桥梁工程水文计算.doc
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4
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
二、桥孔布臵的原则
(3)桥位下端—压缩区
③-③’之间，水深继续降低，由于有桥墩的阻水，水流速 度继续增大，继续造成冲刷。 有导流堤——桥孔断面 过水断面的最小断面： 无导流堤——桥孔下游
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
(4)桥位下游—扩散区
水流逐渐扩散至天然河宽，流速逐渐变小直至恢复天然 河道流速，水流的携沙能力由大变小，在河床上从冲刷变小 到出现淤积，又从淤积逐渐减小到恢复天然河道河流状态。
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥孔长度：
设计水位两桥台前缘之间(埋入式桥台则为两桥台护
坡坡面之间)的水面宽度。
桥涵水文
第二节
桥孔长度计算
桥涵分类有两个标准：单孔跨径和多孔跨径总长。
公路桥涵
多孔跨径总长L/m L≥1000 100≤ L ≤ 1000 30＜ L＜100 单孔跨径l/m l≥150 40 ≤ l ≤ 150 20＜l＜40
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔
布臵原则
桥涵水文
第一节
桥位河段水流图式和桥孔布置原则
从桥涵水文的角度看，孔径若小于河道天然宽度太多， 河道被桥大量压缩，过水断面减小，桥位断面流速相应增大， 将引起较大的冲刷。从而影响了桥墩基础的埋臵深度，增加 了施工难度，使造价提高。
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。
公路桥涵水文计算基本方法
第二节 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：
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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
• 一， 有水文系列观测资料时水文统计法：
• (一)，资料搜集和准备：
• 1，外业勘测前的准备工作
桥涵水文与本行业其它专业有所不同，桥涵水文调查、分析、计算本 身并无精度指标要求，特别强调的是将通过各种途径和方法得到的计算 结果进行比较、论证后确定最终设计流量，使其更接近实际，更趋于合 理。本次交流着重于桥涵水文分析、计算的基本方法和途径。
以上内容是桥涵水文工作主要工作内容，但重中之重是设计流量的推 算。至于桥长、冲刷、调治构造物、桥面标高计算相比之下要简单得多， 因此，本次交流的重点放在设计流量的推算、外业调查、勘测的主要过 程以及内业工作的主要内容和步骤。
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 3600
分 3200 析 2800 站 2400 流 2000 量 1600
1200 800 400
相关分析方程图像
方程：Y=0.63x+98.04
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500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000
参证站流量
示例 2,水位、流量关系曲线法示例： 水位、流量关系曲线法就是利用两系列的水位、流量对应关系曲线,直接对分
桥梁设计水文计算
一、设计洪水流量计算1、已知资料该桥上游流域面积2.607KM2，桥址以上干流长度2.40KM（见地形图附后），河道干流坡降0.03464，该河道上游为山区，下游则为丘陵区。
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SK252-2000，该河道应按20年一遇洪水设计。
2、根据水文图集，该流域多年平均降雨量682毫米，多年平均24小时降雨量120毫米，最大年降雨1466毫米。
流域特性参数K=L/J1/3×F2/5=2.40/0.250×1.467=6.571Cv=0.62。
