桥涵水文分析计算
关于公路桥涵水文分析与计算方法的研究
研究内容与方法
研究内容
开展公路桥涵水文分析与计算方法的研究，包括水文数据的 采集和处理、水文分析、水文计算模型的建立和验证、模型 参数的确定等。
研究方法
对于某些计算方法和模型，需要进一步探讨其理论 基础和适用条件，以提高其精度和可靠性。
需要加强不同地区、不同水文情势下的公路桥涵 水文分析与计算方法的研究，以满足实际工程的
需要。
发展方向与建议
建议在今后的研究中，注重实际工程应用，加强理论与 实践的结合。
鼓励跨学科、跨领域合作，加强与相关领域专家学者的 交流与合作。
工程概况
01
02
03
地点
某地区高速公路桥梁工程
建设规模
桥长120米，桥宽12米， 设计速度100公里/小时
工程地质条件
地形起伏，地质条件复杂 ，存在不良地质问题
分析计算过程
水文资料收集
收集该地区多年的水文资料，包括 降雨量、蒸发量、径流量等。
洪水计算
根据当地水文资料，计算出设计洪 水流量及水位。
分析径流系数
通过实地观测或经验公式，计算径流系数，了解桥面径流量与降雨量之间的 关系。
桥涵水文计算模型
经验公式法
根据桥涵所在地的实际水文资 料，利用经验公式进行计算。
水力学模型法
通过建立水力学模型，模拟桥 涵水流运动状态，根据模型计
算桥涵水文数据。
数值模拟法
利用计算机数值模拟技术，建 立桥涵水文数值模型，进行桥
涵水文数据的计算。
水文计算参数确定
确定桥涵孔径
01
桥涵水文分析计算
桥涵水文分析与计算一、概述桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。
由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。
我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。
水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。
从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。
不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。
需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。
另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类：1.粘性土：塑性指数p I >1 亚砂土或轻亚粘土1<p I ≤7； 亚粘土 7<I ≤17； 粘土 p I ≥17；塑性指数p I =l W （液限）－p W （塑限）；而粘性土壤的状态用液性指数（即稠度系数）l I 分为四级，l I =pl p o w w w w --；o W —天然含水量；l I <0为坚硬半坚硬 标贯>3.5； 0≤l I <0.5为硬塑 标贯>－3.5； 0.5≤l I <1为软塑 标贯<－7；l I ≥1 为极软 标贯<2；淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或亚粘土和孔隙比大于1.5的粘土均称淤泥。
桥涵水文计算基本方法 PPT
Y－786＝0.96×416／629×（X－1092）
整理得: Y= 0.63X+98.04 (本题为直线相关）
其中自变量 X为参证站（流量x）系列流量;y为分析站（流量y）系 列流量。上表括号内（流量y）为插补后分析站流量y的系列流量,插补
延长所得资料不宜用于第三站，可能引起较大误差。
4400 4000
6）过程线叠加法：利用两支流洪水过程线叠加得到合流后桥位处的设计流量。 示例 1， 两系列的相关分析法算例： 例：某河有甲、乙两相邻水文站，甲站(参证站:流量X)有24年观测资料，乙站 (分析
站:流量Y)有14年，试应用甲站资料延长乙程式：
本次培训着重于以下内容：
一般情况水文分析计算
桥孔长度和桥孔布设
桥涵水文设计注意几点问题及探讨
第一节 水文勘测分析计算基本途径
桥涵水文计算、分析基本途径如下：
1、有水文观测资料—— —— 水文统计法 2、无水文观测资料—— --- 形态断面法 3、无水文观测资料（无居民)—经验公式法
有水文系列观测资料时水文统计法 （1）资料搜集和准备
其中：L---洪水传播距离(m) VS－－洪水传播速度(m/s) ，根据实测资料选其出现次数最多者
支流1
支流2
流 量
Q11 Q22 Q13,Q23
合 流
QQ2112
支流1
支流2
桥位
t1
t2
试比较：Q11+Q21,Q12+Q22,Q13+Q23组合结果的大小
洪水传播时间 t
3、历史洪水情况的调查、考证和排序
（1）历史洪水的调查与流量计算（与形态断面法相同） 1）调查河段的选择原则
✓ 最好靠近所选断面附近 ✓ 选择有居民、易于指认洪痕的河段 ✓ 所选河段顺直，断面规整，基线与桥位间无支流汇入
