(修订版)沁河特大桥水文计算书 -要点

第二章水文计算
把已有流量资料（从1895年开始），按大小递减顺序排列，见表2-1，并计算经验频率,采用不连续系列计算的第一种方法。

表格1
（一）、确定经验频率以后，目估绘出经验频率曲线.
然后采用三点适线法绘制理论频率曲线。

在经验频率曲线上，以频率P
1-2-3
=5-50-95%，读取三点的流量值：
Q
1=3640m3/s, Q
2
=500m3/s, Q
3
=32m3/s
由S=
3
12
2
3
1
Q
Q Q
Q Q
-⨯
-
+
=
32
3640500
2
32 3640
-⨯
-
+
=0.741 由S=0.741，
得C
S =2.7,取C
s
=2.85
由C
S =2.85，P
1-2-3
=5-50-95%，得：φ
1
=2.01，φ
2=-0.385，φ
3
=-0.7，
Q=
3
1
1
3
3
1
φ
φ
φ
φ
-
⨯
-
⨯Q
Q
=
7.0
01
.2
3640
7.0
32
01
.2
+
⨯
+
⨯
=964m3/s,
C V=
1
3
3
1
3
1
Q
Q
Q
Q
⨯
-
⨯
-
φ
φ
=
3640
710
.0
32
01
.2
32
3640
⨯
+
⨯
-=1.381，
取Q =1068,
由Q P =（φ×C V +1）×Q 计算如表2-2
表2-2
取Q S =6953立方米/秒。

(二)武陟站到桥位处暴雨径流计算
由地形图上勾绘出武陟水文站到桥位处的汇水面积，由于沁河属于地面河，大堤两边均低于大堤内，故汇水面积只有大堤内，F=21平方公里。

由《河南省中小流域设计暴雨图集》中的《河南省百年一遇（P=1%）年最大1小时点雨量图》（图15）上查得汇水面积处设计雨力S P =120毫米/小时。

由地形图上量得干流长度L=15.5公里; 洪水比降为j=0.0003， θ=
4
/13/1F
j L
⨯=4/13/1210003.05.15⨯=108.161 由《河南省中小流域设计暴雨图集》中图26-《推理公式汇流参数地区θ∽m 综合关系图》查得：m=3.3(从《河南省山丘区水文分区图》中查得桥位处
属于Ⅺ区，因θ大于100，故采用θ等于100的m 值). 则：洪峰汇流时间τ=0.278×m
=0.278×
3
.3161
.108=9.112(小时) 由《河南省中小流域设计暴雨图集》中P 5《μ值分区数值表》查得：平均入渗率μ=5
由规范7.3.3-1公式Q P =0.278×（S P /τ-μ）×F 得：
Q P =0.278×（120/9.112-5）×21=48(m 3/s) 所以，设计流量 Q P =6953+48=7001(m 3/s)。

第三章 桥孔径计算
用电子表格计算。

计算出设计流量Q P =7001时对应的各种数据。

表格2 计算说明：
⑴应用公式
1、河滩部分
h t =
t
t B w , V t =m t
3
2t h 2
1i
,
Q t =w t V t 。

w t ---------------河滩过水面积
B t ---------------河滩水面宽度 h t ---------------河滩平均水深 V t ---------------河滩平均流速
Q t ---------------河滩总流量 i ---------------水面比降
2、河槽部分
h c =
c
c B w , V c =m c
3
2c h 2
1i
,
Q c =w c V c 。

W c ---------------河槽过水面积
B c ---------------河槽水面宽度 H c ---------------河槽平均水深 V c ---------------河槽平均流速 Q c ---------------河槽总流量
3、全断面总流量 Q =Q c +Q t
4、全断面平均流速
V 0=
w
Q
⑵计算方法
知道洪水流量，根据反算法推算相应的洪水位。

根据桥位处的情况，东滩宽636.1米，m t =22,西滩宽546.5米，m t =22,河槽宽90米，m c =40,比降取i=0.0003,计算结果见表3-1。

用次稳定河段单宽流量公式：
c q =
C
C B Q =901758=19.53(m 3/(s.m)) c h =
C
C B w =9035.667=7.415(m)
系数K 1采用0.92，则： β=K 1(
c
c h B )0.06= 0.92(415.790)0.06=1.069
L j =
c s q Q β=53
.19069.17001
⨯=335.39(m) 2、用过水面积计算：
初步拟定，上部构造40mT 梁，选用标准跨径l=40m ，柱宽 1.6m ，设计流速采用天然河槽流速，即V s = V c 。

冲刷系数采用P=1.2， 则μ=1-0.375×
j
s L V =1-0.375×6.14063.2-=0.974，
λ=b/l=1.6/40=0.04 W q =
s S pv Q )1λμ-（=63
.22.1)04.01(974.07001⨯⨯-⨯=2371.7(m 2
)
参照桥位处的河流横断面和现场勘察的意见，确定将东岸桥台置于桩号K55+481.77处，采用31孔40m ，则另一桥台缘位于K56+721.23处。

