桥涵水文计算方法分析
常用形体体积面积计算公式大全
图形 常用形体的体积、表面积计算公式 尺寸符号 a-棱於-对角 线S-表両积 K-侧表面积 讥h-边长 0-底面对角线的交点 a上川-边畏 力-高 F-JK S积 0 ■底両中线的交点 y-一个组合三角老的両积 左-组合三角形的个数 0-锻底答对角线交点 此凤-两平行底面的面积 力■底面间更离 。-一个组合梯形的面积 和-组合梯形数 卫-外半径一內 半径 ￡-柱壁厚度 P-平均半径勺= 内外侧面积 仿积（卩）底面积 （F）表面积（小侧表 面积（仓） /= Q?決h S = 2(c? ? E +a ? % +E ? %) 百度文库?让每个人平等地捉升口我 夙一球半径 ①巳-底面半径 /腰高 兔-球心o 至帝底圆心q 的距 离 对于抛物线形桶体 y = ^-（2D 2+Dd + -d 2） 15 4 对于回形桶仿 7略（仃+八） a,b,c ■半轴 交 叉 柱 体 卩=加（屮一些 心3-下底边长 上底边长 h_上、下底边距离（高） V = -[(2a +勺加+(2甸诃如 6 =—[ab+(a +(?})(& 十劣十 ? 如 6 、 常用图形求面积公式 图形 尺寸符号 而积（F ）表而积（S ） Q ■中间断面直径 H -底直径 I-桶高 ￥ r U : 《桥涵水文》大作业及要求 题目一：计算题 对某水文站22年不连续的年最大流量进行插补和延长后，获得n =32年的连续年最大流量系列（如表1所示）。采用耿贝尔曲线作为理论频率曲线，试计算 1%Q 和2%Q 。 表1 年最大流量表 序号 年份 流量（m 3/s ） 序号 年份 流量（m 3/s ） 1 1951 767 17 1967 3408 2 1952 1781 18 1968 2088 3 1953 1284 19 1969 600 4 1954 1507 20 1970 1530 5 1955 2000 21 1971 2170 6 1956 2380 22 1972 1650 7 1957 2100 23 1973 840 8 1958 2600 24 1974 2854 9 1959 2950 25 1975 1300 10 1960 3145 26 1976 1850 11 1961 2500 27 1977 900 12 1962 1000 28 1978 3770 13 1963 1100 29 1979 1900 14 1964 1360 30 1980 1080 15 1965 1480 31 1981 1010 16 1966 2250 32 1982 1700 题目二：计算题 某公路桥梁跨越一条平原河流，桥位河段基本顺直，上游有河湾，河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。河槽土质为砂砾，河滩为耕地，表层为沙和淤泥。实测桥位河流横断面如图1所示，可作为水文断面进行流量计算。经调查确定，桩号K0+622.60为河槽和河滩的分界，选定粗糙系数为：河槽1 40c c m n = =，河滩1 30t t m n = =。调查的历史洪水位为63.80m ，洪水比降为0.3‰，试求其相应的历史洪水流量。 A ．增大 B ．减少 精品文档 C ．不变 D ．减少或不变 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 .P220 2. 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 .P228 3. 桥孔净长 ; 桥长扣除全部桥墩厚度后的长度 .P278 4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 .P210 6. 径流系数 ：径流深度与降水量之比或净与量与毛雨量之比 .P213 7. 含沙量 ：单位体积浑水中所含泥沙的重量 .P220 8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 .P209 9. 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 .P287 10. 一般冲刷深度 ：一般冲刷停止时的桥下最大铅垂水深 .P297 11. 降水强度 ：单位时间内的降水量 .P211 12. 非闭合流域 ：P209 13. 累计频率 ：等量或超量值随机变量频率的累计值 .P228 14. 设计洪水 ：按规定频率标准的洪水 .P259 15. 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 16. 