小桥涵水文计算
公路小桥涵设计流量计算方法
公路小桥涵设计流量计算方法咱今儿个就来聊聊公路小桥涵设计流量计算方法。
嘿，你可别小瞧了这事儿，它就像是给小桥涵搭起的坚实骨架呢！先来说说为啥要算这个设计流量。
就好比你要盖房子，得知道能承受多大的重量吧，这小桥涵也一样啊，得清楚多大的水流量它能扛得住，不然大水一来，那不就垮啦？这可不是闹着玩儿的！那怎么算呢？常用的方法有好几种呢。
比如说径流形成法，这就像是追踪水流的来龙去脉，从降雨开始，看雨水怎么汇聚成小溪小河，最后变成能冲击小桥涵的流量。
这过程可不简单，得考虑好多因素呢，像降雨强度、流域面积、地形地貌啥的。
你想想，一场大雨在平原和在山区形成的水流能一样吗？肯定不一样呀！还有一种叫水文统计法，这就有点像总结过去的经验教训。
看看以前发生过的洪水流量是多少，然后根据这些数据来推测未来可能出现的最大流量。
这就好比你知道了过去考试的最高分，就能大概猜到下次考试的难度上限一样。
咱再说说计算过程中要注意的事儿。
那可得仔细咯，不能有一点马虎。
就像你做数学题，一个小数点错了，那结果可能就差十万八千里。
比如说数据的准确性，要是你收集的数据本身就不靠谱，那算出来的能对吗？那不是白忙活啦！还有啊，不同地区、不同情况下，适用的方法也可能不一样。
就像你在北方穿棉袄，到了南方可能就穿短袖了，得因地制宜呀！不能生搬硬套，那可不行。
而且啊，这计算可不是一锤子买卖。
随着时间推移，环境会变，数据也得跟着更新。
你总不能一直用老黄历吧？那不是跟不上时代啦！总之，公路小桥涵设计流量计算方法这事儿，真的很重要。
就像给小桥涵找了个好保镖，能让它们稳稳地为我们服务。
咱可不能轻视它，得认真对待，才能让我们的公路更安全、更通畅。
你说是不是这个理儿呢？咱得把这事儿做好了，让小桥涵能经得住水流的考验，为我们的出行保驾护航呀！。
小桥涵水文分析计算
国家高速 公路 网 的项 目之 一 。本 项 目推荐 线设 置
涵洞 ９ ３道 ， 由于涵 洞众多 ， 又无 实测 流量 资料 ， 若
采用 传 统 的计算 方 法 ， 将 耗费 大量工 时 ， 因此采 用
地 区综合 经验 公式 。
表 １ Ｆ ＜１ ｋ ｍ Ｑ － ％经 验公 式 推 算 资 料
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ １ ２ ２ ７
２ ０ １ ３年第 ２小 桥 涵水 文分 析 计 算
１ ０ １
２ 计 算验 证
江水 利委 员会 水利 水 电规划 设计 科研 所 实际计 算
结果 对 比来 看 ， 地 区综 合经 验公 式是 合理 的 ， 可以 满 足工 程需 要 。个别 误 差较 大 的原 因是 由于地 形
式中： Ｑ为 设计 流量 ； Ｃ 为推 导 系数 ； Ｆ 为流 域 面 积； 为经验 系数 。 利 用 长江水 利委 员会水 利水 电规 划设计 流量 设计科 研所 为武 汉绕 城公 路东北 段 区域做 的水文 分析 结果 ， 推导 的 地 区综 合 经 验公 式 过 程 和结 果
见表 １ ～表 ３ 。
（ １ ）从 表 １ ～ ３地 区 经 验公 式计 算 结 果 与 长
１ 地 区经 验公 式推 导 武汉 至深圳 高速 公路 武汉段 （ 以下简称 “ 武深
地 区综合 经 验公式 （ 推导 过程 略） 的基 本形 式
为
Ｑ — Ｃ × Ｆ”
高速 武汉 段” ） 是 武 汉 一长 沙 一深 圳 高速 公 路 （ 以
下简 称“ 武深高 速” ） 的一 段 ， 武 深高 速是计 划 申报
ＱＰ一 ０ ． ２ ７ ８× Ａ５× Ｂ５× ＲＰ ／ ｔ ｏ× Ｆ
桥梁水文基础资料计算
3.1流域概况 桥址两端桥台地处山地丘陵，跨越水田和小路，沿丘陵坡角展布，地势起伏 不大，桥位区地面标高约291.6～309.1m，经计算水文断面汇水面积为0.993km2。 3.2 流量计算 3.2.1 全国水文分区经验公式 （1）、确定全国水文分区、计算参数： 本桥位通过查阅全国水文分区流量参数计算表，确定本桥位于全国水文分区
—洪水传播影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-11；
—流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-12； —湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-13。 2.2 水位计算方法
式中： R —水力半径（m）；
n —糙率； i —洪水比降； Q 、Q —河槽与河滩的流量（m3/s）； A 、A —河槽与河滩过水断面面积（m2）； V 、V —河槽与河滩断面平均流速（m/s）。 2.3 桥长计算方法