根据桥位处断面图计算，桥下实有的主过水面积为5743.07m 2，大于W q 。

第四章 标高计算
1） 壅水高度：
① 河滩路堤阻断的过水面积： w t n =5822.82-5743.07=79.75(m 2),
河滩的断面的平均流速：V t =
2
.103.1+=1.015(m/s) 则河滩路堤阻断流量为：
Q t h = w t n ×V t =79.75×1.015=80.95m 3
/s.
s
tn Q Q =700195
.80=1.16%
查表4-4( 见附表)选用η=0.05。

采用V c h =V 0=1.20m/s
按表4-5（见附表）V q =V c =2.63m/s
△z =η×( v q 2-v c h 2)=0.05×(2.632
-1.202
)=0.274(m)
桥下壅水高度取△z ’=△z/2=0.137(m) ②壅水曲线的长度可按下列近似公式估算 L y =
j
Z
∆2 式中，L y 为用水曲线全长；△z 为壅水曲线最大高度；j 为桥址河
段天然水流比降。

Ly=
0003
.0274
.02⨯=1826(m)
故，壅水影响范围可定为1826m.
最大壅水断面以上壅水区内沿程壅水高度可采用下式计算：
△ z i =(1-
Z
jl ∆2)2
△z 式中，△z i 为计算断面壅水高度；l 为距最大壅水处距离（m ）
将有关数值代入计算桥上游沿程水位壅高值见表
4-1。

2） 波浪高度：
桥位河段基本顺直，桥位上游约 3.5km 处为河湾，讯期约为七、八级风，考虑不利情况，采用计算浪程
D=2000m ，平均水深h =5.5m ，风速V w =19m/s
W V h
g 2=2195.58.9⨯=0.149， 0.7⨯（w V h g 2
）0.7=0.185 w V gD 2=21920008.9⨯=54.294， 0.0018（w V gD 2
）0.45=0.011 w V g 2=2
19
8
.9=0.027 H L l %=2.3⨯027
.0185.013.0011.0185.013.0⎭⎬
⎫
⎩⎨⎧th th th =0.861（m ） 3)淤高计算
根据入河口处淤积情况的调查，每年淤积厚度约为2厘米，故H y =0.02x50=1(m) 3)计算水位
本河段无流冰、流木和较大的漂浮物，其它引起水位升高的因素均可略去。

H j = H s +∑Δ
H
=103.784+0.137+2/3x0.861+1=105.495(m)
4)计算桥面标高：
本河段不通航，采用桥下净空高度Δh j =0.5m,桥梁建筑高度Δh D =2.30m,桥面铺装Δh Z =0.14m.
H q m =H j +Δ
h j +Δh D +ΔH z
=105.495+0.5+2.30+0.14=108.435(m).
桥面标高取108.486m 。

沁河东岸大堤的标高为105.9，西岸大堤的标高为104.7，
第五章 冲刷计算
（1） 河槽一般冲刷 ①按64-1修正式计算：
已知设计流量Q S =7001m 3/s ，设计水位H S =103.784,相应的W C =667.35,V C =2.63m 3/s,桥台前缘桩号为K55+481.77和K56+721.23，河槽与河滩的分界桩号为K56+103和K56+193,粗糙系数分别为：m c =40,m t =22.
河槽部分的桥孔长度：L c =193-103=90(m) 桥孔净长：L c j =90-2×1.6=86.8m(墩宽1.6m)
W c =667.35(m 2),c h =
c
c L W = 9035.667=7.42(m)
C C =
n
1R 1/6
=m c c h 1/6=40×7.421/6=55.857(m 1/2/s) 河滩部分的桥孔长度为:
L t =(1103-481.77)+(721.23-193)=1149.46(m), 桥下河滩部分的过水面积为: W t =5822.82-667.35=5155.47 (m 2)
t h =
t
t
L W = 46.114947.5155=4.49(m)
C t =
n
1R 1/6
=m t t h 1/6=22×4.491/6=28.252(m 1/2/s) 按公式（5-15）计算单宽流量集中系数A 。

根据桥位断面，滩水位取H=99.109m ，相应的水面宽度为B=88.4m ，相应的过水面积W=247.38m 2，则：
H =
B
w =4.8838.247=2.798（m ） A=（
H
B ）0.15=（798.24.88）0.15=1.199
由桥位断面可知，
河槽最大水深h m a x =103.784-94.612=9.172（m ）， 且μ=0.97
min d =
100
∑i
i
p
d
=
100
005
.07.9074.05.81.08.6625.05.145.05.0⨯+⨯+⨯+⨯+⨯
=0.112(mm)
max d =
100
∑i
i
p
d
=
100
074
.07.91.05.825.08.665.05.1415.0⨯+⨯+⨯+⨯+⨯
=0.260(mm)
取d =0.15（mm ）
ρ=2.72Kg/m 2
, 查得E=0.66
h p =5
361
3
5
ˆ
max )(⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡d E h h L Q A c cj qc μ=53
613515.066.0)42.7172.9(8.8697.01733199.1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣
⎡⨯⨯=13.144(m) ②按64-2式计算:
已知Q c =1758m 3/s,由桥位断面可知B C =90m,所以 Q 1=Q C =1758m, B 1=B C =90m 。