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 .P208 17. 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 .P222 18PMP ： 19.水力粗度 ：泥沙颗粒在静止清水中的均匀下沉速度 .P219 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)P207 A . 0.25 B . 2.5 C . 2.5% D . 2.5%o 5．河网汇流速度与坡面汇流速度相比，一般 (D) A ?前者较大 B ?前者较小 C . 二者相等 D ?无法肯定 6?水量平衡方程式 P -R — ￡ = △ S (其中P 、R 、E 、A S 分别为某一时段的流域降水量、径流量、蒸发量和蓄水变量)，适用于 A ．非闭合流域任意时段情况 B ．非闭合流域多年平均情况 C .闭合流域任意时段情况 D ?闭合流域多年平均情况 7．水位观测的精度一般准确到 (D) A ．1m B ．0.1m C ．0.01m D ．0.001m 8．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)P230 A ．5 年一遇 B ． 95 年一遇 C ．20 年一遇 D ．200 年一遇 10?甲乙两河，通过实测年径流量资料的分析计算，获得各自的年径流均值 和离均系数C V 甲, C V 乙如下：C v 乙=0.25 二者比较可知 A ?甲河水资源丰富，径流量年际变化大 B ?甲河水资源丰富，径流量年际变化小 C .乙河水资源丰富，径流量年际变化大 D ?乙河水资源丰富，径流量年际变化小 11．流域中大量毁林开荒后，流域的洪水流量一般比毁林开荒前 (A) 精品文档 .P306 二、选择题 1．下面哪个不是水文现象的特点 (B )P204 A .随机性 B .确定性 C .周期性 2．水文现象的发生、发展，都具有偶然性，其变化 A .杂乱无章 B .具有完全的确定性规律 3.流域面积是指河流某断面以上( D)P208 A .地面分水线和地下分水线包围的面积之和 C .地面分水线所包围的面积 D .地区性 (C)P204-205 C .具有统计规律 D ?没有任何规律 B ?地下分水线包围的水平投影面积 D ?地面分水线所包围的水平投影面积 (D) (D) 电如_边長 馬-高 F-底面积 0-底両申銭的交点 卩=FJ — (c -+i H - c) * b+2F 禺="+6+c)*ft ，-一个粗合三箱我的両积 71 -组合三角形的惱 O-锥底备对角護交点 年店-两平行底面的面积 力L 底面间歴畫 "-一个爼舍梯戒的面积 R-组合梯形数 多面体的体积和表面积 体积（茁）庭百积（F ） 表面瞅门侧恚面积（鬲） 图形 尺寸符号 d-刘角爲 表 面积 覇-侧表面积 长 方 扩=Q S=6a 2 CS 血为-边拴 0-底面对角线的交点 V = a*h* h S = 2(a ? b 4-(j ? h +i * ft) ￡l-2Ma+&) 圆 柱 和 空 心 圆 柱 A 管 去-外宰径 —内半径 ￡-柱壁區度 p -平均半径 心=内外側面祝 B&- $=2滋?/! +2JC ￡^ E\ = 2/rR ? h 空心言圆柱: F =凤疋7勺=2叭伤 S=X?4F ）JU2/I （用-沔 场=2品第卄） 5=n?/ + F h -盘小高度 怒-毘大高度F-属面举径 尸-廐面半径巾-高卜母爼长 E工-虧面半径巾-高 ”母緩g ■制血+吩2*卩+—!_：cos a 禺F偽十吗) & = + F — ttri y-^^2+ ^+^) 禺■忒迎肝) 卩十押 十试疋■!■/) 球扇r-*e 4宜径 尸■兰直玉■輕：?口」 石6沪 3 6 S =血2 - 夙-球半径 ①巳-底面半径 S ■ 4nJ -2J &, ■ ￡戊■矽一4了*彷 V a,b,c-半轴 交 叉 圆 柱 体 球 缺 椭 球 体 A 胎 D-中间斷面苴狂 说 -廐直径 『-桶高 = 2冲丘= ST ⑷-Q 护=佩乃 -町 十山2 y~—(3R^3^+h^ $■2鈕 g= 2fviih 十牙叶 4-^) 卫-風总儒平旳半径 0-同环体平均半径 川-凰环体截面言径 r-回环体茁両半径 .—— 圆 环 体 为-球鎂的高 r- 瑋岐半栓 日-平切厨言径 业=曲面"5^ 球破表面积 用于抛物线我桶徘 卩=竺口“+戊4丄护） 15 4 对于园飛确体 卩皤用十吗 1.桥梁环境概念，人类活动对桥梁环境有哪些影响？ 以桥梁为主体，桥梁跨越的河流、海域、山涧峡谷等地形、地貌、地质等，桥位所在地区的气象、水文、地表植被、生物群落等，形成了桥梁的自然环境。 影响： 1.河床采砂导致桥梁破坏及河床的抗洪能力下降 2.