桥梁水文基础资料计算
3.1流域概况 桥址两端桥台地处山地丘陵，跨越水田和小路，沿丘陵坡角展布，地势起伏 不大，桥位区地面标高约291.6～309.1m，经计算水文断面汇水面积为0.993km2。 3.2 流量计算 3.2.1 全国水文分区经验公式 （1）、确定全国水文分区、计算参数： 本桥位通过查阅全国水文分区流量参数计算表，确定本桥位于全国水文分区
—洪水传播影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-11；
—流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-12； —湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，可查附录B表B-13。 2.2 水位计算方法
式中： R —水力半径（m）；
n —糙率； i —洪水比降； Q 、Q —河槽与河滩的流量（m3/s）； A 、A —河槽与河滩过水断面面积（m2）； V 、V —河槽与河滩断面平均流速（m/s）。 2.3 桥长计算方法
式中： L —桥孔最小净长（m）； Q —设计流量（m3/s）； Q —河槽流量（m3/s）； B —河槽宽度（m）； K 、n —系数及指数根据规范取值。 2.4 冲刷计算方法 1、一般冲刷 对于河床，
对于河滩，
式中： h —桥下一般冲刷后的最大水深（m）； Q —河槽部分通过的设计流量（m3/s）； Q —天然状态下桥下河滩部分的设计流量（m3/s）； B —河槽部分桥孔过水净宽（m），当桥下河槽能扩宽至全桥时，即为全桥 桥孔过水净宽； B —造床流量下的河槽宽度（m），对复式河床可取平滩水位时河槽宽度； —水流侧向压缩系数，应按表7.3.1-1 确定； h —桥下河槽最大水深（m）； h —桥下河槽平均水深（m）； A —单宽流量集中系数；当A >1.8 时，可采用 1.8； H —造床流量下河槽的平均水深（m），对复式河床可取平滩水位时河槽 平均水深； E —与汛期含沙量有关的系数； d —河槽泥沙平均粒径（mm）； B —河滩部分桥孔净长（m）； h —桥下河滩最大水深（m）； h —桥下河滩平均水深（m）； v —河滩水深1m 时非黏性土不冲刷流速（m/s）； 2、墩台局部 利用65-2 公式计算墩台局部冲刷，公式介绍如下： 对于河床，
桥涵水文
一、用桥下过水面积计算桥孔长度（冲刷系数法）冲刷系数法原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理(Q=Av),求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。
计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速（即一般冲刷？完成后的桥下平均流速）。
一般冲刷：建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷即称为一般冲刷总过水面积：设计水位下过水总面积之和。
有效过水面积：扣除桥墩面积设计流速：天然河槽平均流速（不冲刷流速）冲刷系数定义p：桥下河床冲刷后过水面积与冲刷前过水面积之比值p。
冲刷的类型桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台阻水而引起的河床局部冲刷。
其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。
二、绘制最大冲刷线1、全部冲刷完成后，墩柱最大冲刷水深包括三个部分,桥墩最低冲刷线高程为Hmin：Hmin=Hs-h-hp-hb-△h式中：Hmin——最低冲刷线高程（m）;Hs ——设计水位(m)h——计算墩柱处水深（m）hp——一般冲刷深度(m);hb——局部冲刷深度(m);△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥台最低冲刷线的标高：Hmin=Hs-hs-h -△h式中：Hs——桥位断面的设计水位（m）；hs—桥台所在位置的冲刷深度（m）。
h—桥台所在位置的平均水深（m）。
△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高HJM=Hmin-△(m)式中：HJM—墩台基底最浅埋置标高（m）；Hmin—墩台最大冲刷时的标高（m）；△—基底埋深安全值（m）。
小桥的孔径计算与大中桥的区别：大中桥：以冲刷系数作控制条件，容许桥下河床发生一定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度。
滞洪区内河流桥涵水文分析与计算
滞洪区内河流桥涵水文分析与计算滞洪区是指在大雨水或洪水来临时，起到减缓洪峰流速、降低洪水水位、防止洪水泛滥的功能区域。
在滞洪区内，河流桥涵是常见的治理措施之一，它可以起到桥梁的作用，同时也可以用于暂时储存洪水。