式中： L —桥孔最小净长（m）； Q —设计流量（m3/s）； Q —河槽流量（m3/s）； B —河槽宽度（m）； K 、n —系数及指数根据规范取值。 2.4 冲刷计算方法 1、一般冲刷 对于河床，
对于河滩，
式中： h —桥下一般冲刷后的最大水深（m）； Q —河槽部分通过的设计流量（m3/s）； Q —天然状态下桥下河滩部分的设计流量（m3/s）； B —河槽部分桥孔过水净宽（m），当桥下河槽能扩宽至全桥时，即为全桥 桥孔过水净宽； B —造床流量下的河槽宽度（m），对复式河床可取平滩水位时河槽宽度； —水流侧向压缩系数，应按表7.3.1-1 确定； h —桥下河槽最大水深（m）； h —桥下河槽平均水深（m）； A —单宽流量集中系数；当A >1.8 时，可采用 1.8； H —造床流量下河槽的平均水深（m），对复式河床可取平滩水位时河槽 平均水深； E —与汛期含沙量有关的系数； d —河槽泥沙平均粒径（mm）； B —河滩部分桥孔净长（m）； h —桥下河滩最大水深（m）； h —桥下河滩平均水深（m）； v —河滩水深1m 时非黏性土不冲刷流速（m/s）； 2、墩台局部 利用65-2 公式计算墩台局部冲刷，公式介绍如下： 对于河床，
桥涵水文
一、用桥下过水面积计算桥孔长度（冲刷系数法）冲刷系数法原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理(Q=Av),求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。
计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速（即一般冲刷？完成后的桥下平均流速）。
一般冲刷：建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷即称为一般冲刷总过水面积：设计水位下过水总面积之和。
有效过水面积：扣除桥墩面积设计流速：天然河槽平均流速（不冲刷流速）冲刷系数定义p：桥下河床冲刷后过水面积与冲刷前过水面积之比值p。
冲刷的类型桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台阻水而引起的河床局部冲刷。
其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。
二、绘制最大冲刷线1、全部冲刷完成后，墩柱最大冲刷水深包括三个部分,桥墩最低冲刷线高程为Hmin：Hmin=Hs-h-hp-hb-△h式中：Hmin——最低冲刷线高程（m）;Hs ——设计水位(m)h——计算墩柱处水深（m）hp——一般冲刷深度(m);hb——局部冲刷深度(m);△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥台最低冲刷线的标高：Hmin=Hs-hs-h -△h式中：Hs——桥位断面的设计水位（m）；hs—桥台所在位置的冲刷深度（m）。
h—桥台所在位置的平均水深（m）。
△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高HJM=Hmin-△(m)式中：HJM—墩台基底最浅埋置标高（m）；Hmin—墩台最大冲刷时的标高（m）；△—基底埋深安全值（m）。
小桥的孔径计算与大中桥的区别：大中桥：以冲刷系数作控制条件，容许桥下河床发生一定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度。
5_小桥涵水力计算资料
当计算基线通过河底时，
位能： Ep H
v2 动能： Ek 2g v2 Q2 能率： E0 E p Ek H H 2g 2 g 2
20
五、小桥涵水流状态
当流量及流水断面形状为已知时，能率为水深的函数：
Q2 E0 f ( H ) H 2 g 2
7
二、小桥涵水力计算的特点
2. 涵洞孔径计算的特点
（1）跨径与台高之间有一定比例关系，其经济比例通常为 1∶1～1.5∶1，孔径计算要解决跨径及台高两个关系； （2）考虑洞身过水阻力的影响，因为过水孔道长而小； （3）通常人工加固河床，提高允许流速； （4）洞身水流可充满洞身并可触及洞顶。
8
二、小桥涵水力计算的特点
涵洞孔径计算与小桥孔径计算有什么不同？ 涵洞洞身随路基填土高度增加而增长，洞身断面尺寸对工 程量影响较大。因此计算涵洞孔径时，还要求跨径与台高 有一定的比例关系。通常采用加固河床提高容许流速的办 法来减小涵洞孔径，由于河床加固后的容许流速都比较高 ，如计算孔径时仍按容许不冲刷流速控制，根据设计流量 计算出涵洞孔径会很小，从而使得涵前水深增加，它将危 及到涵洞与路堤的安全。
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四、小桥涵孔径与水毁