山岭隧道的弃渣和生活区改河对自然环境的影响 3.山区的纵向桥或高架桥对山区急流河槽水流的影响 2.河流、流域概念，及其相互关系【P17】 3.河段如何划分？各有什么特点？（一般的天然河流，从河源到河口可以按照河段的不同特性，划分为上游、中游和下游三个部分。） 上流是河流的最上段，，紧接河源，多处于深山峡谷中，陡坡流急，河谷下切强烈，流量小而水位变化大，常有急滩或瀑布，河底纵断面多呈阶梯型。中流是河流的中间段，两岸多为丘陵，河床比降较平缓，两岸常有滩地，冲淤变化不明显，河床较稳定。下游是河流的最下段，一般多处于平原区，河槽宽阔，流量较大，流速和底坡都较小，淤积作用明显，浅滩和河湾较多。 4.河流基本特征包括哪些，熟悉河流断面形状及组成部分。 基本特征： 河流断面、河流长度和河流比降。组成部分： 河床、河滩、河槽、主槽、边滩、高水位、低水位。 5.流域有哪些特征？各个特征对径流形成有什么影响？ 特征： （1）几何特征——流域面积和流域形状 （2）自然地理特征——地理位置和地形影响： 1.流域面积的大小直接影响汇集的水量多少和径流的形成过程 2）流域形状主要影响流域内径流汇集的时间长短，也影响径流的形成过 （3）由于降雨、蒸发等各种自然现象因素都随地理位置而变化；因此，一切水文特征也都与地理位置密切关系 （4）流域的地形一般以流域平均高程和流域平均坡度来表示。流域平均高程对降雨和蒸发都有影响。流域的平均坡度是确定径流汇流速度和汇流时间的重要因素。 6.总结山区河流和平原河流地形，河床形态，水文特点的区别，考虑建在山 区河流和平原河流上的桥梁，处理上应有哪些不同？（需要加上桥墩的问题，结合P124等来考虑；参考P217的内容） xx 河流的特点： 流域内坡面陡峻，岩石裸露，汇流时间短，而且降雨强度大，以致洪水暴涨暴落，水位和流量的变幅极大，往往一昼夜水位可上涨10m之多，但洪水持 续时间不长。河床多为基岩、乱世和卵石组成，冲刷变形缓慢，河床比较稳定，但易受地震、山崩、滑坡、泥石流等的影响，造成河道突然堵塞而剧烈变化。平原河流的特点： 流域面积一般较大，而流域的平均坡度较为平坦，汇流时间长，河床开阔，调蓄作用大；洪水涨落较山区河流缓慢，洪水持续时间较长。水面和河床比降都较小，多为0.1 %。~1%。；流速也较小，一般为2~3m/s，水流较平顺。 7.掌握径流形成过程，熟悉影响径流的主要因素 流域内，自降水开始到水量流过出口断面为止的整个物理过程成为径流形成过程。 因素： （1）气候因素——降雨、蒸发 （2）下垫面因素——流域的地形、土壤、植被、地质、湖泊等自然地理因3）人类活动因素 8.熟悉我国河流补给类型。 （1）雨源类 1．平原河流按平面形态及演变过程可分为哪些类型？ 顺直微弯型－中水河槽顺直，边滩交错分布； 弯曲型－中水河槽弯曲，凹岸冲刷，凸岸淤积； 分汊型－中水河槽分汊，汊道交替消长； 散乱型－中水河槽宽浅，沙滩密布，河床变化急剧，主流摆动频繁。 2．河川水文现象的分析研究方法有哪些基本类型？ 成因分析法－通过水文现象的物理成因以及同其它自然现象有关的因素之间的关系，分析水文现象的规律； 地区归纳法－结合地区特点，利用实测水文资料进行综合归纳； 数理统计法（水文统计法）对实测水文资料进行数理统计分析，寻求其统计规律。 3．什么是河床演变？影响河床演变的主要自然因素有哪些？ 在天然状况或人类活动干扰下，河床形态的不断变化，称为河床演变。它是水流与河床长期相互作用的结果，并通过泥沙运动来实现。 影响河床演变的主要自然因素有三方面：（1）上游来水条件，即流量的大小和变化；（2）上游来沙条件，即上游来沙量及其粒径组成；（3）河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件 4．桥面标高的确定应考虑哪些因素？ 桥面标高的确定应考虑:泄流、通航的要求及桥前雍水、波浪高度、水拱、河湾凹岸水面超高及河床淤积等因素的影响。 1)不通航河流：按设计水位计算桥面最低高程H MIN=H S+∑△h+△h j+△h0 2)通航河流：设计最高通航水位，通航净空高度，桥面设计高程不低于上述条 件 必须满足桥下通过设计洪水、流冰、流木和通航要求，并应考虑壅水、波浪、河湾凹岸水面超高各种因素引起桥下水位升高及河床淤积的影响. 5．影响河川径流的主要因素有哪些？ 气候因素－降水、蒸发，下垫面因素－流域的自然地理因素，人类活动等 6．如何选择河流的形态断面？ 形态断面应选在近似于均匀流的河段上，一般要求河道顺直、水流通畅、河床 稳定、河滩较小、河滩与河槽的洪水流向一致，无河湾、河汊、沙洲等情况。7、水文经验累积曲线绘制步骤 1、将实测水文样本系列按大小递减顺序重新排列 2、统计各实测值XI的频数及累积频率数= 3、按数学期望公式计算各实测值的累积频率 4、经验频率聚集点绘于平面坐标系中，通过这些点群的分布中心绘制一条光滑曲线，即得实测水文样本系列的经验累积频率曲线。 