3、20年一遇KP=2.24，H24均=120mm，20年一遇H24均=120×2.24=268.8，根据q m-H24-K曲线查得q m=14.0M3/S,二十年一遇的最大洪峰流量Q=q m×F=14.0×2.40=33.6M3/S,4、50年一遇KP=2.83，50年一遇H24均=2.83×120=339.6，Qm=23.5M3/S五十年一遇的最大洪峰流量Q=23.5×2.40=56.4M3/S,二、桥孔的宽度确定按无底坎宽顶堰计算桥孔过水能力，按水深1.2米，进行计算宽度BB=Q/1.5H3/2=33.8/1.5×1.23/2=20.0米设计过水断面宽30-1.2×2=27.6米。
50年一遇校核水深H=[56.4÷(1.5×27.6)]2/3=1.59米。
三、冲刷计算1、一般冲刷按以下公式计算h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp式中h p桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）Q s设计流量为56.4m3/sL j桥孔净长27.6mh max计算断面下河槽的最大水深=1.8mh cp计算断面桥下河槽的平均水深=1.2md河床泥砂的平均粒径d=3mmμ压缩系数μ=0.850E与汛期含砂量有关的参数E=0.66A为单宽流量集中系数A=(B1/2/H)0.15=(91/2/1.2)0.15=1.15h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp=[1.15×56.4/(0.850×27.6×0.66×31/6)]3/5×1.8/1.2=3.17(m)2、局部冲刷采用公式：V=V z=Ed1/6Hp2/3=0.66×31/6×3.172/3=1.71(m/s)V0=(h p/d)0.14[29d+0.000000605(10+h p)/d0.72]1/2=(3.17/0.003)0.14×[29×0.003+0.000000605×（10+3.17）、0.0030.72]1/2=0.78（m/s）1V=0.75(d/h p)0.1(V0/Kξ)=0.75×(0.003/3.17)0.1×(0.78/0.98)=0.30(m/s)Kξ为墩型系数。
桥梁水文计算过程
桥梁水文计算过程1.收集水文资料：首先，需要收集研究区域的气象资料、地形图、河流水文资料等信息。
这些资料将用于分析研究区域的降雨特征和水系特征。
2.确定设计标准：根据桥梁工程的要求和规范，确定设计标准。
这包括设计洪水的重现期和洪峰流量等参数。
3.分析降雨特征：使用统计方法和气象数据，分析研究区降雨的频率、强度和时程分布等特征。
常用的方法有频率分析和持续时间分析。
4.分析水系特征：根据测量数据或模拟模型，分析研究区的河流特征，如河道形状、河水速度和河床渗透系数等参数。
这些参数将用于计算洪水流量。
5.计算设计洪水：根据降雨和水系特征，使用洪水模型来计算设计洪水。
常用的洪水模型有单位线法、水库群模型和分流模型等。
在计算过程中，根据研究区域的特点，可能需要考虑水循环和地下水位等因素。
6.计算洪水流量：根据设计洪水和水系特征，计算洪水流量。
根据河道形状和流量速度，可以使用曼宁方程或其他流量计算公式来计算水流速度和河道截面积。
7.评估桥梁险情：根据洪水流量和桥梁结构参数，分析桥梁的水力沖刷和冲击问题。
主要包括计算洪水对桥墩的水流速度和水压力，以及计算桥梁的河床冲刷深度和河床冲刷宽度。
8.设计桥梁水工设施：根据险情评估结果，设计相应的桥梁水工设施，如护岸、堆石坝或其他防止河流冲刷的结构。
这些设施旨在保护桥梁免受洪水的破坏。
9.优化设计：根据降雨和水系特征的调查结果，分析设计方案的可行性和经济性。
通过优化设计，可以提高桥梁的抗洪能力和水文效益。
10.编制水文报告：最后，根据水文计算结果，编制水文报告。
报告包括研究区域的降雨特征、水系特征、洪水数据、洪水模型和桥梁水工设施等信息。
这些报告将用于桥梁施工和运营阶段。
总之，桥梁水文计算是桥梁工程设计过程中的重要环节。
通过收集和分析降雨和水系特征，并使用洪水模型，可以计算设计洪水和洪水流量。
基于这些计算结果，可以评估桥梁的水力沖刷风险，并设计相应的水工设施。
这些步骤将有助于提高桥梁工程的抗洪能力和运行稳定性。
桥梁计算书(含水文、荷载、桩长、挡墙的计算)
年河桥梁计算书（含水文、荷载、桩长、挡墙的计算）**本计算书中包括桥涵水文的计算、恒荷载计算、活荷载计算桩长、以及挡墙的计算。
荷载标准：公路Ⅱ级乘0.8的系数桥面宽度：净4.5+2×0.5m跨度：13孔×13m1、工程存在问题年河桥位于长江下游1000m处，建于1982年，为钢筋砼双排架式桥墩，预制拼装型板梁桥面，17孔，每跨8.85m。
总长150.45m，宽5.3m。
该桥运行20多年，根据***省水利建设工程质量监测站检验测试报告检测结果如下：（1）桥墩A．桥墩基础桥墩基础为抛石砼，设计强度等级为150＃，钻芯法检测砼现有强度代表值为16.4MPa。