水文分析与计算是评估和设计桥涵滞洪区的关键步骤，本文将从滞洪区水文特征的分析和桥涵计算的方法两个方面进行论述。
1.滞洪区水文特征的分析在进行桥涵水文分析之前，需要对滞洪区的水文特征进行详细的分析。
主要包括以下几个方面：（1）流域特征：包括流域面积、河道长度、坡度等。
这些参数对洪水的生成和传播有重要影响，对滞洪区桥涵的设计和计算至关重要。
（2）降雨特征：包括降雨量、持续时间、强度等。
根据历史降雨数据或气象站数据，可以分析河流流量过程和概率。
（3）洪水特性：包括洪峰流量、洪水过程的时程特征等。
通过收集历史洪水资料或者进行洪水模拟，可以估算洪水的极值和频率。
2.桥涵计算的方法滞洪区内的河流桥涵计算是建立在上述水文数据基础上的。
主要包括以下几个步骤：（1）确定设计洪水：根据滞洪区的水文特征和防洪标准，选择适当的设计洪水，如一百年一遇、百年一遇等。
这些设计洪水的选择要综合考虑滞洪区的水文特点和抗洪能力要求。
（2）计算径流过程：根据设计洪水的降雨特征和流域的水文特征，可以利用水文模型计算出径流过程。
常用的水文模型有单位线模型、线性水动力模型等。
（3）计算洪水水位和流量：根据计算的径流过程和滞洪区内河流的断面形状，可以利用水流力学公式计算出洪水水位和流量。
（4）确定桥涵的尺寸和几何形状：结合设计洪水的水位和流量，可以选择合适的桥涵尺寸和几何形状，以确保桥涵能够顺利通过设计洪水。
（5）计算桥涵的流量特性：根据桥涵的尺寸和几何形状，可以利用流量计算公式计算出桥涵的流量特性，如起点、终点流速、流量和水位。
（6）桥涵的稳定性分析：在计算桥涵流量特性的基础上，进行桥涵的稳定性分析，以确保桥涵能够承受设计洪水的冲击力和水动力效应。
桥涵水文计算2014-8-29
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 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，
大桥水文计算书1
某大桥新建工程桥梁水文计算一、概况1.我们在外业测量期间,收集了以下资料1.1沿线地形图（1：10000和1：50000）；1.2计算流量所需的要的资料（如多年平均降雨量、与设计洪水频率相对应的24h 降雨量及雨力）；1.3地区性洪水计算方法、历史洪水资料、各河沟已经有洪水成果；1.4现有河流的设计断面、流量、水位；2.水文调查及勘测主要包含了以下主要内容2.1各汇水区内土壤类别、植被情况、蓄水工程分布及现状；2.2根据河沟两岸土壤类别、河床质，选定河沟糙率；2.3当桥涵位处于村庄附近时，通过走访村中的老同志或洪痕调查历史洪水位、常水位、河床冲淤及漂浮物等情况；2.4调查原有桥涵的现状、结构类型、基础埋深、冲刷变化、运营情况等；2.5测量河沟比降。
施测范围应以能求得桥（涵）区段河沟坡度为准。
平原区为水文断面上游不少于200m，下游不少于100m；山区水文断面上游不少于100m，下游不少于50m；2.6测量水文断面。
当历史洪水位距桥（涵）位比较远，河沟断面有变化时，在历史洪水位附近，亦应布测水文断面，测量范围以满足水位、流量计算为准。
3.工程水文勘测计算依据3.1《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30—2002；3.2《公路桥涵设计通用规范》JTG D60—2004；3.3《实用桥涵水力水文计算原理与习题法指南》叶镇国主编；3.4《公路小桥涵勘测设计示例》孙家驷主编；3.5《桥位勘测设计》（土木工程专业用）高冬光主编； 3.6《公路桥涵设计手册-桥位设计》高冬光主编。
二、设计流量计算（6×20米预应力混凝土空心板桥）在现场，通过走访附近年龄较大的村民（60岁以上）和现场所测洪痕得知，该桥位处的历史最高洪水位为71m(黄海高程)左右。
由于缺乏水文观测资料，利用交通部公路科学研究所1960年制定的暴雨径流简化公式进行计算设计流量。
从1:10000的地形图上，量的桥位以上流域的流域面积F=5km 2，利用交通部公路科学研究所1960年制定的暴雨径流简化公式进行计算。
水文计算算例
Qc —天然河槽流量：根据计算， Qc =548。8 （m³/s）
Qt " —天然状态下河滩部分流量， Qt " =0
所以， Q2
Qc
Qc Qt
"
Qs
=548。8（m³/s)
Bc —计算断面天然河槽宽度， B=28。1m
B2 —桥下断面天然河槽宽度, B=28。1m hmax —计算断面桥下河槽最大水深， hmax=5.3
桥涵水文分析计算报告
（一）全线典型大中桥水文计算分析
水文计算的基本步骤： —对有水文资料的河流收集水文资料 —确定桥位在地形图上的位置 —确定主流—勾绘汇水面积（五万分之一地形图) -计算流量 -各水文参数计算
1．＊＊＊大桥水文计算 （1）. 设计流量计算 ① 洪峰流量汇水面积相关法公式 QN KN Fn …………………………………（1) 式中：QN-—某频率洪峰流量（米 3/秒）.