5、若实测系列样本容量N>100,也可根据工程设计要求选取设计频率P作横坐标值，在上述经验累积频率曲线上查得对应纵坐标，得设计值. 《桥涵水文》复习题 一、单选题 1.一条垂线上测三点流速计算垂线平均流速时，从河底开始，无需施测流速的位 置为（____）。 A、0.2h B、0.4h C、0.6h D、0.8h 2.一条垂线上测五点流速计算垂线平均流速时，从河底开始，无需施测流速的位 置为（____）。 A、0.2h B、0.4h C、0.6h D、0.8h 3.全国水位统一采用的基准面是（____）。 A、大沽基面 B、吴淞基面 C、珠江基面 D、黄海基面 4.历史洪水的洪峰流量是由（____）得到的。 A、在调查断面进行测量 B、向群众调查 C、查当地洪峰流量的频率曲线 D、由调查的历史洪水的洪峰水位查水位流量关系曲线 5.水文测验中断面流量的确定，关键是（____）。 A、施测过水断面 B、测流期间水位的观测 C、计算垂线平均流速 D、测点流速的施测 6.当洪水痕迹高程确定以后，可根据水文断面的面积、水力半径、糙率、洪水比 降推算出相应于此洪水位的洪峰流量，此方法为（____）。 A、水位流量关系法 B、临时曲线法 C、连时序法 D、形态断面法 7.设计洪水是指（____）。 A、符合设计标准要求的洪水 B、设计断面的最大洪水 C、任一频率的洪水 D、历史最大洪水 8.某一历史洪水从发生年份以来为最大，则该特大洪水的重现期为（____）。 A、N=设计年份-发生年份 B、N=发生年份-设计年份+1 C、N=设计年份-发生年份+1 D、N=设计年份-发生年份-1 9.确定历史洪水位重现期的方法是（____）。 A、根据适线确定 B、按暴雨资料确定 C、按国家规范确定 D、由历史洪水位调查考证确定 长方形的周长=（长+ 宽）×2 正方形的周长=边长×4 长方形的面积=长×宽 正方形的面积=边长×边长 三角形的面积=底×高÷2 平行四边形的面积=底×高 梯形的面积=（上底+ 下底）×高÷2 直径=半径×2 半径=直径÷2 圆的周长=圆周率×直径 圆的周长=圆周率×半径×2 圆的面积=圆周率×半径×半径 长方体的表面积= （长×宽长×高＋宽×高）×2 长方体的体积 =长×宽×高 正方体的表面积=棱长×棱长×6 正方体的体积=棱长×棱长×棱长 圆柱的侧面积=底面圆的周长×高 圆柱的表面积=上下底面面积侧面积 圆柱的体积=底面积×高 圆锥的体积=底面积×高÷3 长方体（正方体、圆柱体）的体积=底面积×高 平面图形 名称符号周长C和面积S 正方形 a—边长 C＝4a S＝a2 长方形 a和b－边长 C＝2(a b) S＝ab 三角形 a,b,c－三边长 h－a边上的高 s－周长的一半 A,B,C－内角 其中s＝(a b c)/2 S＝ah/2 ＝ab/2·sinC ＝[s(s-a)(s-b)(s-c)]1/2 ＝a2sinBsinC/(2sinA) 四边形 d,D－对角线长 α－对角线夹角 S＝dD/2·sinα平行四边形 a,b－边长 h－a边的高 α－两边夹角 S＝ah ＝absinα 菱形 a－边长 α－夹角 D－长对角线长 d－短对角线长 S＝Dd/2 ＝a2sinα 梯形 a和b－上、下底长 h－高 m－中位线长 S＝(a b)h/2 ＝mh 圆 r－半径 d－直径 C＝πd＝2πr S＝πr2 ＝πd2/4 扇形 r—扇形半径 a—圆心角度数 C＝2r＋2πr×(a/360) S＝πr2×(a/360) 弓形 l－弧长 b－弦长 h－矢高 r－半径 α－圆心角的度数 S＝r2/2·(πα/180-sinα) ＝r2arccos[(r-h)/r] - (r-h)(2rh-h2)1/2 桥涵水文试题库 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.P220 2.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.P228 3.桥孔净长;桥长扣除全部桥墩厚度后的长度.P278 4.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.P210 6.径流系数:径流深度与降水量之比或净与量与毛雨量之比.P213 7.含沙量:单位体积浑水中所含泥沙的重量.P220 8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.P209 9.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.P287 10.