桥涵水文计算2014-8-29

（2）综合单位线法 ①流域地理特征参数 经计算，拟建桥梁桥位处河段上游流域集雨面积共为 25.06km2， 其中黄山水库集雨面积为 10.52km2， 黄山水库设置开敞式实用堰溢洪 道， 最大下泄量为 165m3/s； 余集雨面积为 F=14.54km2； 河长 L=6.5km； 河床平均坡降 J=0.015。则集水区域特征参数θ =
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Sp − f）F τn p
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τ=
0.278L mJ1/3 Q m
1/4
式中：Qm——洪峰流量（m3/s） ； Sp——设计暴雨力（mm/h） ； F——集雨面积（km2） ； τ——汇流历时（h） ； θ——集水区域特征参数； m——汇流参数。 （4）计算结果选择 推理公式与时段单位线法推算的各种频率洪峰流量相差均在 20% 以内。从方法的理论推导上看，时段单位线的理论推导较为严密，较 能反映工程所在河流的洪水特点及其过程的变化，精度较高。故推荐 时段单位线计算成果作为设计洪水成果。 工程所在河段计算成果汇总 见表 3。
表 5 流域单位线要素表 面积 F (km2) 39.85 河长 L (km) 7.11 坡降 J (%) 1.38 θ= L J1/3 m1 (h) 2.31 t (h) 1
29.64
⑤ 设计洪水过程 根据《广东省暴雨径流查算图表使用手册》 ，本工程应采用海南 区产流参数 F=39.85km2<100km2，平均后损率 f=5mm/h，三天平均损 失率 f3 天＝2.9mm/h，计算得逐时净雨过程。 工程采用广东省综合单位线Ⅰ号无因次单位线 ui～xi，相应的单 位线一阶原点矩νui 与其上涨历时t p 的比值 K=1.595。根据产流计算所 得的逐时净雨过程及时段单位线进行汇流计算， 即可获得流域设计洪 水过程。 ⑥ 设计洪水过程及洪量计算 根据产流计算所得的逐时净雨过程及时段单位线进行汇流计算，
（2）综合单位线法 ①流域地理特征参数 经计算， 拟建桥梁桥位处河段上游流域集雨面积为 F=39.85km2； 河长 L=7.11km ；河床平均坡降 J=0.0138 。则集水区域特征参数 θ=
L J 1/3
=29.64，单位线滞时 m1=2.31 小时。
② 设计面雨量计算 查《广东省暴雨径流查算图表》 ，工程集雨区域位于分区示意图 中的海南岛的Ⅺ2 分区，暴雨参数采用：海南岛设计雨型，暴雨高区 的 α～t～F，海南区产流参数，综合单位线滞时 m1～θ 关系图中的 D 线。根据工程集雨面积及流域特性，本项目工程综合单位线法适宜计 算时段△t 采用 1 小时。
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即可获得流域设计洪水过程，设计洪量相应于 H24，用下式（4-1）计 算，H72 面雨量用同样方法计算： 式（4-1） ：
24
W24 = 0.1
i=1
H净 F
式中：W24——24 小时洪量（万 m3） ； H 净——时段净雨（mm） ； F——流域面积（km2） 。 （3）推理公式法 根据推理公式法 （1988 年修订） 汇流参数 m～θ 关系图查得 m=0.7， 以计算所得的点面雨量及有关参数，联解式（ 4-2）及（4-3） ，经计 算，推理公式法计算设计洪峰流量成果。 式（4-2） ： Q m = 0.278（ 式（4-3） ： τ= 0.278L mJ1/3 Q m
4.2 河道大断面计算
4.2.1 K10+770 桥位处大断面计算
依据拟建桥位处河道大断面实际， 把河道划分为主漕区和左滩区， 河道主漕区为沙质组成，床面较平整，河段顺直，断面规整，水流通 畅，两侧岸壁上为土质，形状较整齐，主漕糙率取 0.025；左滩床质 为土沙质，种有农作物和稀疏树林，糙率取 0.05，河道比降为 0.0015 （桥位处） 。
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4.1 桥梁设计洪水推求