0.16
j
桥涵水文分析计算报告
④ 全国水文分区经验公式：
公式的基本形式： Q2% KF n 。…………………………(4） 根据分区表查 90 区的对应值: n 值按取 0.72， K 值取 13。8,
Q1% 1.18Q2%
⑤ 采用全国水文分区经验公式
Q 0 CF n , Q1% Q0 (1 Cv K1% ) ………………………………(５)
5 河流断面图
桥涵水文分析计算报告
3）.桥长计算
河槽宽度计算公式
Lj
K
Qp Qc
n3 Bc
式中:
设计流量 Q p =548.8 (m³/s）
设计洪水河槽流量 Qc =548。8 (m³/s） 河槽宽度 Bc =28.1m
关于公路桥涵水文分析与计算方法的
关于公路桥涵水文分析与计算方法的汇报人：日期:•引言•水文基础知识•公路桥涵水文分析方法•水文计算方法与应用目•水文分析与计算中的不确定性及处理方法•结论与展望录引言01提高设计效率水文分析可为桥梁和涵洞的设计提供科学依据，减少不必要的设计迭代。
节约建设成本合理的水文分析有助于优化设计方案，降低建设成本。
确保桥梁和涵洞的安全性通过水文分析，可以了解水流特性，预防洪水等自然灾害对桥梁和涵洞的破坏。
公路桥涵水文分析的意义03评估河床演变预测河床在长时间水流作用下的变形和演变，为桥梁和涵洞的设计使用年限提供依据。
01确定设计洪水峰值流量通过历史洪水数据和统计分析，预测未来可能发生的最大洪水流量。
02计算水流冲刷力分析水流对桥墩、桥台和涵洞基础的冲刷作用，确保结构的稳定性。
水文分析与计算的目的通过以上内容的学习，读者可以全面了解公路桥涵水文分析与计算方法的基本原理和应用，为实际工程提供有力支持。
工程实例分析：结合具体公路桥梁和涵洞工程实例，展示水文分析和计算方法的实际应用。
桥涵水文计算：讲解如何计算设计洪水峰值流量、水流冲刷力、河床演变等关键参数。
水文基础知识：介绍水文循环、河流类型、洪水频率等基本概念。
水文分析方法：阐述如何收集和处理水文数据，进行洪水频率分析、径流计算等。
本讲义的内容概述水文基础知识02描述的是地球上水从海洋、陆地和大气之间循环的过程，包括蒸发、降水、地表径流和地下渗透等环节。
在公路桥涵设计中，需要充分考虑到水文循环的影响，以防止水患并确保桥涵的稳定性。
水文循环指的是在任意时段内，一个流域或水体的输入水量（如降水、入渗等）与输出水量（如蒸发、径流等）应保持平衡。
在公路桥涵设计中，水量平衡原理可用于确定桥涵的过水能力，以确保在极端水文事件下桥涵的安全。
水量平衡水文循环与水量平衡大气中的水分以雨、雪等形式降落到地面的过程。
降水是公路桥涵设计中的重要参数，影响桥涵的排水设计和洪水频率分析。
4_小桥涵水文计算
A ——汇水面积（km2）
23
暴雨推理法的资料收集
① 汇水区汇水面积测量 ② 主河沟长度及平均坡度测量
③ 土壤植被种类调查
④ 主河沟河床地质调查
24
算例
P61
25
4-3 径流形成法
一、径流的形成
原理：径流形成法是从分析汇水区形成和影响地面径流的因 素（如暴雨强度、汇水面积、土壤类型、地形等）着手，建 立这些因素与设计流量的函数关系，求得设计流量。 为便于研究，通常将降雨过程分为流域蓄渗、坡面漫流、河 槽集流及消退四个阶段。 在一次降雨过程中，并非全部降雨都流入桥涵，而有一部分 水流消耗于植物截留、填洼、土壤入渗及蒸发等，这部分消 耗的雨量称为损失，损失后剩余的雨量称为净雨。 净雨在流域内形成的地表水流称为地面径流。 地面径流的大小用径流厚度（mm）表示，它与降雨强度的量 纲相同。 吸入土壤中的水流，遇到不透水的地层，可形成地下径流。
31
三、径流形成法计算公式
1. 经验公式：根据实践经验建立径流流量与径流因素函
数关系的公式
2. 成因推理公式：根据径流形成的因素和条件，通过
分析、推理而建立的径流流量与径流因素函数关系的公 式
径流成因推理公式计算繁杂，实用性差，生产上一般多用 径流成因简化公式和经验公式。
径流形成法计算公式主要适用于汇水面积A≤30km2的小流 域
1 , 2 , 查附表1-3
21
汇流时间
L 1 ) 北方多采用： =K 3 ( Iz L 2 3 南方多采用： =K 4 ( ) Sp Iz
其中： ——汇流时间（h）
L ——主河沟长度（km） I z ——主河沟平均坡度
S p ——频率为P时的雨力（mm/h）
公路桥涵水文计算基本方法课件
水文模型则是基于水文学原理，通过流域的水文要素、气象资料等参数计算洪水流 量。
河流水文资料的分析与整理
01
河流水文资料的分析与整理是桥 涵洪水流量计算的基础工作，包 括对河流的水位、流量、流速、 泥沙含量等参数的测量和记录。
侧向浮力计算公式
根据桥涵的重量、水的密度和侧向浮力系数等参数，利用侧向浮力计算公式计算水流对桥涵的侧向浮 力。
05
桥涵水文计算实例分析
某公路桥涵水文计算实例
计算方法：流速面积法
计算过程：通过测量桥位处的河宽、水深、流速等参数，结合流速面积法公式计算桥涵的过 水能力。
实例结果：该桥涵的过水能力为200立方米/秒，能够满足设计要求。
02
对这些资料进行分析和整理，可 以了解河流的水文特性、水流运 动规律等信息，为桥涵洪水流量 计算提供依据。
水文统计的基本方法