一般冲刷深度:一般冲刷停止时的桥下最大铅垂水深.P297 11.降水强度:单位时间内的降水量.P211 12.非闭合流域:P209 13.累计频率:等量或超量值随机变量频率的累计值.P228 14.设计洪水:按规定频率标准的洪水.P259 15.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.P306 16.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.P208 17.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.P222 18PMP: 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 )P204 A．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)P204-205 A．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)P208 A．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)P207 A．0.25 B．2.5 C．2.5% D．2.5‰ 5．河网汇流速度与坡面汇流速度相比，一般(D) A．前者较大 B．前者较小 C．二者相等D．无法肯定 6．水量平衡方程式P－R－E＝△S（其中P、R、E、△S分别为某一时段的流域降水量、径流量、蒸发量和蓄水变量），适用于(D) A．非闭合流域任意时段情况B．非闭合流域多年平均情况 C．闭合流域任意时段情况D．闭合流域多年平均情况 7．水位观测的精度一般准确到(D) A．1m B．0.1m C．0.01m D．0.001m 8．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)P230 A．5年一遇 B．95年一遇 C．20年一遇 D．200年一遇 10．甲乙两河，通过实测年径流量资料的分析计算，获得各自的年径流均值和离均系数C V甲，C V乙如下：C v 乙＝0.25，二者比较可知(D) 1临界xx： 以全渠的临界水深作均匀流动时相应的底坡称为临界底坡。 2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。 3、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。 4、抽样误差： 用样本代表总体确定参数时必定存在一定误差，这个误差称为抽样误差。 5、重现期： 洪水频率的倒数，即某一变量在若干年后再次出现的时距。 1、易流动性： 静止时，液体不能承受切力、抵抗剪切变形的特性。 2、局部阻力： 局部边界条件急剧改变引起流速沿程突变所产生的惯性阻力。 3、弯曲系数： 河道全长与河源到xx的直线xxxx。 4、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。 5、设计流量： 符合规定频率标准的流量。 1、xx均匀流： 水流的水深、断面平均流速沿程都不变的均匀流动。 2、流域： 一条河流两侧汇集水流的区域称为该河流的流域。 3、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。 4、冲止流速： 桥下一般冲刷停止时垂线平均流速。 5、xx频率： P=m/n*100%，n年中等于或大于洪水流量的年数与具有最大流量值的总年数的比值。 1、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。 2、径流总量： 一段时间内通过河流过水断面的总水量。 3、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。 4、桥孔xx： 设计水位上两桥台前缘之间的水面宽度。 空间几何体的表面积与体积公式大全 一、全（表）面积（含侧面积） 1、柱体 ①棱柱 ②圆柱 2、锥体 ①棱锥： ②圆锥： 3、台体 ①棱台： ②圆台： 4、球体 ①球： ②球冠：略 ③球缺：略 二、体积 1、柱体 ①棱柱 ②圆柱 2、锥体 ①棱锥 ②圆锥 3、台体 ①棱台 ②圆台 4、球体 ①球： ②球冠：略 ③球缺：略 说明：棱锥、棱台计算侧面积时使用侧面的斜高计算；而圆锥、圆台的侧面积计算时使用母线计算。 三、拓展提高 1、祖暅原理：（祖暅：祖冲之的儿子） 夹在两个平行平面间的两个几何体，如果它们在任意高度上的平行截面面积都相等，那么这两个几何体的体积相等。 最早推导出球体体积的祖冲之父子便是运用这个原理实现的。 