1. 公路桥涵水毁的成因分析 2. 小桥涵水毁的防治
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公路桥涵水毁的成因分析
从小桥涵水毁实况，可归纳其水毁主要成因：
（ 1 ）较大孔径的小桥、涵洞，由于基础的埋置深度不够或 未设必要的调治防护构造物，而致桥台及涵洞进出口被冲 毁。
沪陕高速大桥桥墩受损 严重 商州水务局称洪 水冲刷所致
Q (a 1)
2
mi a
3 3 8 16
5 8
其中： Qs ——设计流量（m3/s）
涵洞水文计算
水文计算书一、计算公式本路段各桥涵处汇水面积F≤30km2，根据《涵洞设计细则》径流形成法计算。
计算公式如下：Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδQ p——规定频率为P％时的雨洪设计流量；Ψ——地貌系数；h——径流厚度；z——被植物或坑洼滞留的径流厚度；F——汇水面积；β——洪峰传播的流量折减系数；γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数；δ——小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数；二、典型桥涵处水文计算：1、k3+685涵洞处：设计洪水频率1/100。
汇水面积在1：10000地形图上勾划，F＝5.6km2，汇水区内水库面积f＝1.7 km2。
主河沟平均坡度3.8‰，属平原地形，地貌系数取值0.07。
汇水面积重心至桥涵的距离L＝2.5km，洪峰传播折减系数为0.925。
水库湖泊所占面积30％，折减系数δ为0.91。
暴雨分区为第5区。
降雨不均匀折减系数为1。
汇水区内分布有水稻土（约30％）、粘土（约30％），壤土（约40％），表土吸水类属为I、II、III类。
径流厚度h＝56×0.3+48×0.3+46×0.4＝49.6，取50。
汇水区内为中等稠度林和水平带梗的梯田，被植物或坑洼滞留的径流厚度z取25。
Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδ＝0.07×（50-25）^1.5×5.6^0.8×0.925×1×0.91＝29.22（m3/s）查公路道路设计资料集——《涵洞》，净跨径3.4×净高3.4的钢筋砼盖板涵泄水能力Q＝31.59（m3/s），为统一跨径，且该处河沟宽4m，深2.5m，故设1-4×3.5涵洞排洪。
小桥水文计算
小桥水文计算一、基本情况1、桥位：该桥位轴线与河流方向成60°角。
2、河流及洪水情况：常年有水，河道两岸有堤坝，河床平均粒径为2mm。
3、汇水面积：1：5万军用图勾绘，汇水面积8.3km2，桥位处河床比降为4.0‰。
4、汇水区土质为Ⅳ类土壤。
二、流量计算桥位以上全部流域面积F=8.3 km2＜30 km2 ，所以按小流域面积公式计算：流量模数公式Q=Φ（h-z）3/2F4/5βγδ式中：Φ地貌系数，根据地形，主河沟平均纵坡，汇水面积，查《公路小桥涵勘测设计》地貌系数Φ值，查得Φ=0.07；h暴雨径流厚度，根据桥位的暴雨分区，相应的洪水设计频率，汇水区土壤类属，汇水时间查《公路小桥涵勘测设计》径流厚度h表，查得h=41；z植物截留或地表洼地滞留的拦蓄厚度，查《公路小桥涵勘测设计》植物滞留和拦蓄厚度z值，查得z=5；洪峰传播系数β=1.0流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数γ=1.0水库调节系数δ=1所以：Q100=0.07×（41-5）3/2×8.34/5×1×1×1=82.2经综合比较采用设计流量为90m3/s三、根据设计流量用形态断面计算设计流速及设计水位假定设计水位为98.43米，用形态断面计算表进行计算根据河床的断面形式及河床情况取河槽1/n=35,Vc=1/nR2/3i1/2 =35×1.392/3×0.0041/2=2.76（m/s）Q c =ωc V c= 33.0×2.76=91.08（m3/s）此流量与设计流量相差为1.2％，满足要求，因此假定设计水位可以利用。
形态断面位于桥位上游40米处，河床比降为0.004，桥位处的设计水位高程为98.59米。
用过水面积法计算ωqωq=Qs/[μ(1-λ)pVs]初步拟定，上部构造采用钢筋混凝土矩形板，选用标准跨径8米，下部构造采用重力式实体墩身，墩宽为1米。
3四川小桥涵水文计算书(李)
