水力学与桥涵水文试卷及答案

《水力学与桥涵水文》课程试卷（一）一、填空题（每题2分，共20分）径流形成过程一般可分为降雨、流域蓄渗和坡面漫流、河槽集流四个阶段。河流的基本特征一般可用河流断面、河流长度、和河流比降来表示。泥沙按其在河流中的运动形式可分为悬移质、推移质、床沙三部分。水文现象的共同特点是随机性、周期性、地区性。河流水量补给可分为雪源类、雨源类、雨雪源类。建桥后河床冲刷由自然演变冲刷、桥下断面一般冲刷、墩台局部冲刷三部分组成。洪水三要素是指洪峰流量、洪水总量、洪水过程。根据涵洞出水口是否被下游淹没，可把涵洞的水流图式分为自由式出流和淹没式出流两类。大中桥水力计算的三大基本内容是桥长、桥面最低标高、基础最小埋置深度。河川径流按形成径流量的原因区分可分为洪水径流量、枯水径流量。洪水三要素包括洪峰流量、洪水总量、洪水过程。涵洞按洞顶填土情况分为明涵、暗涵。从径流形成过程来看，影响径流变化的主要因素可分为气候因素、下垫面因素两类。水文资料的来源主要有水文观测站资料、洪水调查资料、文献考证资料三方面。在桥位方案比选中，经济比较主要从工程费、运营费、投资回收期、经济效益四个方面比较。桥下断面的冲刷由自然演变冲刷、桥下断面的一般冲刷、桥梁墩台周边的局部冲刷三部分综合组成。涵洞由洞身、洞口、基础三部分组成。三点适应法是指在经验频率曲线上任选三个点，利用该三点处的流量值和相应的频率，推求三个统计参数的初试值，再通过适线法确定统计参数值的方法。通常垂线最大流速出现在水面下0.2h处。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。河床演变可分为纵向变形、横向变形两种。别列柳伯斯基理论的核心是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。根据行洪时水流是否将涵洞洞口淹没及淹没的程度，涵洞的水流图式分为无压力式、半压力式、压力式三种。根据涵洞洞身的构造型式不同，涵洞可分为箱涵、拱涵、圆管涵、倒虹吸涵、盖板涵等。通常垂线平均流速出现在水面下0.6h处。二、名词解释（每题4分，共20分）造床流量：为了便于对河床演变进行研究，用一个与多年流量过程的综合造床作用相当的流量作为代表流量。桥孔净长：桥孔长度扣除全部桥墩宽度后的长度成为桥孔净长。重现期：弯曲系数：河道全长与河源到河口的直线长度之比。河槽集流：坡面汇流由溪而涧进入河槽，最后到达流域出口断面的过程。设计流量：符合规定频率标准的流量。流域：一条河流两侧汇集水流的区域称为该河流的流域。河相关系：河流在水流、泥沙及河床的长期相互作用下，能形成与所在河段具体条件相适应的某种均衡状态，这种均衡状态与河流的有关部门要素常存在某种函数关系，这种函数关系称为河流的河相关系。冲止流速：桥下一般冲刷停止时垂线平均流速。临界水深：在断面形式与流量给定的条件下，相对应于断面比能为最小时的水深。径流总量：一段时间内通过河流过水断面的总水量。造床流量：为了便于对河床演变进行研究，用一个与多年流量过程的综合造床作用相当的流量作为代表流量，称为造床流量。桥孔长度：设计水位上两桥台前缘之间的水面宽度。含沙量：单位体积的水流所含悬移质的数量。三、问答题（1、3、4、5、6每题7分，2题5分，共40分）桥位设计的基本原则有哪些？答：1、以地区发展为第一要素；2、处理好道路与桥梁的关系；3、跨河构造物的布设应保障天然河水的顺利宣泄并顺应预计河道的自然演变；4、保证跨河构造物对车辆安全稳定的服务态势；5、最佳的综合技术经济指标；6、尽量选用与自然环境协调美观的桥型。河床演变的主要影响因素有哪些？答：1、流量大小及变化；2、河段来沙量及来沙组成；3、河段比降；4、河床地质情况；5、河床形态平原区桥涵布设要点是什么？答：1、在弯曲河段上，高水位可能会产生截弯取直的地方，路堤最易被冲成缺口，宜在主槽上集中设置桥梁，采取一河一桥布置；2、在游荡性河段上布设桥梁，应采取必要的导流措施，使主槽的摆动有所约束，从而归于趋槽；3、在分汊河段上修建桥梁，河道上具有两个以上的主槽，一般均宜在各主槽上分别建桥，尽量少改变水流的天然状态。