桥涵水文课后习题答案

习题4-1

解：各部分的平均流速、各部分面积以及各部分流量计算结果如下表。 计算示例如下：

()s m v /8.16.10.221

2=+=；

()226337.1767.57.352.22

1

m w =⨯+⨯=；

s m S v Q /7407.313222=⨯=

编号 1 2 3,4 5 6 7 合计 测线流速 , ,， , 部分平均流速 部分断面面积 部分流量

因此水位标高31m 时通过的总流量：s m Q Q i /103.1433==∑ 过水断面面积：2105.72m w w i ==∑

断面平均流速：s m w

Q

v /985.1==

将所得结果标到该形态断面水位关系曲线图上，如下：

习题4-2解：各部分湿周、面积、水力半径计算如下：

左河滩流量s m Q /653.1835.20029835.0839.01232

/13/2=⨯⨯⨯=左 右河滩流量s m Q /359.17812.170029835

.0813.11232

/13/2=⨯⨯⨯=右

故河槽部分流量s m Q /091.124359.17653.1103.143Q -Q -Q 3=--==右左总河槽 从而主槽粗糙系数为91.1912112

.0458.51091

.1241=⨯=n

习题5-1

解：第一步，把流量i Q 按递减顺序重新排列，并用维泊尔公式计算经验频率，

第二步，将各流量样本值和相应的经验频率值绘于海森机率格纸上，如下图，这些离散点组成一条经验频率曲线 第三步，计算统计参数

s m Q n Q n i i /913.4323

1010131===∑=-

；

46924.0112

1=-⎪⎭

⎫ ⎝⎛-=∑=-

-n Q Q Q

C n

i i V ；

第四步，分别假设s C 等于、、，计算出若干组理论频率曲线，如下表

第五步，选择一条最合适的曲线，在上图中，以偏差系数1.0=s C 时的曲线与经验点群吻合得较好，最终确定其为选定的理论频率曲线。该一般大桥的设计流量为s m /36.933

习题6-1

解：1、检算梁底水位

(1)由题4-1形态断面水位关系曲线，得设计流量通过时的水位标高为。 因为河道接近均匀稳定流，所以设计流量通过桥址断面的水位标高

()m H p 04.301200029835.04.30=⨯-=

(2)计算桥下河床断面（水位） 桥下左滩：

过水面积20435.1m w = 湿周 m x 0514.2=

水力半径 m R 5087.0= 流速 s m v /4177.0=

流量s m Q /436.00435.14177.03=⨯=

桥下主槽：

过水面积2208.40m w =

湿周 m x 827.158302.22.77974.5=++= 水力半径 m R 54.2= 流速 s m v /0337.2=

流量s m Q /77.81208.400337.23=⨯=

桥下右滩:

过水面积26094.95794.003.9m w =+= 湿周 m x 542.85242.10178.7=+= 水力半径 m R 125.1= 流速 s m v /709.0=

流量s m Q /813.66094.9709.03=⨯=

(3)计算桥下壅水高度Z ∆

扣除墩台阻水面积后的桥下净面积为

()2442.4304.282704.30215.103.9208.40m w j =--⨯⨯-+= 桥下流速

s m w Q v j p m /149.2442.4336.93===

建桥前从桥孔部分通过的流量为

s m Q om /1723.88709.003.977.813=⨯+=

)s m w Q v om om om /7907.103.9208.401723.88=+==

因此2001.1==om m v v R

查图6-2，65.0=s K ，得桥前壅水高度

()m v v

R K Z om

m

s m 205.01

1.02

2=--=

∆

取桥下壅水高度m Z 102.0205.05.0=⨯=∆ (4)检算标高

最高水位m L Z H H p s 442.303.0102.004.30=++=∆+∆+=

桥下净空()m 438.0442.3088.30=-小于，因此梁底水位标高不满足要求。 2、检算基础埋置深度

(1)桥下河槽部分通过的设计流量

s m Q /76.8236.93813

.6436.077.8177

.8132=⨯++=

(2)计算单位流量集中系数

按平滩水位计算河宽m B z 2.158.824=-=

按平滩水位计算平均水深()m

H z 105..12

.155.05.12.72.15=⨯⨯+=

208.115

.0=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=z z d H B A

(3)河槽桥孔部分的过水净宽m B cj 9.1215.122.15=⨯-= 桥下河槽断面的最大水深m H cm 04.32704.30=-= 桥下河槽断面的平均水深m H cq 645.22.15208.40== 与汛期含沙量有关的系数E=

取河槽流速为设计流速s m v p /0337.2=，单跨孔径m l 07.60=，查表6-12，取桥墩水流侧向压缩系数93.0=μ (4)计算桥下一般冲刷后的最大水深p h

5

36

/13

/52⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎢⎢⎣

⎡⎪⎪

⎭⎫

⎝⎛=-d E h h B Q A h cq cm cj d p μ 假定一般冲刷线位于细沙层，mm d 20=-

，则

m h p 9.32066.0645.204.39.1293.076.82208

.15

36/13

/5=⎥⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢⎢⎣

⎡⨯⎪⎭⎫

⎝⎛⨯= 一般冲刷线标高=，假定正确。 (5)墩前行进流速为

s m h d

E v p

/694.29.32066.03/26/13

/26

/1=⨯⨯==-

(6)计算河床泥沙启动流速72

.014

.00103320246.0--

-

++

⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=d

h d d

h v p p

假定最低冲刷线位于标高26m 以下，取mm d 100=-