对以下桩位处涵洞为例给出详细过程，其它以表格形式给出桥涵位置：涵洞交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定0.12km 210‰0km 20.0912 区,土的类别Ⅱ30min 41mm 23mm 1.01.01.00则该设计流量为: =1.3m 3/s0.12km 2K=11.22 n'=0.73Cv=0.81Cs/Cv =2.003.763.26 =2.8m 3/s查表4-10 汇流时间 τ =K1+100.002、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Qp =1% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ Q 1%=(K 1%/K 2%)·K·F n'汇水面积 F =主河沟平均坡度 Iz =查表4-11 径流厚度 h = 查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =Q 1%=K 1%Q 2%/K 2%=K 1%*KF n'/K 2%查《桥位设计》表3-3-4 得P=2%时模比系数 K 2%=Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ小桥涵水文计算书1、采用径流公式(公路科研所简化公式)查《桥位设计》表3-5-1公式有关参数的确定:汇水面积 F =查表4-12 滞留径流厚度 z =查《桥位设计》表3-5-1水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =95区查《桥位设计》表3-5-2查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第查《桥位设计》表3-5-3查《桥位设计》表3-3-4 得P=1%时模比系数 K 1%=查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》提供的推理公式计算最大流量 Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F 0.12km 20.22km 10‰流域特征系数 θ = 1.7192项目所在区域属于Ⅰ.盆地丘陵区汇流参数 m=0.4468根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，Cs=3.5Cv 由暴雨等值线图，查得暴雨特征值及变差系数：10分钟暴雨参数H 1/6=16 mm ; Cv=0.361小时暴雨参数H 1=40 mm ; Cv=0.436小时暴雨参数H 6=90 mm ; Cv=0.5524小时暴雨参数H 24=96 mm; Cv=0.6查皮尔逊Ⅲ型曲线得K1%值，并计算（N 年）一遇暴雨量如下：N=2010分钟暴雨参数K 1%=1.69; H 1/6=27.04 mm 1小时暴雨参数K 1%=1.84; H 1=73.60 mm 6小时暴雨参数K 1%=2.1; H 6=189.00 mm24小时暴雨参数K 1%=2.2; H 24=211.20 mm 计算暴雨公式指数n1、n2、n3及(N 年)一遇暴雨雨力S1%得：t=1/6~1小时范围内时： n 1=0.4412; S 1%=73.59 mm/h t=1~6小时范围内时： n 2=0.4737; S 1%=73.60 mm/h t=6~24小时范围内时： n 3=0.9199; S 1%=163.73 mm/h假定用n 2作初试计算：当ψ=1的流域汇流时间τ0=0.46 h 设计流域属于Ⅱ.盆地丘陵区，平均损失率 μ=7.181 mm/h 0.067根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》P13页，可判别为全面汇流：ψ=0.926τ=0.47 h计算结果：τ值在n 2适用范围内；由推理公式计算最大流量： Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F= 3.258m 3/sm'=0.4476m=0.4468桥址断面沿主河道至分水岭的长度 L =汇水面积 F =沿L 的平均坡度 J =公式有关参数的确定:3、采用四川省水文计算经验公式经校核，m’与m十分接近。
4_小桥涵水文计算
A ——汇水面积（km2）
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暴雨推理法的资料收集
① 汇水区汇水面积测量 ② 主河沟长度及平均坡度测量
③ 土壤植被种类调查
④ 主河沟河床地质调查
24
算例
P61
25
4-3 径流形成法
一、径流的形成