2、阿基米德原理：（圆柱容球） 圆柱容球原理：在一个高和底面直径都是的圆柱形容器内装一个最大的球体，则该球体的全面积等于圆柱的侧面积，体积等于圆柱体积的。 分析：圆柱体积： 圆柱侧面积： 因此：球体体积： 球体表面积： 通过上述分析，我们可以得到一个很重要的关系（如图） += 即底面直径和高相等的圆柱体积等于与它等底等高的圆锥与同直径的球体积之和 3、台体体积公式 公式： 证明：如图过台体的上下两底面中心连线的纵切面为梯形。 延长两侧棱相交于一点。 设台体上底面积为，下底面积为 高为。 易知：∽，设， 则 由相似三角形的性质得： 即：(相似比等于面积比的算术平方根) 整理得： 又因为台体的体积=大锥体体积—小锥体体积 ∴ 代入：得： 即： ∴ 4、球体体积公式推导 分析：将半球平行分成相同高度的若干层（），越大，每一层越近似于圆柱，时，每一层都可以看作是一个圆柱。这些圆柱的高为，则：每个圆柱的体积= 半球的体积等于这些圆柱的体积之和。 …… CSU 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=?= 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： 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， 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 . 43 23 1010 1 3 1 = = =∑ = - ； 46924 .0 1 1 2 1= - ? ? ? ? ?- = ∑ = - -n Q Q Q C n i i V ； 第四步，分别假设 s C等于0.1、0.2、0.5，计算出若干组理论频率曲线，如下表 2016年4月全国高等教育自学考试《桥涵水文》试 题 课程代码：06286 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 1．下面哪个不是水文现象的特点 （B）.211 A．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）----211. A．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） A．地面分水线和地下分水线所包围的面积之和 B．地下分水线所包围的水平投影面积 该河段的河道纵比降为--214. （D） A．0.25 B．2.5 C．2.5％ D．2.5％o 5．河网汇流速度与坡面汇流速度相比，一般 （河网长度远大于坡面长度，河网中的汇流速度也远大于坡面汇流速度） （A） A．前者较大 B．前者较小 C．二者相等 D．无法确定 6．径流的影响因素中，植被属于--220. （A） A．下垫面因素 B．气候气象因素 C．人类活动的影响 D．以上都不是 7．水位观测的精度一般准确到 （C）--水位用某一基面以上米数表示，一般读记至0.01米。 A． 1m B．0.1m C．0.01m D．0.001m 8．用来表示输沙特征的常用指标是--227. （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）237页 A．5年一遇 B．95年一遇 C. 20年一遇 D．200年一遇10．甲乙两河，通过实测年径流量资料的分析计算，获得各自的年径流均值和离均系数如下：甲河：；乙河：，二者比较可知 （D） A．甲河水资源丰富，径流量年际变化大 ■1．平原河流按平面形态及演变过程可分为哪些类型？顺直微弯型－中水河槽顺直，边滩交错分布；弯曲型－中水河槽弯曲，凹岸冲刷，凸岸淤积；分汊型－中水河槽分汊，汊道交替消长；散乱型－中水河槽宽浅，沙滩密布，河床变化急剧，主流摆动频繁。 ■2．河川水文现象的分析研究方法有哪些基本类型？成因分析法－通过水文现象的物理成因以及同其它自然现象有关的因素之间的关系，分析水文现象的规律；地区归纳法－结合地区特点，利用实测水文资料进行综合归纳；数理统计法（水文统计法）－对实测水文资料进行数理统计分析，寻求其统计规律。 ■3．什么是河床演变？在天然状况或人类活动干扰下，河床形态的不断变化，称为河床演变。它是水流与河床长期相互作用的结果，并通过泥沙运动来实现。、 ■4．桥面标高的确定应考虑哪些因素？桥面标高的确定应考虑泄流、通航的要求及桥前雍水、波浪高度、水拱、河湾凹岸水面超高及河床淤积等因素的影响。 ■1．影响河川径流的主要因素有哪些？河川径流主要影响因素有：气候因素－降水、蒸发，下垫面因素－流域的自然地理因素，人类活动等。 ■2．如何选择河流的形态断面？