4-设计洪水流量

设计洪峰流量 设计洪水位
桥梁孔径 墩台冲刷 桥面标高 桥头路堤标高

新规范关于设计洪水频率的另外两条： 1）二级公路的特大桥以及三级、四级公路的大桥， 在水势猛急、河床易于冲刷的情况下，可提高一级 洪水频率验算基础冲刷深度。 2）沿河纵向高架桥和桥头引道的设计洪水频率应 符合《公路工程技术标准》（JTG B01－2003） 路基设计洪水频率的规定。
H：径流厚度。按附录7查用 其中汇流时间，F＜10km2时，t=30min 10km2＜F＜20km2时，t=45min 20km2＜F＜30km2时，t=80min Z： 植物截留及洼蓄径流厚度，按附录10查用 β ：洪水传播影响折减系数，按附录12查用 Φ0：地貌系数，按附录13查用 δ ：湖泊水库调节影响折减系数，按附录14查用
11.2 根据洪水调查资料推算设计流量
形态调查方法：实地考察历史发生过的洪水位痕迹 线，并测量河道纵横断面和洪水位 高程，再按水力学方法推算历史洪 峰流量。 作用：增补资料 设计数据 校核资料

11.2
根据洪水调查资料推算
一、洪水资料的获得
1、洪水调查内容方法 ①河段踏勘： 确定历史洪水痕迹位置和高程（古庙、老屋、 古树，岩壁）
②现场访问： 访问年长者
③河段选择： 无支叉、稳定、洪痕多、靠桥近，两个
④野外测量： 纵横断面，洪水位高程，地形图
⑤摄影论证：
2、洪峰流量的推求
采用谢才—曼宁公式
1 Qm R i n
1 2 3 2
当洪水比降资料缺少时：取J=I 当水面宽大于平均水深10倍：R≈h 当为复式断面时：Q=Qc+Qt
分4步进行： ①暴雨资料选样：可靠性、一致性、代表性 ②推求设计暴雨：利用频率分析法求不同历时指定的设计雨 量及暴雨过程
③推求设计净雨：设计暴雨扣除损失部分，产流计算过程 ④推求设计洪水：对设计净雨进行汇流计算，得出流域出口 断面处的设计洪水
一、暴雨资料的收集、审查和特大暴雨处理
1、暴雨资料收集 水文、气象部门《水文年鉴》、气象月报；网站 2、审查
11.1 根据实测流量资料推算设计流量

具有足够的流量观测资料系列时采用水文统计法。
基本思路:

1.流量系列从大到小排序。 2.点绘经验频率曲线。 3.用适线法给经验频率曲线配适合的理论方程参数。 4.由此可以计算任何频率的流量及设计流量。
11.1 根据流量观测资料推算设计流量
1 有实测年最大流量资料时设计流量的推求
Ψ ：洪峰径流系数

由μ τ
0
n／A
, n 查图11-4可得Ψ
τ : 流域最大汇流历时（h）
τ= τ0 × Ψ-1/4-n
设计流量Qp
A Q 0.278 F m
Q — —设计洪峰流量
— —洪峰流量径流系数
A — —24小时设计雨力
— —汇流时间
F — —流域面积
二、经验公式
(1)资料的可靠性：考证资料精度
(2)资料的一致性：同类型，同条件 (3)资料的代表性：反映实际水文情况

(4)资料的独立性：随机事件（切忌相关）

求矩适线法的步骤：
1. 将实测资料由大到小排列，计算各项的经验频率，在频率 格纸上点绘经验点据（纵坐标为变量的取值，横坐标为对 应的经验频率） 2. 选定水文频率分布线型（一般选用皮尔逊Ⅲ型）。 3. 先采用矩法或三点法估计出频率曲线参数的初估值 Q 、Cv， 而Cs凭经验初选为Cv的倍数。 4. 根据拟定的 Q、Cv和Cs，查附表2或附表3，计算xP值。 以xP为纵坐标，P为横坐标，即可得到频率曲线。将此线画 在绘有经验点据的图上，看与经验点据配合的情况。若不 理想，可通过调整参数（主要调整Cv和Cs），再次进行计 算，重新适线。 5. 最后根据频率曲线与经验点据的配合情况，从中选出一条 与经验点据配合较好的曲线作为采用曲线，相应于该曲线 的参数便看作是总体参数的估值。 6. 求指定频率的水文变量设计值。