原理：径流形成法是从分析汇水区形成和影响地面径流的因 素（如暴雨强度、汇水面积、土壤类型、地形等）着手，建 立这些因素与设计流量的函数关系，求得设计流量。 为便于研究，通常将降雨过程分为流域蓄渗、坡面漫流、河 槽集流及消退四个阶段。 在一次降雨过程中，并非全部降雨都流入桥涵，而有一部分 水流消耗于植物截留、填洼、土壤入渗及蒸发等，这部分消 耗的雨量称为损失，损失后剩余的雨量称为净雨。 净雨在流域内形成的地表水流称为地面径流。 地面径流的大小用径流厚度（mm）表示，它与降雨强度的量 纲相同。 吸入土壤中的水流，遇到不透水的地层，可形成地下径流。
31
三、径流形成法计算公式
1. 经验公式：根据实践经验建立径流流量与径流因素函
数关系的公式
2. 成因推理公式：根据径流形成的因素和条件，通过
分析、推理而建立的径流流量与径流因素函数关系的公 式
径流成因推理公式计算繁杂，实用性差，生产上一般多用 径流成因简化公式和经验公式。
径流形成法计算公式主要适用于汇水面积A≤30km2的小流 域
1 , 2 , 查附表1-3
21
汇流时间
L 1 ) 北方多采用： =K 3 ( Iz L 2 3 南方多采用： =K 4 ( ) Sp Iz
其中： ——汇流时间（h）
L ——主河沟长度（km） I z ——主河沟平均坡度
S p ——频率为P时的雨力（mm/h）
小桥涵水文计算
二．形态调查法计算公式
1 形态断面处的洪峰流量Qx
当形态断面流速为同一流速时，洪峰流量： Qx=ω v 当河槽断面因粗糙系数、断面水深不同(即复式河床 断面时 ) 而形成不同流速，则应分段按各相应面积计算后 相加。
2 形态断面处流速的确定
(
1)
用均匀流公式计算:
宽浅河床：
B 10 H
R=Hp
2) 按沉积物粒径或土的类属特征估算流速 对于山区河沟，可在形态断面附近浅滩上找3—5个最 大石块，求其平均粒径，然后按下式估算v
QS (h z) F
3 2
4 5
暴雨径流厚度h：由以下四因数查附表3-12
(1) 暴雨分区，附表3-7； (2) 公路洪水频率，表1-6； （3）汇水区吸水类型；附表3-9或3-10 （4）汇水时间，附表3-11
考虑洪峰传播、降雨不均匀、水库湖泊等影响
QS (h z) F
v
hRg B
△h ——同一断面上两岸洪水位之高差(m)； R——河弯的曲率半径，凸凹岸曲率半径平均值(m)； g——重力加速度； B——河沟的宽度(m)。
3 频率计算 Qx 是形态断面相应于所调查的历史洪水位的 流量，并不是小桥涵规定的设计频率的流量，还 必须换算。 (1)按流量模比系数换算
Q XS KP QX Kn
7)湖泊折减系数δ： ： δ=1-(1-k)f/F =1-(1-0.7)8.2/12 =0.8
8）洪峰传播折减系数β：由汇水面积重心至桥涵位 置距离L0=4km，附表3-14 β=0.95 9）汇水区降雨不均匀系数γ：由于汇水面积较小， 查涵洞手册附表3-15，降雨不均匀系数近似γ=1.
是 确定地貌系数 的依据之一。 (1) 当有地形图可利用时，根据等高地形图作出构造物至分分水 岭沿河沟的纵断面图，然后依其等面积切割 的坡度即 F1 ， F2 I2 主河沟平均坡度
桥涵水文 第9章小桥和涵洞孔径计算
因此任意形状断面的平均临界水深 hk 为：
Ak Qs v hk 2 Bk Ak g g
2
2 k
其中vk为临界流速，计算时可采用河床的容许 （不冲刷）流速。
对于矩形断面的桥孔，桥下临界水深等于平均临 界水深，即hk= hk ，对于宽浅的梯形断面，可 可以取hk≈ hk ，对于窄而深的梯形断面，临界 水深hk可按过水面积相等的关系近似求得。
对于砖、石、混凝土拱涵： 涵洞净高hT≤1.0m时，△=0.10m； hT=1.0~2.0m时，△=0.15m； hT＞2m时，△=0.25m。 （2）从涵前水深H到进口水深H’的降落系数取 0.87，则：
hT H' H 0.87 0.87
（3）收缩断面的水深hc=0.9hk，涵前的行进流 速v0≈0，即H0≈H。 （4）涵洞出口处或收缩断面处的最大允许流速 vmax规定为： 净跨L0=0.5~1.5m的拱涵、盖板涵，vmax=4.5m/s， 净跨L0=2.0~4.0m的拱涵、盖板涵、圆管涵， vmax=6.0m/s
Qs g B 3 Nd vk
B—桥下需要水面宽度， —挤压系数；见表9-2-2； N—桥墩个数； d —桥墩宽度。
若桥孔断面为矩形，则桥孔长度L=B； 若桥孔断面为梯形，则桥孔长度为：
L B 2mh
L—小桥的孔径长度； m —桥台处锥坡的边坡系数； △h —小桥上部结构底面高出水面的高度。
（4）气象资料：当地气象站年、月平均降雨量， 暴雨强度和所持续时间，年内最高、最低气温， 主导风向和风力等。 （5）其他资料：若为改建或修复工程，需向原设 计、施工和养护部门搜集有关工程的测设、施工 及竣工资料，了解该工程的使用、养护、水毁等 情况，并征询小桥涵改建的意见。 （6）组织与配备完成该工程勘测任务的人员、仪 器和工具等。
小桥涵水文计算软件