水文统计是桥涵洪水流量计算的重要 手段之一，通过统计分析的方法，对 历史洪水流量资料进行整理和分析。
主要采用频率分析、回归分析等方法 ，推求设计洪水流量、设计水位等参 数，为桥涵设计提供依据。
公路桥涵水文计算基本方法课件
目 录
• 桥涵水文基础 • 桥涵洪水流量计算 • 桥涵水位与桥面高度的确定 • 桥涵水力荷载计算 • 桥涵水文计算实例分析
01
桥涵水文基础
水文学基础知识
01
02
03
水文学定义
水文学是研究地球上水循 环的学科，包括水分布、 运动和变化规律。
水文循环
水文循环是描述水从蒸发 、降水、地表径流、地下 水、植物吸收等环节不断 循环的过程。
某河流桥涵水文计算实例
桥涵水文计算书
16.70 m
3.65-2式计算桥墩局部冲刷 d 5 mm
第 3 页
桥涵水文大作业计算书
v0 0.28(d 0.7)0.5 0.67
m/s BC=
QC = λ = hCM=
vc
A=
Q2 = μ= B2 =
hc
BC A0.1 Q2 v 1.04 Qc (1 ) B 2
k
0.1
1.3 1326 m3/s 0.934 127 m 2.08 m
0.34
130 1326 0.067 3.12 4.91
m
m3/s
m m/s
h 3 cm vc 6.70 hc
2
m/s B1= 2m
1
1
0.55
v0 0.12(d 0.5)
'
0.31 m/s n ' 0.15 v v0 * 因为v>v0为动床冲刷，由式 hb K * K 2 * B10.6 * hp 计算 v0 0.23 0.19 * lg d 0.363 0.23 0.19*lg d v n1 0 0.433
* hCM
4.54 m
2.64-1修正公式计算河槽一般冲刷
A= μ= Bc = E=
'
1.3 0.934 121 m 0.66
3
Q2 = hCM=
hc
1326 m3/s 3.122 m 2.079 m 0.005 m
dc
5 5 3 A Q2 hCM ' BC hc hp 1 6 Ed c
v
小桥涵水文计算
QS (h z) F
3 2
4 5
确定计算参数
1）频率P： 三级公路小桥涵 （表1-6） P=
2）地貌系数ψ：依据F＝12，I=20‰，查附表3—8，ψ=
3）径流深度h ： 根据A 查附表3-11，得知汇流时间τ= 4) 根据土壤为粘土，附表3-9，定吸水类属为Ⅱ类 5)第12暴雨分区，附表3-12，径流深度h＝ 6)植物洼地拦蓄厚度z ：附表3-13，山地水稻田z=
（1） 当有地形图可利用时，根据等高地形图 作出构造物至分分水岭沿河沟的纵断面图，然后依 其 等面积切割 的坡度即主河沟平均坡度 。
（2）当无地形图可利用时，当主河沟长度大于 500米，以河沟形成处与桥涵处高差除以其水平距 离。
3）汇水区平均宽度B及横向平均坡度 利用地形图，先勾绘出汇水区范围线，近似求 出汇水面积的形心c，垂直主河沟作一直线， 交汇水区边界的a，b两点，取此两点间距离即 为汇水区平均宽度B。 确定系数降雨不均匀系数。
第四章 小桥涵水文计算
第一节 小流域水文计算概要 小流域：指汇水面积小于100平方公里的流域。 一、特征： 1 洪水暴涨暴落； 2 缺少观测资料； 3 流量小，历时短； 4 暴雨是形成洪峰流量的主要原因。
汇水面积小，洪峰流量淹没范围小，洪水历时短，没 有水文观测资料，难以找到一种普遍适用于全国的计算 方法和公式。 通常采用的方法有：暴雨推理法、径流形成法、形态调 查法、直接类比法以及暴雨推理法。
损失参数 : (mm/h)
北方
K1 S P
1 2
南方：
K2SP A
K1、K2 ———附表3-3
1, 2 , ———附表3-3
桥涵水文调查与计算分析
流速。
水流压缩系数 （2）桥下供给面积 SG 根据计算所需桥长在顺桩断面上两桥台所截取的累计 面积差而得： SG ＝ S2－ S1 。 （3）冲刷系数：
µ P= SX/ SG SX －冲刷终止时桥下需要过水面积 SG －冲刷前桥下提供过水面积
该冲刷系数一般在 1.2～1.4之间 （4）桥位的布设 ① 桥下供给面积 SG 应该扣除锥坡、桥墩所占的过水 面积。 ② 桥位的具体布设应根据河槽的滩、槽具体分布情况 据实布设，最后得到最终桥位，同时获得最终桥下 下供给面积 SG 。
2、项目区有无水文站或水位站及距各桥位的距离。
3、项目区有无水库、分洪区和滞洪区,与之有关系的桥址及距离。
4、桥址区地形、地貌、植被情况、土壤类型等特征。
桥涵水文调查与计算分析
1.2水文调查及测量
5、形态断面选择在洪痕分布较多、河岸稳定、冲淤不大、泛滥宽 度较小、无死水和回流、断面比较规则顺直河段上,宜与流向垂直。 调查历史洪水情况时，应细心访问沿岸居民，查明历史洪水痕迹以 及发生的时间(包括年月日)、大小和频遇程度，洪水痕迹是在历史 洪水位处的标志。同一次洪水至少在两岸上下游调查3~5个可靠的、 有代表性的洪痕点，并应考虑壅水及波浪的影响，以作必要的修正。 对于每个洪水位，均应在现场标记编号，测定其位置和高程，并根 据调查情况详细描述，作出可靠性评价。历史洪水位相应的洪水流 量,可按明渠均匀流的方法进行计算. 6、水文断面应在桥位上下游格测绘一个；对河面不宽的中桥,可只
3、汇水面积较大时,最好用多种方法相互验证.