B．排架立柱及联系梁立柱设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.0～18.3MPa。
联系梁设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.7MPa。
立柱外观质量总体较差，局部区域麻面较重。
立柱砼碳化深度最大值为31mm，最小值为5mm，平均值为14mm。
立柱钢筋保护层实测厚度为20mm，钢筋目前未锈，但碳化深度平均值已接近钢筋保护层厚度。
通过普查，全桥64根立柱中有12根35处箍筋锈胀外露，有6处联系梁主筋外露。
C．盖梁盖梁设计强度等级为200＃，超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为17.4～21.5MPa。
盖梁外观质量一般，梁体砼总体感觉较疏松。
盖梁砼碳化深度最大值为24mm，最小值为9mm，平均值为18mm。
，盖梁主筋侧保护层实测厚度为9～13mm，底保护层实测厚度29～42mm，砼碳化深度已超过钢筋侧保护层厚度，盖梁主筋已开始锈蚀。
通过普查，全桥32根盖梁中共有14根15处主筋锈蚀膨胀，表层砼脱落，主筋外露，长度15～70cm；有28处箍筋锈胀外露。
（2）T型梁T型梁设计强度等级为200＃，每跨中间两根T型外观较好，两边T型梁外观较差。
T型梁砼碳化深度最大值为20mm，最小值为7mm，平均值为14mm。
桥梁受力水力计算
桥梁受力水力计算摘要：1.桥梁受力水力计算的背景和意义2.桥梁受力水力计算的基本原理3.桥梁受力水力计算的具体方法和步骤4.桥梁受力水力计算在实际工程中的应用和案例分析5.桥梁受力水力计算的发展趋势和挑战正文：桥梁受力水力计算在桥梁设计和施工中具有重要的意义。
随着我国交通事业的快速发展，对于桥梁工程的要求也越来越高，桥梁的安全性、稳定性和耐久性成为设计和施工的关键因素。
桥梁受力水力计算是评估桥梁承载能力和安全性的重要手段之一。
本文将从桥梁受力水力计算的背景和意义、基本原理、具体方法和步骤、实际工程应用以及发展趋势等方面进行介绍。
一、桥梁受力水力计算的背景和意义随着我国基础设施建设的快速发展，桥梁工程在交通运输、水利、城市建设等领域中发挥着日益重要的作用。
桥梁受力水力计算作为桥梁工程的一个重要环节，对于保证桥梁的安全稳定运行至关重要。
通过对桥梁受力水力进行计算，可以评估桥梁在各种受力条件下的承载能力和安全性，为桥梁设计和施工提供科学依据。
二、桥梁受力水力计算的基本原理桥梁受力水力计算是基于流体力学和结构力学的原理，分析河流中水流对桥梁产生的各种受力。
主要包括以下几个方面：1.水流对桥梁产生的静水压力2.水流对桥梁产生的动水压力3.水流对桥梁产生的冲击力4.桥梁结构自重和活载引起的内力三、桥梁受力水力计算的具体方法和步骤桥梁受力水力计算的具体方法和步骤主要包括以下几个方面：1.收集和分析水文资料，确定设计洪水标准2.建立桥梁受力分析模型，包括桥梁结构模型和水流模型3.计算水流对桥梁产生的各种受力4.评估桥梁的承载能力和安全性5.根据计算结果，提出桥梁设计和施工的优化方案四、桥梁受力水力计算在实际工程中的应用和案例分析桥梁受力水力计算在实际工程中具有广泛的应用。
例如，在长江大桥、黄河大桥等大型桥梁工程的设计和施工过程中，都需要进行详细的受力水力计算，以确保桥梁的安全稳定运行。
通过对实际工程案例的分析，可以发现桥梁受力水力计算在桥梁工程中的重要作用。
水文计算
1水文计算1.1水文资料桥位于次稳定河段，设计流量31%3500/S Q Q m s ==，设计水位457.00S H m =，河槽流速 3.11/s c v m =，河槽流量3C Q =3193m /s ，河槽宽度c B 108.38m=，河槽平均水深c h 9.49m =，天然桥下平均流速0 3.00/M v m s =。
1.2桥孔长度计算知该桥位于次稳定河段，有明显河槽。
根据我国公路桥梁最小孔径长度jL 的公式:S j C Q L K Q nCB ⎛⎫= ⎪⎝⎭K,n —反映河床稳定性的系数和指数，查表2-1得K=0.95,n=0.87。
计算桥孔长()0.87S j C Q L K B =0.9535003193108.38=111.52Q nC ⎛⎫=⨯⨯ ⎪⎝⎭表2-1 K,n 值表注：此表摘自《桥涵水文》（第三版）表5-2-11.3桥孔布设根据桥位河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+330，取5孔30m 预应力混凝土简支梁为上部结构，双柱式桥墩，墩径取1.6m ，右墩台桩号取K52+480。