桥涵位置：K1+911.000小 桥交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定2.41km 2242.16‰0km 20.1530min 27mm 10mm1.01.01.0则该设计流量为:=21.25m 3/s2.41km22.900.931.08 =6.57m 3/s 模比系数Q 1%/Q 2% =表3-5-1 K =表3-5-1 n1 =Q 2%=KF n13、采用暴雨强度公式(辽宁省水文图集 第36页)查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =汇水面积 F =查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=1、采用迳流公式(公路科研所简化公式)2、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Q 2%=KF n1Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δQp =2% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ 7区公式有关参数的确定:小桥涵水文计算查表4-12 滞留径流厚度 z =查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =查表4-11 径流厚度 h = 主河沟平均坡度 Iz =汇水面积 F =水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第16区,土的类别Ⅲ查表4-10 汇流时间 τ =(辽宁地区C S =2.5C V )C V =0.45Ⅲ12.41km 20.23km 242.16‰0.862.170.960.73100.00mm0.500.550.04hour 0.50121.30m 3/s S1%=H24×K1%×24(n2-1)51.92362.41km 20.23km 242.16‰80mm/h0.131.3752.62mm/h 0.081.500.8023.16m 3/s =0.278*ψ1%K 1%*P 24年均*F/(241-n2*(X*(L/J 0.5)y )n )水文分区x = y =公式有关参数的确定:辽宁省短历时暴雨指数 n 2 =汇流时间 τ =X*(L/J 0.5)y =Q 1%=0.278*ψ1%K 1%*P 24年均*F/(241-n2*τn )辽宁省短历时暴雨指数 n 1 =汇水面积 F =Q 1%=0.278*ψ1%K 1%*P 24年均*F/(241-n1*τn ) ＝4、采用暴雨经验公式 Ⅰ (《涵洞》 第95页 公式(4-6))采用交通部公路科研所的经验公式ⅠQ 1%=ψ*(Sp-μ)m *F λ2辽宁省短历时暴雨指数 n =主河沟长度 L =主河沟平均坡度 J =洪峰径流系数 （P=1%） ψ1% =皮尔逊III 型曲线模比系数(P=1%)（《桥位设计》表3-3-4）K 1% =年最大24小时暴雨均值 P 24年均 =系数（查表4-2,表4-3） K 1 =指数（查表4-2,表4-3） β1=损失参数 μ=K1*(S P )β1=地貌系数 (查表4-5） ψ=汇水面积 F =主河沟长度 L =主河沟平均坡度 I =设计频率P=1%的雨力（附图1-1） S p = m= λ2=Q2%=ψ*(Sp-μ)m *F λ2 =Qp=CSp βF λ3其中2.410.310.81.3780.000 =34.45m 3/s21.25m 3/s取用设计流量 Qs=采用交通部公路科研所的经验公式Ⅱ F=查《涵洞》设计手册中表4-6本地区为山岭区C=5、采用暴雨经验公式 Ⅱ (《涵洞》 第95页 公式(4-6))将系数带入公式中得 Qp=Q2%=CSp βF λ3 β= λ3=查《涵洞》设计手册中附图1-1暴雨频率为1％时的雨力（mm/h ） Sp=。
4_小桥涵水文计算解读
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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
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。
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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。
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。