如何确定桥面最低高程？影响桥面最低高程的因素有哪些？答：桥面最低标高的确定受到设计洪水水位、设计最高通航水位、因桥梁建筑而引起的水位升高、水面漂浮物、通航船只净高以及桥梁结构物高度、道路线型布设的需要等因素的综合影响，因此应从地区政治、经济、军事、交通运输业的发展及工程的技术经济合理为基点，综合分析，确定此标高值。试述桥梁墩台局部冲刷的基本概念及对其影响的主要因素。答：由于桥墩对水流的干扰作用，墩前及墩侧产生了不利于床面稳定的局部水流，剧烈冲刷桥墩迎水端及其周围的泥沙，形成局部的冲刷坑成为桥梁墩台局部冲刷，对其影响的主要因素是涌向桥墩的流速、桥墩宽度、桥墩形式、墩前水深及床沙粒径等。什么叫做适线法？为什么要用它来确定Cs？答：适线法的基本原理就是让理论曲线与经验曲线相吻合，当两曲线吻合较好时皮尔逊三型曲线几个参数的可信度就比较高，在三个参数中，平均流量可以直接根据数据计算得出，比较准确，稳定的变差系数需要20-30年的资料，而稳定的偏差系数需要100年以上的资料，因此从理论公式的准确性来讲只有Cs相对误差较大，所以要用它来确定Cs。洪水调查工作包括哪些？答：1、河段踏勘；2、现场访问；3、形态断面及计算河段选择；4、野外测量。5、桥位选择的一般要求有哪些？答：1、服从路线总方向及建桥的特殊要求；2、桥轴线为直线或为曲率小的平滑曲线；3、少占农田，少拆迁，少淹没；4、有利于施工；5、适应市政规划，协调水运、铁路运输，满足国防、经济开发等需要。与小桥相比，涵洞孔径计算有哪些特点？答：1、涵洞洞身随路基填土高度增加而增长，洞身断面的尺寸对工程数量影响较大，因此计算涵洞孔径时，还要求跨径与台高应有一定比例关系，其经济比例通常为1:1~1:1.5；2、计算涵洞孔径时，要考虑洞身过水阻力的影响；3、涵洞孔径较小，通常都采取人工加固河床的措施来提高流速，以缩小孔径；4、为提高泄水能力，最大限度地缩小孔径，降低工程造价，在涵洞孔径计算中，要考虑水流充满洞身触及洞顶的情况。按照河床演变特点划分，河段可以分为哪几类？答：河段可以分为峡谷性河段、稳定性河段、次稳定性河段、变迁性河段、游荡性河段、宽浅性河段、冲积漫流性河段。桥梁位置的选择一般要求有哪些？答：1、桥梁位置尽可能设在河道顺直、主流稳定、河槽能通过较集中流量的河段上。2、桥梁位置应选在河滩较窄、河槽最宽处。3、桥梁位置应尽可能与中、高水位时的洪水流向正交。4、与河岸斜交的桥位，应避免在引道上游形成水袋与回流区，以免引起道路路基遭受水害。5、当城市和重要工业区有特殊防洪要求时，桥梁宜设在上游河段，5、桥梁宜设在地质构造单一、岩层完整、埋藏较浅、土层坚实、地质条件良好的地段，7、地震区桥梁，应按现行的中华人民共和国交通部部颁标准《公路工程技术标准》的有关规定设置。简述皮尔逊Ⅲ型曲线方程的参数变化对曲线形状的影响。答：平均流量越小，曲线越平缓，Cv值越大，曲线倾斜度越大，Cs值越大，曲线下凹曲率越小，左半部分斜率越大，右半部分斜率越小。桥孔布置与孔径大小应符合哪些一般原则？答：1、应保证设计洪水和它所携带的泥沙顺利宣泄；2、应与天然河流断面的流量分配相适应；3、应考虑河床变形和水流变化对桥梁的影响；4、应充分考虑不同建桥方案对河道产生的不利变形影响；5、应充分考虑桥孔布设对航运或港口发展的长远影响；6、应尽可能照顾当地的发展规划，与农电水利设施相配合；7、对跨径在60m以下的桥孔，尽可能采用标准跨径；8、应注意地质情况，桥梁的墩台基础避免设在断层、溶洞等不良地质处；9、应考虑施工条件和经济效益，做全面的技术经济比较，选择合理的桥孔设计方案。影响径流的主要因素是什么？答：影响径流的主要因素是气候因素和下垫面因素，气候因素包括降雨强度和蒸发，下垫面因素包括几何因素、自然地理位置因素和人类活动因素。如何确定桥面最低高程？影响桥面最低高程的因素有哪些？