桥涵水文调查与计算分析 2.2.2形态断面法
2.2无资料地区
所谓形态调查法即实地考察历史上发生过的洪痕，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，在按水力学方法推 算历史洪峰流量。目前，主要通过建立形态断面，并绘制形态断面图，
公路桥涵水文与计算方法
公路桥涵水文与计算方法关于公路桥涵水文分析与计算方法的研究摘要:桥涵建设是公路工程建设的重要组成部分和重点施工环节，桥涵水文分析工作在一定程度上影响着总体桥涵跨境方案实施和公路工程建设的进程，合理桥涵规划不仅能够有效保证公路建设和交通运行安全，还可以节省公路工程建设造价成本支出。
本文针对当前公路工程建设现状，对桥涵水文进行详细的分析和阐述，提出了针对不同形式的计算方法，以适应不同类型的水文条件。
0.引言在基础桥涵设计过程中，科学合理的桥涵水文分析不仅可以为后续工程水文计算提供相应的基础，也可对桥涵布局合理性和桥涵设计结构准确性作出全面判断，关键点就是要计算出相关孔跨长度，并以此为依据进行工程数量计算，设定工程勘测设计合理方案。
在经过上述复杂流程后即可为工程建筑施工提供桥涵数位信息和计算结果数据。
1.桥涵水文计算内容与方法的探究随着科技水平不断提高，各种形式的水文计算方法层出不穷，不同的专业部门有着不同的桥涵水文计算方法和计算公式。
当前较为常用的桥涵水文计算结构体系是以实际工程建筑桥涵水文信息资料观测为主，包括桥涵水文形态断面法和桥涵水文公式计算法等，对供水流量进行准确推算。
需要注意的是，此处洪水流量值是相关洪水频率之下的基础流量值，而此时计算法则是以测流断面计算法为主。
然后用频率断面计算法进行流量计算并得出流量计算方案和流量计算法则，根据计算所得出的流量数值可进行出桥孔最小净值推断，也可计算出工程建筑所设计水位标准数值。
1.1洪水频率选择和流量选择设计方案要点探究以拟建桥涵公路等级和对应桥涵类别为例，对其中的供水频率进行科学合理选取。
在进行桥涵水文分析时，应加大设计流量推算力度和加强准确性计算，因为设计流量具体数值推算关系到桥涵水文分析最终结果的实验分析质量，较为合理的做法是利用水文站中实际测量基础资料或是运用形态断面法进行设计流量推算。
此外，还可以通过公式详细推理和运用公式法等科学策略进行最佳设计流量数值推算。
桥涵水文分析与计算
桥涵水文分析与计算(技术讲座稿)一、概述桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。
由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。
我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。
水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。
从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。
不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。
需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。
另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类：1.粘性土：塑性指数p I >1 亚砂土或轻亚粘土1<p I ≤7； 亚粘土 7<I ≤17； 粘土 p I ≥17；塑性指数p I =l W （液限）－p W （塑限）；而粘性土壤的状态用液性指数（即稠度系数）l I 分为四级，l I =pl p o w w w w --；o W —天然含水量；l I <0为坚硬半坚硬 标贯>3.5；0≤l I <0.5为硬塑 标贯>－3.5； 0.5≤l I <1为软塑 标贯<－7；l I ≥1 为极软 标贯<2；淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或亚粘土和孔隙比大于1.5的粘土均称淤泥。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
桥涵水文分析与计算一、概述桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。
由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。
我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。
水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。
