4_小桥涵水文计算解析

9. 雨量：在一段时间内从大气降落到地面的液态降水量， 通常用雨量计或通过观测测定。 10. 设计流量：与设计洪水频率相应的流量。
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水文计算方法
1. 根据流量观测资料推算设计流量
适用于有实测的流量观测资料时，一般按水文统计的频率 分析方法来确定设计流量。
2. 无流量观测资料时推算设计流量
适用于无实测的流量观测资料时，可利用调查的反映或影 响洪峰流量的各种因素，建立计算公式，推算设计流量。
韩国华，公路小桥涵位置的设置与形式的选择，山西建筑，2009，35（7）
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小流域水文特征
由于汇水面积小，小流域汇水具有如下水文特征：
1. 洪水暴涨暴落，破坏性较大 2. 缺乏水文观测资料 3. 流量小，洪水历时短暂 4. 暴雨是形成洪峰流量的根本原因
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小流域水文特征
洪水暴涨暴落，破坏性较大
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有关水文的基本术语
1. 径流：径流指陆地上的降水汇流到河流、湖库、沼泽、 海洋、含水层或沙漠的水流的总称。本课程中，径流主要 指小汇水区汇流到桥涵处的水流。
2. 水位：指自由水面相对于某一基面的高程。 3. 流速：指水的质点在单位时间内沿流程移动的距离。 4. 流量：指单位时间内通过河渠或管道某一过水断面的水 体体积。 5. 暴雨：指降雨强度和降雨量均相当大的雨。通常指 1小 时雨量等于或大于16mm或24h内雨量等于或大于50mm的 雨。
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有关水文的基本术语
6. 洪水：指流量大，水位高且具有一定灾害性的大水。它 包括洪峰流量、洪水总量及洪水过程三大内容，统称洪水 三要素，是工程设计的重要依据 7. 流域面积：指流域分水线与河口断面之间所包围的平面 面积。小桥涵的汇水面积，则是指流域分水线与小桥涵处 断面之间所包围的流域面积。 8. 降雨强度：指单位时间的降水量
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4-1 小桥涵水文计算概要
一、小流域水文特征
小桥涵水文计算的任务，主要是计算并确定小桥涵 的设计流量，设计流量则是确定小桥涵孔径、类型 及建筑形式的主要依据。 小流域，通常是指汇水面积小于100km2的小型沟、 谷。
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4-1 小桥涵水文计算概要
根据设计流量的大小，小桥涵形式的一般选用顺序是： 圆管涵→盖板涵→拱涵→小桥。 设计流量在10 m3 / s 左右时，一般宜采用圆管涵，如路堤高 度不能满足圆管涵的要求，则宜采用盖板涵； 设计流量在20 m3/ s 左右时，若路堤能满足最小填土高度的 要求，则宜采用盖板涵； 设计流量在20 m3/ s~ 80 m3 / s，特别是当路堤较高时，更 宜采用拱涵； 流量不小于80 m3/ s~ 100 m3/ s 时，适宜采用小桥。 但由于涵洞与小桥相比具有很多优点，因此，有时流量虽大， 在泥砂、漂流物较少，不受路堤高度限制，而上游又允许积 水等情况下，可以采用多孔涵洞来代替小桥，但孔数不宜超 过3 孔~ 4 孔, 以免各孔流量不均造成涵洞淤塞、失效。
一、原理及步骤
1. 原理 运用成因分析与经验推断相结合的方法，从实 测的暴雨资料入手，应用地区综合分析方法来分析 暴雨资料和地区特征关系，从而间接地推求设计流 量，它是一种半理论半经验的计算方法。
雨降雨量在满足了植物滞留、洼地蓄水和表土储存后， 当后续降雨强度超过入渗能力时，超渗的雨量将沿着坡面汇 流进入河网。 决定小流域洪峰流量大小的主要因素一般有降雨量、降雨强 度、降雨的时空分布和下垫面（如植物滞留、洼地蓄水、土 壤蒸发、入渗、汇水区的大小、形状、坡度）等。 暴雨推理法把汇水区上的产、汇流条件概括简化，并引入一 些假定，从而建立起主要因素和洪峰流量之间的推理关系或 经验关系，通过统计分析，定量其参数，最后得到实用计算 公式。
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4-2 暴雨推理法
在采用暴雨资料推求设计流量 时，通常都假定暴雨与其形成 的洪峰流量是同一频率的。形 成洪峰流量的暴雨量，是该次 暴雨强度过程的核心部分，如 图中的阴影部分。 交通部公路科研所在经过单站分析和地区综合平衡的基础上， 进行了全国汇总、拼图和协调，提出了 雨力SP（P=1%、2%、4%）全国等值线图 暴雨递减系数n值全国分区图 计算洪峰流量的推理公式和经验公式 各省不同分区的参数值
（4）根据理论频率曲线求算设计流量。
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根据流量观测资料推算设计流量
本方法基于对已观测资料进行频率分析和水文计算，必须 有稳定可靠的水文观测资料，一般要求实测年份在20年以 上。 计算的基本公式为：
Qp K p Q
其中： Qp ——设计流量
Q ——洪峰流量均值
K p ——设计频率的模比系数
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无流量观测资料时推算设计流量
当无流量观测资料时，可利用调查的反映或影响洪峰流量 的各种因素，建立计算公式，推算设计流量。 主要有几类方法
（1）根据调查历史洪水位推算设计流量 基本原理是：实地调查历史上发生过的洪水位痕迹，并通 过河道地形、纵横断面、洪痕高程及位置等形态资料调查， 推算历史洪峰流量。
第四章 小桥涵水文计算
第四章 小桥涵水文计算
第一节 第二节 小桥涵水文计算概要 暴雨推理法
第三节
第四节 第五节 第六节
径流形成法
形态调查法 直接类比法 特殊情况水文计算及各方法比较、核对
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第四章 小桥涵水文计算
第一节 第二节 小桥涵水文计算概要 暴雨推理法
第三节
第四节 第五节 第六节
径流形成法
形态调查法 直接类比法 特殊情况水文计算及各方法比较、核对
（2）根据暴雨成因的原理推算设计流量 根据暴雨的大小和影响洪峰流量的因素分析，建立流量公 式计算设计流量，通常有两种方法：暴雨推理法和径流形 成法。 按暴雨成因推算设计流量是公路小桥涵最常用的计算方法。
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主要的水文计算方法
1. 暴雨推理法
2. 迳流形成法
3. 形态调查法
4. 直接类比法
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4-2 暴雨推理法
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根据流量观测资料推算设计流量
当有实测的流量观测资料时，一般按水文统计的频率分析 方法来确定设计流量。
其基本原理和一般步骤是：
（1）分析整理观测的水文资料，绘制经验频率曲线。
（2）计算水文参数：流量均值（Q）、变差系数（Cv）、 偏差系数（Cs）的初值。 （3）用适线法选定水文参数，作理论频率曲线和经验频率 曲线，相比较后，反复调整参数值（主要是Cs值），直到 两曲线吻合为止。