第一節(jié) 暴雨推理法

1、教案用紙學(xué)科路基路面工程第六章小橋涵設(shè)計(jì)流量推算第一節(jié)暴雨推理法審批簽字授課時(shí)數(shù)授課方法教具授課班級(jí)教學(xué)目的1、暴雨推理法的概念及主要內(nèi)容2、掌握暴雨推理法的基本公式及計(jì)算方法教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)1、暴雨推理法的概念及主要內(nèi)容2、暴雨推理法的基本公式及計(jì)算方法復(fù)習(xí)提問(wèn)1、河流是如何形成的？通常用什么來(lái)描述它的基本特征？2、什么叫地下水？如何分類(lèi)？3、影響徑流的因素有哪些？教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記一、原理及步驟1、原理（概念）暴雨推理法是運(yùn)用成因分析與經(jīng)驗(yàn)推斷相結(jié)合的方法，從實(shí)測(cè)的暴雨資料入手，應(yīng)用地區(qū)綜合分析方法來(lái)分析暴雨資料和地區(qū)特征關(guān)系，從而間接地推求設(shè)計(jì)流量。它是一種半理論半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算方法。它

2、適用于F<100km2的流域。暴雨推理法主要依據(jù)全國(guó)的暴雨力等值線(xiàn)圖和雨遞減指數(shù)及橋涵位的勘測(cè)數(shù)據(jù)，按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。2、步驟：1）根據(jù)橋涵位置所處不同地區(qū)杳雨力等值曲線(xiàn)，確定頻率為P的雨力S；p2）確定匯水區(qū)幾何參數(shù)，包括匯水區(qū)面積、主河溝長(zhǎng)度、主河溝平均坡度；3）計(jì)算損失參數(shù)和匯水時(shí)間；4）按公式計(jì)算設(shè)計(jì)流量Q。p二、基本公式及適用情況1、暴雨推理公式S1）交通部公路科學(xué)研究所推理公式：Q二0278（SpQF（6-1）pTn式中：Q設(shè)計(jì)頻率為P的洪峰流量（m3/s）；p教案用紙附頁(yè)教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記S一設(shè)計(jì)頻率為P的雨力（mm/h）,杳所在地區(qū)水文手冊(cè)或全國(guó)等雨力圖（圖p6-

3、2、6-3、6-4）；卩損失參數(shù)（mm/h）；n暴雨強(qiáng)度遞減指數(shù)（查圖65及表61）；t匯流時(shí)間（h）；F一流域面積（km2）o公式（61）是1980年代初交通部公路科學(xué)研究所主持，若干公路部門(mén)參加制定的暴雨推理公式。應(yīng)用氾圍為流域面積在100km2以下。2）損失參數(shù)卩按下試計(jì)算：（秦嶺一淮河一線(xiàn)，就是我們常說(shuō)的中國(guó)南北地理分界線(xiàn)，此線(xiàn)南北，無(wú)論是自然條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，還是地理風(fēng)貌以及人民的生活習(xí)俗，都有明顯的不同。）（1）北方多采用的公式：卩=KSA（6-2）1 P（2）南方多米用的公式：卩=KSP2F丄（6-3）2 P其中：K、K系數(shù)，查表6-3，表中土壤植被分類(lèi)見(jiàn)表6-2；120、0、

4、九一指數(shù)，查表6-3。123）匯流時(shí)間t按下式計(jì)算：1）北方多采用的公式：T=K（匕）q（6-4）3JI*Z（2）南方多米用的公式：t=K（匚）«2S-P3（6-5）4JI卩其中：t匯流時(shí)間（h）L主河溝長(zhǎng)度（m）；I主河溝平均坡度（o）S設(shè)計(jì)頻率為P的雨力（mm/h）；zpK、K系數(shù)，查表6-4表中；a、a、0指數(shù)，查表6-4。3412r32、經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式主要是在相似水文分區(qū)內(nèi)，利用一定數(shù)量的資料，在設(shè)計(jì)洪峰流量與流域自然地理因素和氣候因素之間建立相關(guān)關(guān)系，用來(lái)估算本地區(qū)或無(wú)資料的同類(lèi)地區(qū)的設(shè)計(jì)洪峰流量。由于經(jīng)驗(yàn)公式都是根據(jù)某一地區(qū)的實(shí)測(cè)教案用紙附頁(yè)教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記資

5、料建立的，與所依據(jù)的資料情況和地區(qū)特征值有直接關(guān)系，具有一定的地區(qū)性和局限性，其計(jì)算結(jié)果的可靠程度也取決于所依據(jù)的資料。一般是選擇幾個(gè)主要影響因素組成的計(jì)算公式，可分為單參數(shù)形式和多參數(shù)形式。經(jīng)驗(yàn)公式I：QP=屮（SP）mA、（6-6）經(jīng)驗(yàn)公式II：QP=CSpA人（6-7）式中：S一設(shè)計(jì)頻率為P的雨力（mm/h）；卩一損失參數(shù)（mm/h）；p屮一地貌系數(shù)，查表6-5；m、九2指數(shù)，查表6-5可得；C、0、九系數(shù)、指數(shù)，查表6-6；其余符號(hào)意義冋前。3二、算例：寧夏的蘭-銀公路寧夏某橋，地形為黃土丘陵區(qū)，其匯水面積F=32km?,主河溝長(zhǎng)L=8m，主河溝平均坡度I=16%。該橋工程點(diǎn)無(wú)實(shí)測(cè)流量

