第十一章 桥涵设计流量及水位推算

τ = 0.278
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L
ντ
=
0.278L mபைடு நூலகம் Q
1 3 1 4 m
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
②
由①、②联立
τ = τ 0ψ
τ0 =
−( 1 ) 4− n
3 4− n
0.278
1 mJ 3 L

4 4− n
( AF )
1 4− n
L ：主河沟长度（km） τ 0 ：汇流历时参数（h） J ：主河沟平均比降
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§11.2.2 历史洪水流量推算方法
1、确定形态断面：按形态调查所得的河谷断面及洪 水痕迹高程可得,将同次历史洪痕垂直投影于计算 河段中泓线上 2、绘制纵剖面图： 3、测得水面比降J及河底比降i
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§11.2.2 历史洪水流量推算方法
v = C RJ h 4、按谢才公式计算所查洪峰流量： J = f l Q = vA = AC RJ = K J
0 1 2
入渗
降雨
径流 形成
t
3
t
4
H τ = τ ⋅ iτ = Aτ 1− n = f (τ )
hτ max = hR = Hτ − µτ
所以 ψ 2011-1-7
hτ max Hτ − µτ µ n = = = 1 − τ = ψ (τ , µ ) Hτ Hτ A
2）τ>当净雨历时tc hτ max = hR = H tc − µtc hR：产生洪峰时的净雨量 瞬时强度： = dH t = (1 − n) At −n = (1 − n)i it
3、 位于同一河流上、下游的两个水文站（参证站与分析站）， 若两站之间无较大支流汇入，而且两站已有的流量观测资料中， 相同年份的年最大洪峰流量大致成比例关系，则可利用两站对 应的（同一年份）年最大洪峰水位（流量），绘制两站的水位 （流量）关系曲线，进行插补和延长。 4、若上游的两支河流河道均有水文站，可以作为参证站，分析 站位于它们合流后的河道上，则可利用两支流的流量过程线叠 加方法，求算合流后的洪峰流量。 三、资料中有特大值（特大洪水）的处理 1、分别排队法 2、补齐法
A
n µτ 0
=ψ
n 4− n
−ψ
4 4−n
ψ ≤ n时，
A
(1 − n )n =
ψ
n 1− n
3n (1− n )(4 − n )
因 τ未知，故须试算 也可利用上式绘制 ψ −
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n µτ 0
A
− n 专用曲线图解ψ
设计洪峰流量的解算程序框图
见P267
§11.3.2 径流简化公式
Qm = ψ 0 (h − z ) F ⋅ β ⋅ γ ⋅ δ ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ P269
§11 桥涵设计流量及水位推算
§11.1 按实测流量资料推算 §11.1.1设计流量及其工程意义
桥涵及堰坝的建造必须考虑在未来运用期间将面临 的洪水威胁 洪水——流量大、水位高具有一定灾害性的大水， 它 流量大、 流量大 水位高具有一定灾害性的大水， 包括洪峰流量 洪水总量及洪水过程三大要素 洪峰流量、 包括洪峰流量、洪水总量及洪水过程三大要素 设计洪水：按规定频率标准的洪水 设计洪水总量：按规定频率标准确定的洪水总量 按规定频率标准确定的洪水总量 设计洪峰流量：按规定频率标准确定的洪峰流量 设计洪水过程线：按规定频率标准确定的洪水过程线 交通土建及市政建设工程所面临的洪水威胁因不存在 调蓄功能，故工程破坏的主要因素是设计洪峰流量， 调蓄功能，故工程破坏的主要因素是设计洪峰流量，即以 控制。 “峰”控制。
F，L，J 为地形特征参数，可从地形图中求得 A，n 气候特征参数 n 可查水文手册 A 按24小时设计雨力计算 m, µ 为地貌地质特征参数
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1）、H 24 , P , A24, P 及µ值的计算
查等值线图，可得 H 24，C v 24 通常取 C s 24 = 3.5Cv 24 所以
t ψ = n c τ
1 − 4−n τ = τ 0ψ
1− n
瞬时强度
it = (1 − n ) At − n
当it = µ 时，t = tc A tc = (1 − n ) µ
1 n
当 ψ > n 时,
n µτ 0
2、在查考期N1年内，已有a1个洪峰流量大于Qi时
m(Q ≥ Qi ) = a1 + 1
N1 T= a1 + 1
t1
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N
n
t2
t年
§11.2.3历史洪峰流量重现期的确定方法 历史洪峰流量重现期的确定方法
3、若查考期N1内有a2次历史洪水与本次所查得流量Qi 接近，但又无法判断它们的大小时 N1 T= 0.5a 2 + 1 4、若在N1年内有几个查考期N2 ，N3等，且N1> N2> N3 得历史洪峰流量为Q2、Q3， 但不能确认是否为N1 年内最大或排二，则可按各查考期作重现