形态断面应选在近似于均匀流的河段上，一般要求河道顺直、水流通畅、河床稳定、河滩较小、河滩与河槽的洪水流向一致，无河湾、河汊、沙洲等情况。 ■4．影响河床演变的主要自然因素有哪些？影响河床演变的主要自然因素有三方面：（1）上游来水条件，即流量的大小和变化；（2）上游来沙条件，即上游来沙量及其粒径组成；（3）河床地质、土质条件、河床比降为河床演变提供了边界条件。 ■1、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 ■2、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 ■3、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。 ■4、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。 ■5、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。 ■6、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。■4、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。 ■6、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。 ■1、简述水静力学基本方程的几何意义？1、答：z+p/r=C，z指计算点的位置高度，即计算点M距计算基准面的高度，p/r指测压管中水面至计算点M的高度，z+p/r指计算点处测压管中水面距计算基准面的高度，z+p/r=C指静止液体中各点位置高度与压强高度之和不变。 ■2、什么是“阻力平方区”？阻力平方区为什么可为自动模型区2、答：“阻力平方区”就是紊流水力粗糙区，在此流区内，水流阻力与流速平方成正比。在此阻力流区内，对于模型试验研究的阻力相似条件，因λ与雷诺数无关，只与管壁粗糙度有关，只要保证模型与原型的几何相似即可达到阻力相似的目的，故水力粗糙区又称为自动模型区。 ■3、复式断面明渠有哪些水力特性？答：1过水断面形状多呈上部宽而浅，下部窄而深，断面几何形状有突变；2过水断面面积及湿周都不是水深的连续函数，水位流量关系曲线不能连续；3过水断面上的糙率可能不一致。 ■1、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。 ■2、分汊型河道的演变特征有哪些？答：1、洲滩的移动；2、河岸的崩塌和弯曲；3、汊道的交替兴衰。 ■3、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。 ■4、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。 ■5、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。 ■6、与小桥相比，涵洞孔径计算有哪些特点？答：1、涵洞孔径计算除解决跨径尺寸外，同时还应从经济角度出发确定涵洞的台高；2、计算涵洞孔径时，要考虑洞身过水阻力的影响；3、控制涵前水深和满足孔径断面一定的高度比例是涵洞孔径计算的重要控制条件；4、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。 ■2、分汊型河道的演变特征有哪些？答：1、洲滩的移动；2、河岸的崩塌和弯曲；3、汊道的交替兴衰。 《桥涵水文》综合练习题 一、填空题 1．平原河流按平面形状和演变过程，分为四种类型的河段： _________ 河段、_________河段、 _________河段和_________河段。 2．降雨量以_________表示,单位时间内的降雨量称为 _________。 3．我国河流的水量补给来源基本分为三类_________, _________, _________。 4．水文现象的分析研究方法，目前有三类_________法, _________法, _________法。5．《公路工程技术标准》规定的桥涵设计洪水频率，高速公路的特大桥和大桥分别为_________和 _________。 6．一般水文系列，反映各随机变量离均程度，大多采用_________或 _______作为统计参数。7．桥梁墩台的最大冲刷深度，为了研究的方便，把它分为独立的三部分：_________冲刷、_________冲刷和 _________冲刷。 8．小桥孔径计算一般不允许河底发生冲刷，可以根据河床加固类型，选择适当的_________作为设计流速。 9．径流形成过程，可以概括为四个阶段： _________过程、_________过程、 _________过程和_________过程。 