6、資料，z現(xiàn)用暴雨推理公式推求頻率P=2%時(shí)的流量，并用經(jīng)驗(yàn)公式參證。S解:1、用推理公式計(jì)算：Q=0.278（-卩）Fp=2%Tn1）查雨力S圖6-3得Q二50mm/hpP=2%2）匯流時(shí)間T值的計(jì)算（北方公式）：T-K（L比3丁'Z查表6-4得：丘陵區(qū)K=0.38，a=0.2131LQ故T-K()a-0.38()0.21-0.44h3卩1盯6VZ3）確定暴雨遞減指數(shù)n值：先杳圖6-5，該地區(qū)為黃土丘陵區(qū)II,再杳表6-1，當(dāng)T=0.44h，應(yīng)取n=0.584）損失參數(shù)卩值計(jì)算（北方公式）：卩-KS0111p-2%查表6-3，IV類(lèi)土K=0.93，0=0.86故卩0.93x500.86

7、26.89mm/h115）以上數(shù)值代入流量計(jì)算公式：教案用紙附頁(yè)教學(xué)內(nèi)容、方法和過(guò)程附記Q-0.278x(5026.89)x32-477m3/hP=2%0.440.582、按經(jīng)驗(yàn)公式I推算：QP-屮（SP-卩）mA九2查表6-5得：屮=0.308；m=1.32；九=0.60；2前已求得Q50mm/h；y-26.89mm/hP-2%故Q-屮(S-y)mF勺-0.38x(5026.89)1.32x320.6-156m3/hP2%P3、按經(jīng)驗(yàn)公式II推算：QP-CS£A'查表6-7得：c=0.061；0=1.51；九=0.603故Q-C*S0*F尢3-0.061*501.51*32

8、0.6-179m3/hP-2%p-2%因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)公式求得的流量小于暴雨推理公式求得的流量，故該橋可按暴雨推得的流量進(jìn)行設(shè)計(jì)。四、小結(jié)：本次課學(xué)習(xí)了暴雨推理法的概念、主要內(nèi)容、基本公式、算例；通過(guò)學(xué)習(xí)我們要了解暴雨推理法的概念及主要內(nèi)容，掌握暴雨推理法的基本公式及計(jì)算方法；為公路工程的小橋涵設(shè)計(jì)流量的推算打好基礎(chǔ)。五、作業(yè)布置：1、暴雨推理法計(jì)算小橋涵設(shè)計(jì)流量的原理和適用條件各是什么？2、課后復(fù)習(xí)思考題的第三題。即寧夏的蘭-銀公路寧夏某橋，地形為黃土丘陵區(qū)。其匯水面積F=32km2，主河溝長(zhǎng)L=8m，主河溝平均坡度I=16%。該橋工程z點(diǎn)無(wú)實(shí)測(cè)流量資料，現(xiàn)用暴雨推理公式推求頻率P=2%時(shí)的流量，并

9、用經(jīng)驗(yàn)公式參證。一、水力因素（1）過(guò)水?dāng)嗝娣泊怪庇谒辛骶€(xiàn)所取的橫斷面，稱(chēng)為過(guò)水?dāng)嗝?，過(guò)水?dāng)嗝婷娣e常用A表示，單位為m2。（2）流量單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)過(guò)水?dāng)嗝娴囊后w體積稱(chēng)為流量，常以Q表示，單位為m3/s。o（3）斷面平均流速過(guò)水?dāng)嗝嫔细鼽c(diǎn)流速的加權(quán)平均值，稱(chēng)為斷面平均流速，用”表示，單位為m3/s。由定義可知：Q=Av（4）濕周液流過(guò)水?dāng)嗝婧凸腆w邊界接觸的周界線(xiàn)長(zhǎng)，稱(chēng)為濕周，以表示，單位為cm或m。邊界的粗糙程度用粗糙系數(shù)n表示。（5）水力半徑過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周之比稱(chēng)為水力半徑，以R表示，單位為m。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：R=A/人（9-1）（6）平均水深h過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA和水面寬B的比值，即h=A/B，單位為m。當(dāng)水面寬度B大于水深10倍以上時(shí)，B7，則Rh。（7）河床比降河底單位流程的落差稱(chēng)為河床比降，用i表示。，水力計(jì)算中比降用小數(shù)表示。二、水流分類(lèi)根據(jù)水流水力因素隨時(shí)間、空間變化的性質(zhì)，水流可分為：（1）恒定流與非恒定流水力因素不隨時(shí)間變化的水流為恒定流，相反為非恒定流。（2）均勻流與非均勻流水力因素不隨空間位置的變化為均