桥涵水文——(1)

桥涵水文课程论文专业土木工程年级 2011级班次土木一班姓名徐智兴学号 0029指导教师云霞成绩西南大学工程技术学院一、河流简介滹沱河，发源于省繁峙县，流经、两省，共有256条河流前后汇入，全长513.3公里，流域面积46000平方公里。

滹沱河属海河流域子牙河水系，东穿太行山脉流入市平山，在平山县城北有支流冶河汇入，横穿市北郊，在市境全长206.6km。

流经代县、原平县及忻定盆地，自东治镇以下转入太行坡，在盂县活川口下游进入省平山县，经岗南、黄壁庄水库，在市穿京广铁路、107国道、京深高速，经正定。

无极、晋县、深泽、安平，在饶阳县大齐村进入泛区，至献县枢纽与滏阳河及滏阳新河汇流入子牙河。

干流总长588km，总流域面积24774km2，其区面积23491km2，平原面积1283km2。

鹿泉、藁城、新乐、晋州、无极、深泽等都处于其出山口的冲击扇的扇面之上。

再向东于深泽县出市域，于献县臧家桥与滏阳河汇流，后称于牙河，再入渤海。

滹沱河岔河段子牙河水系1、滹沱河的地理环境和作用（l）滹沱河是海河的三大支流之一，承担海河水系水源保护功能，并在海河水系水资源供求和水污染防治中占有举足轻重的地位。

（2）是地下水的主要采集点。

（3）曾经是阻挡北方沙尘的屏障。

2、滹沱河的地貌以及地质条件滹沱河市区段河谷宽阔，河曲发育，多浅滩。

主要分以下几段：黄壁庄水库坝下至邵同河段河谷宽度740～3600m，高程90～115m，河床宽度150～1100m，纵向坡度15%～6％。

，堆积物主要为近代堆积含砾中粗砂及中细砂，上部一般为全新统、上更新统，下部一般为中更新统、一厂更新统。

邵同村至正定大桥河段河谷宽度2000～4000m，高程70～90m，河床宽度150～750m。

3、水文断面的选择：本次调查区段为邵同村至正定大桥河段，即市正定区河段，当地称该区段水流为岔河。

叉河河流下部岩性以全新统新近堆积粉细沙为主，局部夹有中粗沙，主体结构松散，孔隙比一般在0.78～1.04围。

水文断面选择临近滹沱河大桥的地段，该水文断面河流顺直，断面宽阔、规则，有平顺的人工堤防，河底平顺。

对照天然河道洪水粗糙系数表，粗糙系数取1/n=55，根据小觉水文站相关水文资料确定洪水比降为8.6%。

二、水文资料搜集本次分析计算收集到 1985 年至 2005 年共20年实测洪水系列资料。

该资料为水文局分局小觉水文站观测资料。

据调查，该区段曾在1996年、2002年发生特大洪水，为稳定河段。

该期间，实测最大洪峰流量为：2750 m3/s(1996 年)，20 年平均洪峰流量为1308m3/s 。

下表为搜集到的小觉水文站20年的年最大流量观测资料：三、水文统计和相关计算 1、经验频率曲线：按年份顺序排列 按流量从大到小排列经验频率年份 洪峰流量（m³∕s ） 序号 年份 洪峰流量（m ³∕s ） %1001⨯+=n mP 1985 1540 1 1996 2750 4.5 1986 980 2 2002 23909.1 1987 1090 3 1989 1860 13.6 1988 1050 4 1998 1740 18.2 1989 1860 5 1985 1540 22.7 1990 1140 6 2003 1520 27.3 1991 790 7 1992 1270 31.8 1992 1270 8 2000 1260 36.4 1993 762 9 1995 1210 40.9 1994 1050 10 1997 1200 45.5 1995 1210 11 1990 1140 50.0 1996 2750 12 1987 1090 54.5 1997 1200 13 1988 1050 59.1 1998 1740 14 1994 1050 63.6 1999 883 15 1986 980 68.2 2000 1260 16 1999 883 72.7 2001 408 17 2005 794 77.3 2002 2390 18 1991 790 81.8 2003 1520 19 1993 762 86.4 2004 483 20 2004 483 90.9 2005 794 21 2001 408 95.5 总计26170--26170-QQK i i=根据维泊尔公式 %1001⨯+=n mP 计算得到统计系列中第m 项随机变量的经验频率，如上表。

