水力学与桥涵水文第二版课后答案

如上

一、填空题（每题2分，共20分） 　　1、降雨、流域蓄渗、坡面漫流、河槽集流 　　2、河流断面、河流长度、河流比降 　　3、横向稳定性系数、纵向稳定性系数、综合稳定性系数 　　4、悬移质、推移质、床沙 　　5、随机性、周期性、地区性 　　6、雪源类、雨源类、雨雪源类 　　7、自然演变冲刷、桥下断面一般冲刷、墩台局部冲刷 　　8、洪峰流量、洪水总量、洪水过程 　　9、自由式出流、淹没式出流 　　10、桥长、桥面最低标高、基础最小埋置深度 　　二、名词解释（每题4分，共20分） 　　1 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 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、桥孔长度扣除全部桥墩宽度后的长度成为桥孔净长。 　　4、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。 　　三、问答题（1、3、4、5、6每题7分，2题5分，共40分） 　　1、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、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、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、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、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、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。 　　四、计算题（每题10分，共20分） 　　1、解：A=b*h=0.6*0.8=0.48 　　X=0.6+2*0.8=2.2 　　R=A/X=0.48/2.2=0.218 　　V=Q/A=1.7/0.48=3.54m/s 　　i=v2/c2R=0.016 　　2、解： 　　序号 　　年份 　　Qi=yi 　　Hi=xi 　　yi-/y 　　xi-/x 　　(yi-/y)2 　　(xi-/x)2 　　(xi-/x) (yi-/y) 　　1 　　1952 　　33 　　120 　　-25 　　-42 　　625 　　1764 　　1050 　　2 　　1953 　　45 　　137 　　-13 　　-25 　　169 　　625 　　325 　　3 　　1954 　　55 　　178 　　-3 　　16 　　9 　　256 　　-48 　　4 　　1956 　　84 　　205 　　26 　　43 　　676 　　1849 　　1118 　　5 　　1957 　　76 　　184 　　18 　　22 　　324 　　484 　　396 　　6 　　1959 　　65 　　172 　　7 　　10 　　49 　　100 　　70 　　7 　　1960 　　38 　　134 　　-20 　　-28 　　400 　　784 　　560 　　8 　　1962 　　49 　　153 　　-9 　　-9 　　81 　　81 　　81 　　9 　　1963 　　69 　　175 　　11 　　13 　　121 　　169 　　143 　　10 　　1965 　　67 　　165 　　9 　　3 　　81 　　9 　　27 　　11 　　1966 　　52 　　161 　　-6 　　-1 　　36 　　1 　　6 　　合 计 　　633 　　1784 　　0 　　0 　　2571 　　6122 　　3728 　　/H=/x=Σxi/n=1784/11=162mm, /Q=/y=Σyi/n=633/11=58m3/s 　　r=Σ(xi-/x) (yi-/y)/{ Σ(xi-/x)2Σ(yi-/y)2}1/2=3728/(6122*2571)1/2=0.94 　　a=0.94*(2571/6122)1/2=0.61 　　y-58=0.61(x-162) 　　y=0.61x-40.8 　　序号 　　补插延长年份 　　年雨量xi(mm) 　　补插延长的yi(m3/s) 　　1 　　1950 　　190 　　75.1 　　2 　　1951 　　180 　　69.0 　　3 　　1955 　　176 　　66.6 　　4 　　1958 　　130 　　38.5 　　5 　　1961 　　186 　　72.7 　　6 　　1964 　　128 　　37.3 　　一、填空题（每空1分，共20分） 　　1、原型观测、模型试验 　　2、粘性力、重力、惯性力、弹性力、表面张力 　　3、串联管路、并联管路、管网 　　4、洪水径流量、枯水径流量 　　5、洪峰流量、洪水总量、洪水过程 　　6、总平面图、桥址地形图、桥址纵断面图 　　7、明涵、暗涵 　　二、名词解释（每题4分，共20分） 　　1、静止时，液体不能承受切力、抵抗剪切变形的特性。 　　2、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、河道全长与河源到河口的直线长度之比。 　　4、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、符合规定频率标准的流量。 　　三、问答题（每题6分，36分） 　　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、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、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。 　　4、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、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、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。 　　四、计算题（1题12分，2题12分，共24分） 　　1、解：列断面0-0、1-1、2-2能量方程，有 　　Z0+0+α0V02/2g= Z1+0+α1V12/2g+0 　　Z0+0+α0V02/2g= Z2+0+α2V22/2g+0 　　因α0=α1=α2=1,得V1=V2=V0 　　沿平板板面取X轴，、Y轴垂直于平板。