从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。
不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。
需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。
另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类：1.粘性土：塑性指数>1 I p I≤7；亚砂土或轻亚粘土1<p亚粘土7<≤17；I I≥17；粘土p WWI（塑限）；= 塑性指数（液限）－lpp w?w po II；=分为四级，而粘性土壤的状态用液性指数（即稠度系数）ll ww?pl—天然含水量；W o I<0为坚硬半坚硬标贯>3.5；l I<0.5为硬塑标贯>－3.5；0≤l I<1为软塑标贯0.5≤<－7；l I≥1 为极软标贯<2；l淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或1的粘土均称淤泥。
亚粘土和孔隙比大于1.51≤2.砂性土：塑性指数I p；25～50% 砾砂：粒径>20mm的颗粒干燥时重量占全部重量；>0.5mm的颗粒干燥时重量占全部重量超过50% 粗砂：粒径；>0.25mm的颗粒干燥时重量占全部重量超过50% 中砂：粒径；>0.1mm 的颗粒干燥时重量占全部重量超过75% 细砂：粒径；的颗粒干燥时重量占全部重量少于75% 粉土：粒径>0.1mm:碎石卵石类土3. ；的颗粒干燥时的重量占全部重量超过50%碎石、卵石粒径大于20mm ；的颗粒干燥时的重量占全部重量超过50%角砾、园砾粒径大于2mm 洪水流量的计算二小流域山丘区设计洪水流量的计算：首先要找水文分区图（一）1. 推理公式：1.1S3 p；/s)μ)F =0.278( (m－Q p n? )；(mm/小时S—设计频率暴雨雨力p )；(小时—汇流时间τn—暴雨递减；(mm/小时) μ—损失系数(或损失率)频率等值线；S由汇水面积中心和设计频率查附图1 p；n由桥涵所在地及汇流时间查图2?=KSμp?；找出水文分区，然后查表、1—地区特征参数，由桥涵所在地查附图3K —汇水面积平方公里，由地形图勾绘； FL a)τ=m(J L—主河沟长由地形图量取；J—主河沟比降由地形图量取,加权平均计算‰；2(Z?Z)L?(Z?Z)L??(Z?Z)?2ZL 0211n01n1?2 J=2L m、α—为地区特征参数，桥涵所在地查附图3水文分区，再查表2。
1.2经验公式：?n? =CS F Q p?、n、—地区特征参数由水文分区查表41.3简化公式：mn? F）=S（－μQ pp?、m、n—地区特征参数查表333超过也可用做计算方法一，1—300平方公里, 以上公式适用平方公里应用工程，管道口—长水公路，中周峪桥地处黄河流域属水文分Ⅳ区，我省072112 J=21.8%。
，主河沟长L=1.7Km，主河沟平均比降F=10.9Km?μ=KS 推理公式：p?K=0.8，=0.51 ：其中查表10.51 80小时=7.94mm/ μ=0.8×S=80mm/小时2%2.07.1?)=0.2аm=0.8，其中：表2 =1.3小时τ=m（L/=0.8( )J8.211000n=0.75 查图2803)48?7./s=0.278(10.9=174m×Q2%75.031.nm?F-μ简化公式：=）（S Q pp?n=0.81=0.28 m=1.07 查表330.811.07/s7.48)=0.28(80－=190m×10.9Q2%?n?经验公式：=CS F Q?n=0.8C=0.48 =0.95 查表4查得30.80.95?n?F/s8010.9= CS×=209m×=0.48Q2% 2. 迳流形式法暴雨分区：2.1公路科学研究所的简化公式：全国划分18?????4/53/2?考虑洪峰削减：）（= h-zF Q p43/24/5?F（h-z 不考虑洪峰削减：=）Q p ?—地貌系数根据F，Ｉ（比降）地形查表；n—迳流厚度（mm）按暴雨分区（河南大部分属4区），土壤吸水类属（河南一级Ⅱ、Ⅲ区，且西部黄土属Ⅳ区）汇流时间如20<F≤30为80min暴雨Ⅲ区，土壤类别Ⅲ设计频率1%查有关表n=90，查有关表；Z—被植物或坑洼滞留的迳流厚度，有表查；?—洪峰传播的流量折减系数平原山区不一样依据汇水面积中心至桥位距离查表； ?—汇水区降雨量不均匀系数依据汇水时间，汇水面积长度查表；—湖泊水库影响折减系数查表；?2.经验公式：n①=KF Q p其中：K—迳流模量，华北华中K=23.4，有表查2% n—指数华北华中为0.75，有表查2此公式适于F<10Km②当有降雨资料时2/3=CSF Q p其中:S—为设计频率一小时降雨量；C—系数根据不同地貌查表12时=CSF ③当F<3Km 符号同上Q p(二)大流域平原区山丘区洪水流量计算1. 分区法5平方公里F=11，581 例：洛阳洛河大桥求Q1%30.730.73/s581=7.3F=10790m=7.3×11，属黄河流域Q2%3/s=10790×1.2=12947m Q1%分区法： 2.0.6 =CF Q o；(图7)①先由汇水面积中心查河南省C值等值线图C/C求出8②再查“河南省C等值线图（图）根据分区C ssvv；③再查皮Ⅲ曲线模比系数求得K p0.6 K = =CF则QQQ poop2年′求50北纬32o F=9000Km14汇水面积中心位置东径114o12′,例息县淮河大桥一遇。