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2、水利科学院水文所公式（1958年）
A Q 0.278 m F
Q — —设计洪峰流量
— —洪峰流量径流系数
A — —24小时设计雨力
— —汇流时间
F — —流域面积
A：24小时设计雨力 mm／h
H24,P=KP × H24 =(ΦpCV24+1)
A24,P=H24,P
简化公式：当F＜30km2，且断面相距不远，无明显差别时
Q,p=F20.8 Qp／ F10.8
4 设计水位的推算
低水位：枯水季节的最低水位。 高水位：洪峰季节的最高水位。 设计洪水位：按规定的设计洪水频率计算所得的高水位 (很多情况下是推算水位)，称为设计洪水位。 设计水位：设计洪水位+雍水+浪高等。 通航水位：能保持船舶正常航行时的水位，称为通航水位。 设计水位的推算：绘制Q-H曲线。 设计流量→设计水位→桥涵的孔径计算
T(Q≥Q3)=N1
4,设计洪峰流量的推求
1、有长期实测资料的系列：特大值系列计算 2、有段期实测资料的系列：n＜20 ① 求平均流量Q，变率Ki ② 求经验频率: P(Q≥Qi)=m／(T+1) ③ 假定Cv Cs 使得： Ki=Kpi= φpiCv+1
3 缺乏实测资料系列： ①经验法：直接利用历史洪峰流量经验频率曲线
第十一章 桥涵设计流量及水位推算
11.1 根据实测流量资料推算设计流量 11.2 根据洪水调查资料推算设计流量 11.3 根据暴雨资料推算设计流量

11.1 实测流量资料推算
设计流量：相应于设计洪水频率的洪峰流量(m3/s) 设计水位：桥位计算断面上通过设计流量时相应的 水位(m) 设计流速：设计流量通过时桥位断面的河槽平均流 速(m/s)


②采用相似站的实测流量（平均径流模数M,Cv） 假定Cs，使得： Ki=Kpi= φpiCv+1 ③假定Cv Cs ，使得 Q1／φp1Cv+1 = Q2／φp2Cv+1 =…….. = Qi／φpiCv+1
11.3
根据暴雨资料推算
对于较大洪水：某一频率的暴雨将形成同一频率的洪水
按照暴雨洪水的形成过程，根据暴雨资料推求设计洪水
Qp C F n C、n — —随地区和频率变化的参数、指数 （见表11-4） F — —流域面积
桥位断面设计流量推算
流域面积相差5%，流量相差10%，可不必换算 否则

Q,p=F2nb2mJ 21／4 Qp／ F1nb1mJ 11／4
m: 流域形状系数，一般为1/3 n: 汇水面积指数，大流域n= 1/2 ～1/3 F＜30km2，n=0.8
3、历史洪峰流量重现期
① 考查期N1年内，Qi为最大时： T(Q≥Qi)=N=T2-T1 ② 考查期N1年内，已有a1个大于Qi时：
T(Q≥Qi)=N1／(a1-1）
③ 考查期N1年内，已有a2个和Qi接近时：
T(Q≥Qi)=N1／(05a2-1）
④ 考查期N1年内，有考查期N2 N3 且N1＞N2＞N3 T(Q≥Q2)=N2
可靠性：特大雨量的准确性
代表性：资料是否合理
一致性：不受人类活动影响，基本满足
一、推理公式
1、径流简化公式
QP 0 (h z )
3
2
F
4
5

0 — —频率为P的洪峰流量
h — —径流深度，mm z — —植被或洼地滞留深度，mm
— —洪水传播影响洪峰折减系数 — —不均匀减税折减系数 — —湖泊、水库调节影响洪峰折减系数

当具有较长实测资料（例如20年以上资料）时设 计流量的计算可分为下述四个步骤： 1.审查资料； 2.插补和延长系列资料； 3.推求频率曲线计算（采用皮尔逊Ⅲ型曲线） 4.成果合理性分析主要是检查多年平均流量、最大 流量的离差系数Cv和偏差系数CS三个参数是否合 理。
资料的审查内容如下：

n：暴雨衰减系数 1-n ／24
×
H24
μ : 平均下渗率
hR=αH24,P μ = (1-n)nn／n-1（A24,P／hRn）1／1-n hR: 洪峰净雨量 α：24小时径流系数
τ0 : 汇流历时参数 τ0 =(0.2783/4-n)/〔 (mJ1/3/L)4/4-n×(AF)1／4-n〕
m : 汇流参数，见表11-2