该桥孔布设方案的桥孔净长度为145.20m ，大于最小桥孔净长度111.52m ，是合理的。
1.4桥面最低高程的确定河槽弗汝徳数22cr cv 3.11F 0.104 1.0gh 9.809.49===<⨯，即设计流量通过时为缓流。
桥前出现雍水，而不出现桥墩迎水面的激流冲击高度。
1.4.1桥前雍水高度z ∆和桥下雍水高度z '∆冲刷前桥下流速S m jQ v A '=式中：j A —桥下净水面积，()j q A 1A (1)SsssQ Q pv pv λλμλμ=-==-（1-）；s v —设计流速，一般采用天然河槽平均流速c v ； P —冲刷系数，取1.3；μ—因墩台侧面涡流阻水而引起的桥下过水面积折减系数，又称压缩系数，可以用公式计算： 3.1110.37510.3750.95928.4s jv l μ=-=-⨯=（其中j l 为桥墩净间距），带入上式得 23500902.710.959 1.3 3.11j A m ==⨯⨯则可得冲刷前桥下平均流速3500 3.88/902.71m v m s'==天然桥下平均流速0 3.00/M v m s = 冲刷后桥下平均流速 0.250.25503.883.51/3.8810.52110.51 3.11m M mc v v m sv d v --'===⎛⎫⎛⎫'+⨯- ⎪+- ⎪⎝⎭⎪⎝⎭系数4.85N K ===0.50.50.490.10.1y K ===-桥前最大雍水高度 ()()N y2222M0MK K 4.850.49z v-v =3.51-3.00=0.40m 2g29.8⨯∆=⨯桥下雍水高度z '∆取0.5z ∆，则z 0.50.40.20m '∆=⨯=。
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。
桥梁工程水文计算
桥梁工程水文计算一、洪水水文计算洪水水文计算是指在设计桥梁时，对于洪水特性进行研究和计算，以确定桥梁所需的洪水设计标准，具体计算内容包括设计洪水流量、洪水位、洪水频率等。
洪水水文计算是桥梁设计的基础，对于保证桥梁的安全性和合理性非常重要。
洪水水文计算可以分为统计计算和物理计算两种方法。
统计计算是根据历史洪水数据进行计算，通过统计学方法进行频率分析，确定设计洪水频率和设计洪水位。
物理计算是根据河流水文特征和流域特征，利用水文模型进行计算，确定设计洪水流量。
二、流量计算流量计算是指在桥梁设计和施工过程中，对于水流运动特性进行研究和计算，以确定桥梁所需的流量参数，具体计算内容包括河流流量、水流速度等。
流量计算是桥梁设计和施工中的必要步骤，能够帮助设计人员合理确定桥梁尺寸和建设材料。
流量计算可以分为一维流量计算和二维流量计算两种方法。
一维流量计算是通过水流流量方程，根据河流横截面形态和水面坡降等参数，计算河流流量。
二维流量计算是利用水力学原理，通过数字水动力模型进行计算，可以考虑河流的复杂性和水流的流向变化。
三、水面稳定计算水面稳定计算是指在桥梁设计过程中，对于水面平稳度进行研究和计算，以确定桥梁所需的水面稳定参数，具体计算内容包括水面高程、水面波浪等。
水面稳定计算对于确保桥梁施工和使用过程中的安全性非常重要。
水面稳定计算可以通过水理学模型进行计算，考虑河流水位变化和水流变化对于桥梁水面的影响。
具体计算内容包括根据河流流量和横截面形态，确定水面高程和水面波浪高度，以及确定桥墩和桥梁结构的安全系数。
综上所述，桥梁工程水文计算是桥梁设计和施工过程中不可或缺的一部分，包括洪水水文计算、流量计算和水面稳定计算等内容。
水文计算能够帮助设计人员合理确定桥梁的水文参数，确保桥梁的安全性和合理性。
为了保证桥梁的安全性，设计人员应该选取合适的水文计算方法，并且根据实际情况进行合理的参数设定。
桥涵洞水文计算书
省道202线泾川至渗水坡（甘陕界）段第二合同段桥涵水文计算深圳高速工程顾问有限公司二○○九年1、综述本项目所在地深居内陆，属高原性大陆气候，高寒湿润气候区。
其气候特点是高寒，冬季漫长、春秋季短促，无夏季；湿润，光照不足，降温频繁。
年平均气温 4.5℃，最热月7月，平均13.2℃，最冷月1月，平均-8.4℃。
降水量：年平均降水量499.7-634，年降水量的季节分配很不均匀，夏季最多，占年降水量的50%以上，次为春秋两季，分别占年降水量的22%和26%，冬季最少，只占年降水量的1.4%-2.0%。
蒸发量：项目区内降水量充沛，空气湿润，蒸发量不大，约为1200mm，一年中冬季蒸和春末夏初蒸发量小，7月份蒸发量大。
冻土：从11月下旬开始进入冻结期，大地开始封冻，随着温度不断下降，冻土深度逐渐加深。
最大冻土深度为146cm，次年4月下旬开始解冻。