10．影响径流变化的自然因素，可以分为_________因素和_________因素。 11．天然河流过水断面内的流速，一般是由河岸向河心逐渐_________（增大或减小）；由河底向水面逐渐_________ （增大或减小）；最大流速一般出现在_________处。 12．水文现象具有以下三个特性：_________性, _________性, _________性。 13．《公路工程技术标准》规定的路基设计洪水频率，高速公路和一级公路分别为_________和 _________。 14．一般把水文站的观测年限称为实测期，把洪水调查和文献考证的最远年份至实际调查时的年限，分别称为_________期和 _________期。 15．大中桥孔径计算，主要是根据桥位断面的设计流量和设计水位，推算需要的桥孔的_________和桥面中心_________，为确定桥孔设计方案，提供设计依据。 16．天然河床的泥沙，根据泥沙在河槽内运动的状态，分为_________和_________两类。17．任意河段两端的高差称为 ________。深泓线上单位长度内的平均落差称为_________。18．从径流形成过程看，影响径流的自然因素，可以分为因素和因素。 桥涵水文分析与计算 一、概述 桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。 水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。 从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。 需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。 另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类： 1.粘性土：塑性指数p I >1 亚砂土或轻亚粘土1 3.5； 0≤l I <0.5为硬塑 标贯>－3.5； 0.5≤l I <1为软塑 标贯<－7； l I ≥1 为极软 标贯<2； 淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或 长方体和正方体的周长面积和体积计算公式大全 周长： 长方形周长公式=（长+宽）X2 正方形周长公式=边长X4 直径=半径×2 半径=直径÷2 圆的周长=圆周率×直径，或=圆周率×半径×2 面积： 长方形面积=长X宽 正方形面积公式=边长X边长 三角形的面积=底×高÷2 平行四边形面积=底×高 梯形的面积=（上底+下底）×高÷2 圆的面积=圆周率×半径×半径 容积：容器若能容纳的物体的体积： 表面积：长方体或正方体六个面的总面积。 正方体的表面积：S=6a×a（棱长×棱长×6） 正方体体积公式：V=a×a×a（棱长×棱长×棱长） 长方体的表面积：S=2×(ab+bc+ac)((长×宽＋长×高＋宽×高）×2） 长方体体积公式：长X宽X高 长方体棱长总和公式：（长+宽+高）X4 正方体体积：Va×b×c（长×宽×高） 正方体棱长总：棱长X12 圆柱体的侧面积=底面圆的周长×高 圆柱体表面积=上下底面面积+侧面积，[或S=2π*r*r+2π*r*h（2×π×半径×半径+2×π×半径×高）] 圆柱体的体积=底面积×高，[或V=π *r*r*h（π×半径×半径×高）] 圆锥体积：V=S底×h÷3（底面积×高÷3） 正方体体积公式：棱长X棱长X棱长 通用体积公式：底面积X高 截面积X长 表面积的变化要会人折。 长方体或正方体被锯开后，一次会增加两个面；反之，两个相同，体或长方体拼在一起，一次 会减少两个面。 长方体和正方体的特征，相同点和不同点要牢记。 平面图形 名称符号周长C和面积S 正方形 a—边长 C＝4a S＝a2 长方形 a和b－边长 C＝2(a+b) S＝ab 三角形 a,b,c－三边长 h－a边上的高 s－周长的一半 A,B,C－内角 其中s＝(a+b+c)/2 S＝ah/2 ＝ab/2·sinC ＝[s(s-a)(s-b)(s-c)]1/2 ＝a2sinBsinC/(2sinA) 四边形 d,D－对角线长 α－对角线夹角 S＝dD/2·sinα 平行四边形 a,b－边长 h－a边的高 α－两边夹角 S＝ah ＝absinα 菱形 a－边长 α－夹角 D－长对角线长 d－短对角线长 S＝Dd/2 ＝a2sinα 梯形 a和b－上、下底长 h－高 m－中位线长 S＝(a+b)h/2大工15春《桥涵水文》大作业及要求答案
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