计算水深的计算 表表1-31-3，掌握实测横断面数据列表格式及其计算。如何推，掌握实测横断面数据列表格式及其计算。如何推求各个桩号之间的面积。直至河滩、河槽平均水深的计求各个桩号之间的面积。直至河滩、河槽平均水深的计算。算。3 3 水力半径水力半径R R的计算：必须判断是否可用近似计算，才能约的计算：必须判断是否可用近似计算，才能约等于平均水深。否则用等于平

47、均水深。否则用R=R=湿周湿周/ /水面宽度水面宽度 第四节第四节 水文资料的搜集和整理水文资料的搜集和整理n n 如果测绘河段选择适当，河床稳定，糙率和如果测绘河段选择适当，河床稳定，糙率和比降为定值，水流近似于均匀流动，则断平均比降为定值，水流近似于均匀流动，则断平均流流A A与水位之间大体呈函数关系，同时过水断与水位之间大体呈函数关系，同时过水断面面积与水位之间也大体呈函数关系。因此，面面积与水位之间也大体呈函数关系。因此，也是也是H H的函数，用这种关系即可绘成水位与流的函数，用这种关系即可绘成水位与流量关系曲线量关系曲线. .1 水文学概念及其分类.2 河流的分段以及各河段的一般特性.3 河流的基本特征.4 河流横断面的一般组成.5 流域几何特征是如何影响径流的.6 山区河流和平原河流的基本特点.7 平面河流分类及其河床演变特点.复习题：8 径流形成过程.9 影响径流的因素 （降雨强度、历时、面积、暴雨中心位置及其移动方向）.10 按照水源河流可分为哪几类？其年流量过程线特点？11 如何用形态断面法调查得到洪峰流量?