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§11.1.2 设计洪峰流量或水位的推算方法
设计洪峰流量：桥涵孔径及桥梁墩台冲刷计算的基本依据 设计洪水位：桥面标高、桥头路堤堤顶标高等的设计依据 一、资料的审查
1、一致性 统计计算要求同一系列中的所有资料，必须是同一类 型下产生的 2、代表性 尤其对于容量较小的样本（较短的系列） 3、独立性 彼此有关联的资料不能收入同一系列 4、可靠性 对于水文站观测资料、洪水调查资料、文献考证资料， 都应逐一检查，相互核对，保证每一个数据的可靠性
M i Qi Ki = = M Q
Q M= F
Qi Q1 Q2 = =⋯ ⋯ φ p1C v + 1 φ p 2 C v + 1 φ pi C v + 1
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§11.3 按暴雨资料推算
（多用于100km2左右的小流域）
§11.3.1 推理公式 1、按径流的成因关系洪峰流量的计算公式 ψA Q m = 0 . 278 n F ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ① τ ψ ：洪峰径流系数 A ：24小时设计雨力（mm/h） τ ：流域最大汇流历时（h） 1 1 n ：暴雨衰减指数 4 ν τ = mJ 3 Qm
所以
µ = (1 − n )n
hR = αH 24, P
n 1− n
A n h R
1 1− n
α： h的径流系数 24
见P265
表11 − 3
H 24, P： 24小时降雨量 设计
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3、暴雨洪峰流量表达式
Qm = f (F , L, J , A, n, µ , m )
δ — —湖泊水库调节作用影响折减系数，按附录14查用
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§11.3.3 经验公式
Q = CF
n
C , n − −参数
见表11 − 4
P270
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§11.3.4 桥位断面设计流量和设计水位推算
水文站的设计流量确定后，还须进一步换算成桥 位断面处的流量或水位 1、水文测站，形态断面距桥位断面很近，流域 面积相差小于5%，不必换算 P270 2、水文测站，形态断面与桥位断面的流量相差 小于10%，不必换算
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四、设计流量的推算方法 1、选取样本 2、绘制经验频率曲线 3、绘制理论频率曲线（适线法） 4、计算设计流量 5、审查计算结果
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§11.2 按洪水调查资料推算
§11.2.1 形态调查方法 1、形态调查方法：即实地考察历史上发生过的
洪水位痕迹（简称洪痕），并通过河道地形、纵横 断面、洪痕高程及位置等形态资料的测量，再按水 力学方法推算出历史洪峰流量 ，又称洪水调查方法。
1
Q
2
Q
2）、计算各历史流量Qi的经验频率 m P（Q ≥ Qi） = × 100% N1 + 1 3）、假定Cv,Cs值，利用下式计算合适统计参数
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K i = K pi = φ pi C v + 1
3、缺乏实测资料时设计流量推算方法 1）、经验法：当历史洪峰流量数目较多时，可直接 利用历史洪峰流量经验累积频率曲线推求设计流 量Q p 2）、采用相似参证站的实测平均径流率值 M , Cv ， 使Cs满足： K = K = φ C + 1 i pi pi v 3）、假设Cv，Cs 使下式成立
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T2 (Q ≥ Q2 ) = N 2
T3 (Q ≥ Q3 ) = N 3
§11.2.4 设计洪峰流量的推算方法
1、有长期实测资料的系列 在查考期N1年内所得历史洪峰流量Qi为其中的特 大值时，按有特大值系列的频率分析方法推算 2、只有短期实测资料的系列（n<20年） 1）、由实测系列求出平均流量 Q 及历史洪水流量 的变率 K = Q1 ，K = Q2 ⋯⋯
dt
当it = µ 时，t = tc , 有
µ = it = (1 − n) At c− n
hR = H tc − µtc = At Hτ = Aτ 1− n
1− n c
− µtc = nAt
1− n c
故 ψ = hR = n t c
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1− n
Hτ
τ
= f (τ , µ )
洪水比降资料缺少时，取 J=i 水面宽度/断面平均水深>10时，取R=h 复式断面河道： Q = Ac vc + At vt = Qc + Qt
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§11.2.3 历史洪峰流量重现期的确定方法 1、在查考期N1年内，所得历史洪峰流量Qi为最大时
T (Q ≥ Qi ) = N 1 = T2 − T1 + 1