答：对于普通不通航河段，桥面中心最低标高=设计水位+桥下净空高度+桥梁上部结构建筑高度+各种水面升高值之和；对于有流冰流木漂浮物通过的河段，桥面中心最低标高=最高流冰或流木水位+桥下净空高度+桥梁上部结构建筑高度；对于通航河段，桥面中心最低标高=设计最高通航水位+按通航等级确定的基本通航净空高度+桥梁上部结构建筑高度，影响桥面最低标高的因素包括设计洪水水位、设计最高通航水位、因桥梁建筑引起的水位升高、水面漂浮物、通航船只净高以及桥梁结构物高度、道路线型布设的需要等。1.适线法确定设计洪水流量的步骤？（1）将已知的随机变量系列，按大小递减次序排列，计算各项变量的经验频率，并在几率格纸上绘出经验频率点群，必要时也可以目估绘出经验频率曲线。（2）应用矩法公式计算均值Q和变差洗漱Cv，并假定Cs=m*Cv。在我国，一般取m=2~4,在绘有经验频率点群的同一几率格纸上，绘出理论频率曲线。（3）观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数，直到两者符合的最好为止，即可确定统计参数Q、Cv和Cs的采用值及采用的理论频率曲线。2.桥面高程如何确定？不通航和通航的桥面高程计算式？桥面高程是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，并且应该考虑雍水、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小水位升高。不通航：(1)按设计洪水位计算桥面高程H=Hs+∑△h+△hj+△hD（2）按流冰水位计算桥面高程H=HsB+△hj+△hD通航：H=Htn+Hm+△hD桥涵水文一、名词解释1.输沙率:单位时间内通过过水断面的泥沙的重量.P2202.重现期:等量或超量值随机变量在多年观测中平均多少年或多少次可能出现的时距.P2283.桥孔净长;桥长扣除全部桥墩厚度后的长度.P2784.相关系数:令r的平方=a与a的乘积P253.5.河川径流:地面径流和地下径流汇入河槽并沿河槽流动的水流.P2106.径流系数:径流深度与降水量之比或净与量与毛雨量之比.P2137.含沙量:单位体积浑水中所含泥沙的重量.P2208闭合流域:当地面分水线与地下分水线相重合,流域内的地面径流及地下径流都将通过集流断面.P2099.水拱现象:河中涨水或在峡谷山口下游河段急泻而下的洪水,可出现两岸低,中间高的凸形水面.P28710.一般冲刷深度:一般冲刷停止时的桥下最大铅垂水深.P29711.降水强度:单位时间内的降水量.P21112.非闭合流域:P20913.累计频率:等量或超量值随机变量频率的累计值.P22814.设计洪水:按规定频率标准的洪水.P25915.桥下河槽最低冲刷线:桥梁墩台处桥下河床自然演变等因素冲刷深度,一般冲刷深度及局部冲刷深度三者全部完成后的最大水深线.P30616.流域:河流断面以上的集水区域,称为该断面以上河段的流域或汇水区.P20817.副流:水流中由于纵横比降及边界条件的影响,其内部形成一种规模较大的旋转水流.P22218PMP:19.水力粗度:泥沙颗粒在静止清水中的均匀下沉速度.P219二、选择题1．下面哪个不是水文现象的特点(B)P204A．随机性B．确定性C．周期性D．地区性2．水文现象的发生、发展，都具有偶然性，其变化(C)P204-205A．杂乱无章B．具有完全的确定性规律C．具有统计规律D．没有任何规律3．流域面积是指河流某断面以上（D)P208A．地面分水线和地下分水线包围的面积之和B．地下分水线包围的水平投影面积C．地面分水线所包围的面积D．地面分水线所包围的水平投影面积4．某河段上、下断面的河底高程分别为725m和425m，河段长120km，则该河段的河道纵比降为(D)P207A．0.25B．2.5C．2.5%D．2.5‰7．水位观测的精度一般准确到(D)A．1mB．0.1mC．0.01mD．0.001m8．用来表示输沙特征的常用指标是(A)A．输沙率、含沙量B．流量、输沙率C．含沙量、流量D．输沙率、输沙量9．频率为5%的洪水，其重现期为(C)P230A．5年一遇B．95年一遇C．20年一