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4-2 暴雨推理法
一次暴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。
内蒙古小桥涵水文计算程序
G7高速公路 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 中心桩号 K125+530.0 K126+460.0 K128+110.0 K128+705.0 K130+168.0 K131+010.0 K131+610.0 K132+047.0 K132+290.0 K132+430.0 K132+657.0 K133+266.0 K133+524.0 K134+010.0 K134+112.0 K134+559.5 K137+067.0 K137+242.0 K137+680.0 K137+902.0 K138+360.0 K139+700.0 K140+102.0 K140+306.0 K140+417.0 K140+649.0 K141+280.0 K142+203.0 K142+482.0 K142+841.0 结构类型 交角
复核：
取消 挖方11.5m 兼通道 兼通道 兼通道 兼通道
105 135 90 90 90 60 90 90 105 90 90 60 105 90 90 75 75 45 90 105 90 105 90 90 90 135 135 90 90 90
0.35 0.15 0.2 0.2 0.15 0.18 0.3 0.2 0.1 0.1 0.2 0.15 0.15 0.3 0.18 0.15 0.15 0.2 0.08 0.25 0.4 0.25 0.08 0.06 0.05 0.18 0.1 0.2 0.15 0.3
小桥水文计算公式
格曲河2号小桥资料：铺砌基础高程为4014.650，横坡1%，右侧流水汇水面积；79平方公里方法一：“青海省水文分区经验公式”法格曲河中桥桥址区控制流域面积约为F=795km2：桥位处属于“黄河上游”水文分区：Q2%＝0.58×F0.76=0.58×790.76=16.1m3/sQ 4%＝Q2%/1.25=16.1/1.25=12.9 m3/s桥梁二十五年一遇设计流量为Q4%=13m3/s。
方法二：形态断面法根据外业调查资料，桥址处历史洪水位3635.00，根据桥址处河槽断面及河道比降推求设计流量如下表：糙率m=40桥梁水文计算情况汇总表形态断面法反算桥位处桥梁二十五年一遇设计流量为Q4%=23m3/s。
从工程安全角度出发，最终选用形态断面法计算的设计流量14.2m3/s为本次桥梁设计的设计流量。
桥孔设计根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）要求，应根据桥位断面的设计流量和设计水位，推算桥孔的最小长度和桥面中心最低标高，为确定桥孔设计方案，提供设计依据。
桥孔长度的拟定Lj=＝23×10/（0.85×3.83）＝4.93m，最终选用1-8m的桥梁跨径方案。
采用1-8m 跨径方案扣除桥梁墩台所占河床后桥梁净跨径＝(8-2×0.5)＝7m >Lj（4.93m）。
桥梁水文计算表4.3计算参数的选取情况4.3.1桥面标高的计算桥面标高依据《公路工程水文勘测设计规范》的 6.4.1-1公式(Hmin=Hs+∑△h+△hj+△h0)进行计算。
注：小桥采用河床铺砌及截水墙来抵抗冲刷，故冲刷未做计算。
，计算流量Q4%=13m3/sX形态断面法计算：小桥孔径计算按照宽丁堰理论计算：。
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当汇水面积F<3平方公里时，也可用下式计算：
QS CSF
3
径流形成法资料收集
1)汇水区面积 (1)利用1／50000地形图求算 (2)实测 (3)实测与估算相结合的方法 假定汇水区面积为矩形，在汇水区范围内选择 有代表性的河沟平均横断面和纵断面，实测平均断 面的宽度B和平均长度L .
I2 2)主河沟平均坡度
3 2
4 5
汇水面积较小(一般平原区F<1．0平方公里 山岭区F<0．5平方公里） 按简化公式进行计算，结果偏差较大。
这时还应用下式计算比较，选其较小者：
2 径流流量 经验公式
（1）在汇水面积小于10平方公里 时
QS KF
(2) 当有降雨资料时
n
K——径流模数，附表3——17 n——地区指数，附表3——18
损失参数 : (mm/h)
北方
K1 S P
1 2
南方：
K2SP A
K1、K2 ———附表3-3
1, 2 , ———附表3-3
2 经验公式
QP ( S P ) A
m
2
QP CS P A
3