4.1.1 K10+770 桥位处设计洪水位推求
拟建桥位处设计洪水采用《广东省水文图集》 （1991 年）暴雨等 值线法推算，用综合单位线和推理公式（1988 年修订）两种方法计 算设计洪水，以两种方法计算成果相互比较选用。 （1）设计点雨量 根据年最大 1 小时、 6 小时、 24 小时以及 72 小时点暴雨参数 （均 值、Cv ）等值线图,查得集水区域中心点的各历时点雨量均值Ht 和变 差系数Cvt ，按Cs = 3.5Cv 求得流域设计点雨量，设计点雨量结果见表 1。
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单位线滞时 m1=2.31 小时，故频率暴雨按 72 小时、24 小时、6 小时、1 小时四段控制，参考表 4，进行点面雨量计算。 ③ 雨型及时程分配 采用全省统一的 24h 雨型，进行时段单位线汇流计算，其最大 6h 雨量段，根据分区最大 24 小时设计雨型暴雨时程分配表，按百分 比进行雨量分配，逐时扣除不同历时的损失率������后得到时段净雨量。 ④ 时段单位线及汇流计算 根据流域特征参数，依据 1991 年《广东省暴雨径流查算图表使 用手册》求得流域的单位线要素，见表 5。
表 2 流域单位线要素表 面积 F (km ) 14.54
2
河长 L (km) 6.5
坡降 J (%) 1.50
θ=
L J1/3
m1 (h) 2.24
t (h) 0.5
26.36
⑤ 设计洪水过程 根据《广东省暴雨径流查算图表使用手册》 ，本工程应采用海南 区产流参数 F=14.54km2<100km2，平均后损率 f=5mm/h，三天平均损
L J 1/3
=26.36，单位线
滞时 m1=2.24 小时。为了计算方便，先按集雨面积 F=14.54km2 进行
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洪水过程线推求，得到的结果再加上黄山水库最大下泄量。 ② 设计面雨量计算 查《广东省暴雨径流查算图表》 ，工程集雨区域位于分区示意图 中的海南岛的Ⅺ2 分区，暴雨参数采用：海南岛设计雨型，暴雨高区 的 α～t～F，海南区产流参数，综合单位线滞时 m1～θ 关系图中的 D 线。根据工程集雨面积Biblioteka Baidu流域特性，本项目工程综合单位线法适宜计 算时段△t 采用 1 小时。 单位线滞时 m1=2.66 小时，故频率暴雨按 72 小时、24 小时、6 小时、1 小时四段控制，参考表 1，进行点面雨量计算。 ③ 雨型及时程分配 采用全省统一的 24h 雨型，进行时段单位线汇流计算，其最大 6h 雨量段，根据分区最大 24 小时设计雨型暴雨时程分配表，按百分 比进行雨量分配，逐时扣除不同历时的损失率f后得到时段净雨量。 ④ 时段单位线及汇流计算 根据流域特征参数，依据 1991 年《广东省暴雨径流查算图表使 用手册》求得流域的单位线要素，见表 2。
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图 1 桥位处大断面划分图
桥位处河道大断面水力要素计算起算高程为 18.00m， 间距 0.05m， 桥位处河道大断面 H～Q 关系计算结果见下表 7 示。
最后， 依据黄山水库溢洪道最大下泄量为 165m3/s， 得到 K10+781 桥位处 P=1%洪峰流量为 286.9+165=451.9m3/s。
4.1.2 K17+250 桥位处设计洪水位推求
拟建桥位处设计洪水采用《广东省水文图集》 （1991 年）暴雨等
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表 4 设计点雨量成果表 历时 （h） 1 6 24 72 参 Ht 63 135 230 330 Cvt 0.35 0.45 0.50 0.45 数 Cs/Cv 3.5 3.5 3.5 3.5 1 132.9 340.2 630.2 831.6 频率(%)与雨量(mm) 2 10/3 121.1 112.4 303.8 276.8 556.6 501.4 742.5 676.5 4 105.2 254.1 457.2 621.1