列X轴向的动量方程，有 　　ρQ1V1—ρQ2V2—ρQ0V0x=ΣFx 　　ΣFx=P1—P2—P0cosθ=0—0—0×cosθ=0 　　又V1=V2=V0 　　得Q1—Q2—Q0 cosθ=0 　　而Q1+Q2=Q0 　　得Q1 =Q0/2（1+ cosθ） 　　Q2=Q0/2（1—cosθ） 　　列Y轴向动量方程，有ΣFx=0—（—ρQ0 V0sinθ）=ρQ0 V0sinθ 　　水流对平板作用力R‘=—R=—ρQ0 V0sinθ 　　2、解：i=ΔZ/l=0.5/1000=0.0005 　　A＝（b+mh）h=(3+1.5*0.8)*0.8=3.36m2 　　χ＝b+2h(1+m2)0.5=(3+1.5*0.8)*0.8= 　　R= A/χ=3.36/5.88=0.57m 　　按曼宁公式计算： 　　C=1/n×R1、6=（0.57）1、6/0.03=30.4m0.5/s 　　Q=AC(Ri)0.5=3.36×30.4×（0.57×0.0005）0.5=1.72m3/s 　　V=Q/A=1.72/3.36=0.513m/s 　　《水力学与桥涵水文》课程试卷（三）参考答案及评分标准 　　本试卷用于城建系土木工程专业路桥方向本科学生 　　（时量：120分钟 总分100分） 　　一、填空题（每题2分，共20分） 　　1、降水曲线、壅水曲线、水跃现象、水跌现象 　　2、50 　　3、气候因素、下垫面因素 　　4、水文观测站资料、洪水调查资料、文献考证资料 　　5、工程费、运营费、投资回收期、经济效益 　　6、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 　　7、自由式出流、淹没式出流 　　8、洞身、洞口、基础 　　9、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。 　　10、通常垂线最大流速出现在水面下___h处。0.2 　　二、名词解释（每题4分，共20分） 　　1、水流的水深、断面平均流速沿程都不变的均匀流动。 　　2、一条河流两侧汇集水流的区域称为该河流的流域。 　　3、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、桥下一般冲刷停止时垂线平均流速。 　　5、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。 　　三、问答题（2、3、4、5、6每题7分，1题5分，共40分） 　　1、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、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、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、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、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、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。 　　四、计算题（每题10分，共20分） 　　1、答：Q=AC（Ri）1/2 　　又A=h*b R=A/х=hb/(2b+h) 　　所以Q2=h3b3Ci/2b+h 代入数值得b=0.92m 　　2、答：N=N1/（a1+1）=（2006-1812）/（3+1）=194/4=48.5年 　　《水力学与桥涵水文》课程试卷（四）参考答案及评分标准 　　本试卷用于城建系土木工程专业路桥方向本科学生 　　（时量：120分钟 总分100分） 　　一、填空题（每题2分，共20分） 　　1、壅水曲线、降水曲线、水跌现象、水跃现象 　　2、3、5 　　3、河流断面、河流长度、河流比降 　　4、纵向变形、横向变形 　　5、工程费、运营费、投资回收期、经济效益 　　6、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 　　7、无压力式、半压力式、压力式 　　8、箱涵、拱涵、圆管涵、倒虹吸涵、盖板涵 　　9、雪源类、雨源类、雨雪源类 　　10、0.6 　　二、名词解释（每题4分，共20分） 　　1、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、一段时间内通过河流过水断面的总水量。 　　3、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、设计水位上两桥台前缘之间的水面宽度。 　　5、单位体积的水流所含悬移质的数量。 　　三、问答题（2、3、4、5、6每题7分，1题5分，共40分） 　　1、答：1属恒定流，流量沿程不变；2长直的棱柱形顺坡渠道；3渠道糙率及底坡沿程不变。 　　2、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。 　　3、答：1、一般以逢沟设置桥梁为原则，尽量保持天然水流状态；2、地形比较开阔平坦的山区河谷、台地或丘陵缓坡地带，有条件改沟、无水害后患且有经济效益者，可适当改沟合并并设置桥涵。3、弯曲而与线路斜交的山区深沟，可根据水文、地形、地质和施工条件，考虑泄水洞方案，但应选好洞口位置，避免进出口塌方、堵塞等事故发生；4、坡陡流急的河沟、泥石流沟和易于冲刷钻洞的黄土山区河沟，均不应改沟合并或过多偏移沟床设置桥涵；5、对于那些汇水面积较小、无较大洪峰流量、溪流中泥沙含量较少而且工程所处地段石料非常丰富的季节性河流，可演算论证后使用大块石料砌垒透水路堤；6、在泥石流多发地区，不宜修筑孔径过小的桥涵构筑物。 　　4、答：由于水文站的设置密度相对桥涵的布设远远不足，往往有水文站的河段不建桥，而建桥河段又没有水文站；另外能收集到的实测水文资料年限往往较短，有时还可能有缺测年份，因此只有进行相关分析，找出它们之间的客观联系，对缺失的资料进行插补和延长，从而提高水文计算的精度，在桥涵水文计算中，一般要求相关系数的绝对值大于0.8，同时其绝对值大于其可能发生的最大抽样误差才能进行相关计算。 　　5、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。 　　6、答：涵洞出口产生局部冲刷的主要原因有：1、涵洞出口流速大于土壤允许不冲刷流速；2、涵内坡度较陡，流速较大，但出涵后沟槽坡度变缓，水流由洞内的激流变为缓流，在出口处形成水跃，水流紊动性增加造成的冲刷；3、涵洞轴线与沟槽轴线形成一个交角，出口水流在转向时对沟槽壁造成局部冲刷。 　　四、计算题（每题10分，共20分） 　　1、解：V=Q/A=1.6/(0.5×0.4)=8m/s 　　R=A/x=0.2/(2×0.4+0.5)=0.15m 　　∵Q=AC(Ri)1/2 　　∴i=Q2/A2C2R=1.62/(0.22×61.12×0.15)=0.114 　　2、解：Fr2=αV2/g h″=αQ2/g hA22=1*402/9.8*2.8*(5*2.8)2=0.2975 　　h′= h″[(1+8 Fr2)0.5-1]/2=2.8[(1+8 *0.2975)0.5-1]/2=1.17m

我明天再问问老师，叫他解释下这个问题

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