按河槽不可能扩宽考虑，则Q 2=Q q c =1733m, B 2=B C =90m
平滩水位（H=99.109m ）时，由桥位断面得 H m a x =99.109-94.612=4.497(m).
K=1+0.02lg
d
H H max =1+0.02lg
15
.0798.2497
.4⨯=1.036
已知λ=0.04, d 95=0.5.
95
max d h =5.0172
.9=18344, 查表5-3（见附表）得m 1=0.243.
h p =K
m a x
1
321
1
412)1(h B B Q Q A m m ⎥
⎦⎤⎢⎣
⎡-⎪
⎪⎭⎫
⎝
⎛λμ=1.036x
172.990)04.01(97.090
175********.1243
.03243
.04⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⨯-⨯⎪
⎭
⎫ ⎝⎛
⨯⨯⨯
=11.776(m)
（2）河滩的一般冲刷：
按河槽不扩宽考虑，Q q t =Q S -Q C =7001-1733=5268m 3/s L t j =L t -(31-2)×1.6=1149.46-46.4=1103.06(m) 河滩最大水深：h t m a x =103.784-98.161=5.623(m). 并根据河滩土质，查表5-2(见附表)得：61
d V Db
=0.65
H p =[6
35
m a x d V h h L Q ab t t t qt J ）（μ]76=[65.049.4623.506.110397.0526835）（⨯]76=7.832（m ） （4）桥台倾斜冲刷：
东岸桥台前缘(K55+481.77)，水深h=3.6m
h p ’=P[(h m a x -h)m a x h h
+h]
=1.2×[(9.172-3.6)×172
.96.3+3.6]=6.944(m) 西岸桥台前缘(K56+721.23)，水深h=4.1m
h p ’=P[(h m a x -h)m a x h h
+h]
=1.2×[(9.172-4.1)×172
.91.4+4.1]=7.641(m) （5）65-1公式计算河槽中桥墩的局部冲刷：
V Z =32max 41
21
1⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡-c h h B B ）（λμV c =3241
42.7172.99004.0197.090⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯）（×2.63=3.085(m/s) 结合实际情况分析，可以采用V=V z =3.085m/s, h=h p =13.144m, d =0. 15mm.
查表5-5,V 0=0.54m/s, 查表5-6,V 0’=0.13m/s, V 0 > V 0’应采用公式(5-31)计算.根据下部构造形式. 查表5-4,采用K ξ=1, B=1.6m.
K η1= (4.016.2+19.011.0)1/2=(4.015.016.2+19.015.011.0)1/2=2.942 n 1=15.02.001
d V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=15.015.02.054.0085.31⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=0.769
h b =K ζ1 K η1B 0.6(V 0-V 0’)(V/V 0)n1
=1x2.942x1.60.6x(0.54-0.13)x(3.085/0.54)0.786=6.113(m)
（6）65-2公式计算河槽中桥墩的局部冲刷：
由以上计算知：V=3.085m/s, h=h p =13.144(m) ;
V 0=0.28(d +0.7)0.5=0.28x(0. 15+0.7)0.5=0.258(m/s) V 0’=0.12x(d +0.5)0.55=0.12x(0. 15+0.5)0.55=0.095(m/s)
K η2=
2.2002
3.0d +0.375d 0.24 =0.0023/0. 152.2+0.375x0. 150.24=0.387
n 2=V V lg 19.023.001
+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=15.0lg 19.023.0258.0085.31+⎪⎭⎫ ⎝⎛=0.833
V >V 0
H b =K ξK η2B 0.6h 0.15(0'
0V V V -)n2 =1.0x0.387x1.60.6x13.1440.15x(258
.0095.0085.3-)0.833=5.819(m); 取65-1公式计算的结果。

冲刷取值：
主河槽：一般冲刷为13.144m,局部冲刷为 6.113 m. 河滩: 一般冲刷为7.832m,局部冲刷为 6.113 m. 东台:倾斜冲刷为 6.944 m.
西台: 倾斜冲刷为7.641m.
冲止标高:
主河槽:103.784-13.144-6.113=84.527 m.
河滩: 103.784-7.832-6.113=89.839 m.
东台: 103.784-6.944=96.840 m.
西台: 103.784-7.641=96.143 m.
冲去沙层厚度:
主河槽:13.114+6.113-9.172=10.085 m.
河滩: 7.832+6.113-5.623=8.322 m.
东台:6.944-3.6=3.344 m.
西台:7.641-4.1=3.541 m.
第六章设计采用值
根据以上计算的结果，采用以下数值：
设计流量：Q=7001m/s
设计水位：H S=103.784m
桥面标高：H q m=108.486m
冲止标高：主河槽:82.586 m，河滩: 89.839 m，
东台: 96.840 m，西台: 96.143 m。