表 3 典型洪水计算成果汇总表 计算方法 项目 综合单位线 Qm(m3/s) 推理公式法 Qm(m3/s) 偏差（%） W24(万 m3) K10+770 中桥 P=1% P=2% 286.90 256.40 308.91 272.00 7.12 5.73 740.14 635.77 P=3.33% 233.54 244.47 4.47 558.51 P=5% 215.08 222.34 3.27 496.80
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失率 f3 天＝2.9mm/h，计算得逐时净雨过程。 工程采用广东省综合单位线Ⅰ号无因次单位线 ui～xi，相应的单 位线一阶原点矩νui 与其上涨历时t p 的比值 K=1.595。根据产流计算所 得的逐时净雨过程及时段单位线进行汇流计算， 即可获得流域设计洪 水过程。 ⑥ 设计洪水过程及洪量计算 根据产流计算所得的逐时净雨过程及时段单位线进行汇流计算， 即可获得流域设计洪水过程，设计洪量相应于 H24，用下式（4-1）计 算，H72 面雨量用同样方法计算： 式（4-1） ：
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Sp − f）F τn p
式中：Qm——洪峰流量（m3/s） ； Sp——设计暴雨力（mm/h） ； F——集雨面积（km2） ； τ——汇流历时（h） ； θ——集水区域特征参数；
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m——汇流参数。 （4）计算结果选择 推理公式与时段单位线法推算的各种频率洪峰流量相差均在 20% 以内。从方法的理论推导上看，时段单位线的理论推导较为严密，较 能反映工程所在河流的洪水特点及其过程的变化，精度较高。故推荐 时段单位线计算成果作为设计洪水成果。 工程所在河段计算成果汇总 见表 6。
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值线法推算，用综合单位线和推理公式（1988 年修订）两种方法计 算设计洪水，以两种方法计算成果相互比较选用。 （1）设计点雨量 根据年最大 1 小时、 6 小时、 24 小时以及 72 小时点暴雨参数 （均 值、Cv ）等值线图,查得集水区域中心点的各历时点雨量均值Ht 和变 差系数Cvt ，按Cs = 3.5Cv 求得流域设计点雨量，设计点雨量结果见表 4。
表 1 设计点雨量成果表 历时 （h） 1 6 24 72 参 Ht 63 135 230 330 Cvt 0.35 0.45 0.50 0.45 数 Cs/Cv 3.5 3.5 3.5 3.5 1 132.9 340.2 630.2 831.6 频率(%)与雨量(mm) 2 10/3 121.1 112.4 303.8 276.8 556.6 501.4 742.5 676.5 4 105.2 254.1 457.2 621.1
表 6 典型洪水计算成果汇总表 计算方法 项目 综合单位线 Qm(m3/s) 推理公式法 Qm(m3/s) 偏差（%） W24(万 m3) K17+250 中桥 P=1% P=2% 778.31 695.89 892.36 788.72 12.78 11.77 1998.07 1715.75 P=3.33% 634.20 711.41 10.85 1506.25 P=5% 584.18 648.93 9.98 1337.79
24
W24 = 0.1
i=1
H净 F
式中：W24——24 小时洪量（万 m3） ； H 净——时段净雨（mm） ； F——流域面积（km2） 。 （3）推理公式法 根据推理公式法 （1988 年修订） 汇流参数 m～θ 关系图查得 m=0.7， 以计算所得的点面雨量及有关参数，联解式（ 4-2）及（4-3） ，经计 算，推理公式法计算设计洪峰流量成果。 式（4-2） ： Q m = 0.278（ 式（4-3） ：