地貌系数，附表3-5 m, 2 指数，附表3-5 C, , 3 系数，指数，附表3-6
QS (h z) F
3 2
4 5
暴雨径流厚度h：由以下四因数查附表3-12
(1) 暴雨分区，附表3-7； (2) 公路洪水频率，表1-6； （3）汇水区吸水类型；附表3-9或3-10 （4）汇水时间，附表3-11
考虑洪峰传播、降雨不均匀、水库湖泊等影响
QS (h z) F
二、水文计算方法简介
1、有流量观测资料 2、无流量观测资料 1）由历史洪水位推算设计流量： 形态调查法 直接类比法 2）由暴雨成因的原理推算设计流量 暴雨推理法 径流形成法
第二节
暴雨推理法
一、原理及步骤 1. 原理 成因分析与经验推断相结合，从实测暴 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，间接地 球设计流量。
假定暴雨与洪峰流量的频率相同。
影响因数：
雨力（暴雨强度）——对应一定的频率 汇水区面积 主河沟长度 主河沟坡度 汇流时间 损失参数
2 .步骤 1）由地理位置查频率为p的雨力SP (mm/h)
（图4-2-图4-4） 2）由水文勘测得汇水区面积、主河沟长度、主
河沟坡度 3）计算损失参数μ和汇流时间τ 4）求设计流量
是 确定地貌系数 的依据之一。 (1) 当有地形图可利用时，根据等高地形图作出构造物至分分水 岭沿河沟的纵断面图，然后依其等面积切割 的坡度即 F1 ， F2 I2 主河沟平均坡度
3）汇水区平均宽度B及横向平均坡度 I h 利用地形图，先勾绘出汇水区范围线，近似求出汇水 面积的形心c，垂直主河沟作一直线，交汇水区边界的a，b 两点，取此两点间距离即为汇水区平均宽度 B 。确定系数 降雨不均匀系数。
二、计算公式 1 交通部公路科研所推理公式
QP 0.278 (
SP
北方：
南方：
K3 ( K4 (
L
n
)A
IZ L IZ
) 1 ) S
2
3 P
K 3K 4 ,1 , 2 , 3 见附表3--4
暴雨递减系数n ：附表3—1 附表3—1 注 τ< 1小时，用n1 τ= 1——6小时，用n2 τ= 6——24小时，用n3
三、径流形成法计算公式 （两类公式） 经验公式： 根据实践经验建立径流流量与径流因 素函数关系的公式。 成因推理公式： 根据径流形成的因素和条件，通 过分析、推理而建立的径流流量与径流因素函数关 系的公式。 主要适用于汇水面积F≤30平方公里的的小流域。 1 径流成因简化公式 公路科学研究所提出的简化公式：
4)土壤类属调查（六类） 根据各地区农林部门的 10万～50万分之一区域性土壤 图确定土壤名称； 实地测定汇水区有代表性的 土壤含砂率，由附表3— —9确定。 5)汇水区地表特征与植被情况调查
第四章 小桥涵水文计算
第一节 小流域水文计算概要 小流域：指汇水面积小于100平方公里的流域。 一、特征： 1 洪水暴涨暴落； 2 缺少观测资料； 3 流量小，历时短； 4 暴雨是形成洪峰流量的主要原因。
汇水面积小，洪峰流量淹没范围小，洪水历时短，没 有水文观测资料，难以找到一种普遍适用于全国的计算 方法和公式。 通常采用的方法有：暴雨推理法、径流形成法、形态调 查法、直接类比法以及暴雨推理法。
3 . 汇水区面积、主河沟长度、主河沟坡度
1) 汇水区面积
(1)利用1／50000地形图求算 (2)实测 (3)实测与估算相结合的方法 假定汇水区面积为矩形，在汇水区范围内选择有代 表性的 河沟平均横断面 和 纵断面。
实测平均断面宽度B和平均长度L ，
5
2)主河沟平均坡度（确定地貌系数ψ ）附表3-
（1） 当有地形图可利用时，根据等高地形图 作出构造物至分分水岭沿河沟的纵断面图，然后依 其 等面积切割 的坡度即主河沟平均坡度 。
（2）当无地形图可利用时，当主河沟长度大于 500米，以河沟形成处与桥涵处高差除以其水平距 离。
3汇水面积的形心c，垂直主河沟作一直线， 交汇水区边界的a，b两点，取此两点间距离即 为汇水区平均宽度B。 确定系数降雨不均匀系数。
例
甘肃某公路的石沟桥，石沟属黄河流域 关川河支流，汇水面积A=89km2，主河 沟长L=21.32km，主河沟平均坡度 IZ=16‰，河床为沙砾夹卵石，两岸为粉 质垩粘土，地表为黄土，划为Ⅲ类土， 地处丘陵区，该小桥无实测流量资料， 用暴雨推理公式和经验公式推求QP=2%=？
第三节
径流形成法
一、径流的形成 从分析汇水区形成和影响地面径流的因素(如： 暴雨强度、汇水面积、土壤类型、地形等)着 手，建立这些因素与设计流量的函数关系，求 得设计流量的方法。 二、影响径流流量的因素 1) 暴雨特征 降雨强度、降雨历时、降雨范围 以及降雨的均匀性等 2) 汇水区特征 (1) 汇水区面积的大小及形状 （2）汇水区地表（植被，土壤） (3) 汇水区地形（河沟纵坡，横坡） (4) 其它因素 （湖泊）