并以经验频率为横坐标、水文观测值年最大洪峰力量为纵坐标绘制经验频率曲线如下：2、统计参数模比系数：其中 i Q 为统计系列中的任一年最大流值，n 为流量观测的总年数：ini Q n Q ∑==11 计算得Q=1308.5 m ³∕s ，iK 如下表所示按年份顺序排列 按流量从大到小排列模比系数 经验频率变差系数 ：224.01-20253.41112==--=∑=n K C ni i V）（ 偏差系数：131.1224.03-20216.0)3()1(3331s =⨯=--=∑=）（v ni iC n KC3、理论频率曲线：年份 洪峰流量（m ³∕s ） 序号 年份 洪峰流量（m ³∕s ） Ki 21)-(Ki31-Ki ）（ %1001⨯+=n mP 1985 1540 1 1996 2750 2.21 1.457 1.77 4.5 1986 980 2 2002 2390 1.92 0.843 0.77 9.1 1987 1090 3 1989 1860 1.49 0.243 0.24 13.6 1988 1050 4 1998 1740 1.40 0.157 0.064 18.2 1989 1860 5 1985 1540 1.24 0.056 0.013 22.7 1990 1140 6 2003 1520 1.22 0.048 0.011 27.3 1991 790 7 1992 1270 1.02 0.000 0.000 31.8 1992 1270 8 2000 1260 1.01 0.000 0.000 36.4 1993 762 9 1995 1210 0.97 0.001 0.000 40.9 1994 1050 10 1997 1200 0.96 0.001 0.000 45.5 1995 1210 11 1990 1140 0.91 0.007 0.000 50.0 1996 2750 12 1987 1090 0.87 0.016 0.000 54.5 1997 1200 13 1988 1050 0.84 0.025 0.000 59.1 1998 1740 14 1994 1050 0.84 0.025 0.000 63.6 1999 883 15 1986 980 0.79 0.046 0.000 68.2 2000 1260 16 1999 883 0.71 0.085 -0.024 72.7 2001 408 17 2005 794 0.64 0.132 -0.047 77.3 2002 2390 18 1991 790 0.63 0.134 -0.051 81.8 2003 1520 19 1993 762 0.61 0.151 -0.059 86.4 2004 483 20 2004 483 0.39 0.375 -0.227 90.9 2005 794 21 2001 408 0.33 0.452 -0.301 95.5总计26170 26170 21.00 4.2530.216--频率曲线分布函数：XK X X P p ·)1Φ·C (V =+=年最大流量：QK Q C Q P V P ·)1(=+Φ=离均系数：P=5% Φ=1.89 ; P=10% Φ=1.34 ; P=20% Φ=0.74; P=50% Φ=﹣0.18; P=75% Φ=﹣0.74; P=90% Φ=﹣1.10; P=95% Φ=﹣1.28=%5Q (1.89×0.224+1)×1308.5 = 1862.47 （m ³∕s ）%10Q = (1.34×0.224+1)×1308.5 = 1701.26 （m ³∕s ）=%20Q (0.74×0.224+1)×1308.5 = 1525.40 （m ³∕s ）=%50Q (﹣0.18×0.224+1)×1308.5 = 1255.74 （m ³∕s) =%75Q (﹣0.74×0.224+1)×1308.5 = 1091.60 （m ³∕s ） =%90Q (﹣1.10×0.224+1)×1308.5 = 986.86 （m ³∕s ） =%95Q (﹣1.28×0.224+1)×1308.5 = 933.33 （m ³∕s ）从频率曲线图中可以看出: 经验点据整体上基本连续, 未出现异常, 处于难以区分的同一个点带之中, 并大体上符合 P- Ⅲ型分布。

因此, 适当修正处理后, 计算结果可以满足要求。

四、设计洪水流量1、根据流量观测资料推算设计流量：1） 上面已经应用矩法公式算得：Q =1308.5 m ³∕s ， 224.0 V C接着分别取不同的m 值，用适线法确定统计参数S C ,2）由表4-2-2和4-4-3，分别查得Cv、Cs/Cv的值，如下表，算得Kp、Qp 值，表格如下：不同频率洪峰流量表(单位：m³∕s)特征参数均值Cv Cs/Cv1308.5 0.92 3洪峰频率ΦKp Qp1% 3.970 4.652 60882% 3.110 3.861 50525% 2.010 2.849 372810% 1.210 2.113 276520% 0.460 1.423 186250% -0.380 0.650 85175% -0.640 0.411 53890% -0.702 0.354 46395% -0.710 0.347 45499% -0.714 0.343 449用Exel表格得到PearsonⅢ曲线图如下根据PearsonⅢ曲线图可以读取任何频率P（%）时的流量Qp值。

断面洪水流量(单位：m³∕s)特征参数均值Cv Cs/Cv1308.5 0.92 3设计洪水频率Sp(%) ΦKp Qp 2% 3.110 3.861 50525% 2.010 2.849 372810% 1.210 2.113 276520% 0.460 1.423 1862水文断面平均流速：资料表明滹沱河在正定铁路桥区段的水深在8~20米围，宽度最宽可达415.5，过水断面的平均水深为23.6m，宽度为187.4m，属于宽浅河流段水面宽度大于10倍断面平均水深，故取h=R=187.4m根据才--满宁公式有：21321ihnV=计算得2132%6.86.23551）（=V=2.5 (m/s)计算得到设计水位，整理如下表：岔河段各设计频率洪水水位计算表断面设计水位备注p=2% p=5% p=10% p=20%正定滹沱河大桥西101.01 100.82 100.55 100.34 岔河东五、桥孔径计算1、最小桥孔净长度： 设计洪水频率为2%，对于无明显河槽的河段： 30..024.031%2%j)11(07.16Q QC C L V P V Φ+Φ+=将各个数据代入上式计算得： =%2L 10.45 m2、桥面高程计算：D j S h h h H H ∆+∆+∆+=∑min其中，05.0200205.1])216[(5.0h gh h h -+=∆∑υ=0.5*[（23.6²+16*0.175²）5.0]-0.5*187.4=0.65 mmHs=101.01 mD h ∆=2.4 m ； =∆j h 0.5 m故，min H =101.01+0.00065+0.5+2.4=103.911 m六、桥墩和桥台冲刷计算1、桥孔上部结构采用四孔预应力钢筋混凝土箱型梁，双柱式桥墩，钢筋混凝土灌注桩桩基础，桩径1.4m ，墩柱直径1.6m 。