Q C=13.6C等值线图①查“河南省30.60.6/s9000=CF=3207m=13.6×Q o=0.8C河南省C等值线图②查:vv=3.33 K=2.5C查皮Ⅲ模比系数③查分区经验公式表C2%vs3 /=3207×3.33=10678m秒，=④×K QQ p2%o如果我们按分区法计算：30.480.48/s9000=145F=11466m=145×Q2%:形态法) (三这是最普通又是最常用的方法个，应选在人口房屋多的有洪水调查资料的河段上，～2 首先选择形态断面一般11要求断面上下游顺直，河岸稳定冲淤变化不大，洪水泛滥宽度小，不受壅水和死水影响，断。
面垂直水流，形态断面测量范围为历史最高洪水位0.5m 洪水调查的方法：2还要了解河道变化冲刷情况。
访问群众年岁要注意，2.1 洪痕有几个群众指点为最有效。
向水利部门、水位站了解搜集。
2.2现场洪痕调查：寺庙老房墙上洪水痕迹，岩石河岸，水工建筑反复冲刷，青苔覆盖2.36，附5年一遇，沿岸大树干上成束残余漂流物（小草、小树枝、淤泥等）痕迹，其上缘一般为20年一遇。
近岸缝中泥砂淤泥这些洪痕一般频率为10～多年平均洪水位调查：岩石河岸受水流长期反复冲刷所遗留的条带痕迹，岩石青苔2.4 21：1：1～覆盖物的条带痕迹下缘，平坦河滩植物分界线或水草颜色分界线，自然岸坡涂的分界线都为平均洪水位，这些是经验，可做为参考，最好还要结合其它调：105～1与1：查资料或计算。
调查洪水频率的确定：3m100?一般采用维泊尔公式：年去某河调查一老人，年岁70%计，举例：2004，以1n?岁生儿，第二年发生大洪水，这次洪水频率多大。
19岁即1934年生，该老人年这是发洪水年份1934+20=19541100?p=年，2% 2004-1954=50?1?50年一遇洪水相当50 年4年又是洪水则是1954+4=1958如果过2?100?该年洪水频率为4% 1?50年一遇相当25 洪水比降的测绘 4根据调查的洪水点测出距离和标高进行洪水比降的绘制。
一般这些比降要比洪水比降为小。
如果调查时无水可测河床比降，有水也可测水面比降，流速的确定：51/22/3—糙率系数，Ｉ—比降，V=mR，其中：Ｉm5.1 一般用曼宁公式计算：R —水力半径 5.2 按沉积物粒径或土的类属特估算流速个最大石块（应～55.2.1 山区河流在形态断面附近，平时高出常水位的浅滩上，找出3 是洪水冲下，而不是山坡滚下来，河岸受冲刷坍下来的）。
D DV=5.5—最大石块的平均直径(m)6.流量计算：=VW 一般为6.1 w —断面积Q76.2 =K QQ p jp其中：—多年平均流量，K—设计频率模比系数Q pj K p=6.3 如已知某一频率推求更高频设计流量QQQ Q pp1p，1p K1p 6.4 关于C、C及K值的确定pvs2，流量按土的吸水类属确定变差系数C 平均值，我国有关科研单位提出F≤30Km v一般Ⅱ类(粘土)C=0.56 ，Ⅲ类(亚粘土)C=0.63。
小流域涵洞手册有表可查，有了C就可查vvv得K。
p 6.5 也可用简单的换sv第三铁路设计院频率使用方法：举例：已知求。
=×2.66 QQQQ10%10%2%2%（四）特定情况下的水文分析与流量计算：1. 直接类比法：桥址上下游已有桥涵，对原有桥涵历史洪水泄流情况的调查来推求洪水流量。
8由于桥头路堤及墩台的压束水流，使桥前产生雍水，入口处形成水面降落。
其水力图式与宽顶堰差不多，具体水力图式有二种当桥下游天然水深h≤1.3h时，水面二次降落，桥下为自由式出流。
kt当桥下游天然水深h>1.3 h时，进桥水流推不开下游水面顶托影响，流速降低而成为自kt 由出流。
2V y h即桥下水深为临界水深h=H、h可通过调查洪水时量得。
图中kkt g V—桥下允许流速m/s，根据土质或铺砌情况查表如中密粘土水深2m时V=0.95m。
yy2V y桥前水头高度：H=H+ o g22V y =H-h ot2?g.922V3y ≤（结合上式，最后的判别式为：自由式出流：H)?1.3o2?g22V1y非自由式出流：H＞)3?(1.o2?2g原有桥的流量计算：自由式：=MBVh Q ty?BVh 非自由式：=Q ty?φ值表、M、桥深2.有水库河流的水文计算：2.1库内桥：永久性水库可直接利用水库同频率资料；如果没有可通过计算直接采用天然设计流量。