风向：一年中盛行东风，东北风次之，平均风速1.6m/s。
在全国公路自然区划中属河源山原草甸区（Ⅶ3）。
沿线地下水较为发育，小溪纵横。
沿线地表水及地下水较为丰富，水质良好，对施工用水的开采非常有利，但由于路线所经的部分地段地下水埋藏较浅，对公路路基及构造物造成一定的不利影响，需采取有效的工程措施以降低地下水的影响。
本项目对全线小桥及涵洞进行水文计算，最后确定其孔径。
2、参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）2、《公路涵洞设计细则》(JTGTD65-04-2007)3、《公路桥位置勘测设计规范》4、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编。
5、《公路桥涵设计手册（涵洞）》6、《桥涵水文》——张学龄3、涵洞水文计算该项目水文计算共采用三种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。
方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：甘肃省地区经验公式；（1）、交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(FzhQp-= (F≤30Km2)pQ——规定频率为p时的洪水设计流量（m3/s）φ——地貌系数，根据地形、汇水面积F、主河沟平均坡度决定h ——径流厚度（mm）Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm）F ——汇水面积（Km2）β——洪峰传播的流量折减系数γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数参数取值：F：根据1:10000地形图，在图上勾出汇水区。
桥梁水文计算实例
水文计算书ZKX+XXX XXX大桥KX+XXX XXX大桥水文计算书一概况该处为XXX大桥，属于蒙江水系，蜿蜒曲折，河道自然坡降大，径流补给以雨水为主，桥址处覆盖层为粉质粘土，较厚，基层为泥灰岩夹页岩。
此沟汇水。
面积3.942km，沟长2.52km，平均比降5.55000二参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）2、《公路桥位勘测设计规范》3、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编4、《公路桥涵设计手册（涵洞）》5、《桥涵水文》——高冬光6、《公路涵洞设计细则》（D65-04-2007）7、《贵州省小桥涵设计暴雨洪峰流量研究报告》——贵州省交通规划勘察设计院三水文计算该项目水文计算共采用四种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。
方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：简化公式；方法4：贵州省交通雨洪法（H 法）经验公式。
（1） 交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(F z h Q p -= （3-1）φ ——地貌系数，根据地形、汇水面积F 、主河沟平均坡度决定，取0.1 h ——径流厚度（mm ），取44mmZ ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm ）,取10mmF ——汇水面积（km 2）,取3.94β ——洪峰传播的流量折减系数，取1γ ——汇水区降雨量不均匀的折减系数，取1δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，取1p Q ——规定频率为p 时的洪水设计流量（m 3/s ）将各参数带入公式3-1，可得βγδφ5423)(F z h Q p -==59.34（m 3/s ）（2）交通部公路科学研究所暴雨推理公式：F S Q np p )(278.0μτ-= （3-2） p Q ——频率为p 的设计流量（3/m s ）p S ——暴雨力（/mm h ）查暴雨等值线图（p ＝1％），得01.0S ＝80mm/hτ——汇流时间（h ）采用公式23K ατ⎛⎫=，L 为河沟长度 2.52（km ），z I 为主河沟平均坡度5.55（000），3K =0.193，2α=0.713， τ=0.55（h ）。
镇江关中桥水文计算
松潘县镇江关中桥建设项目水文计算一、桥梁设计高程1、桥梁设计洪水位根据所指定的设计洪水标准及相应的设计洪峰流量，利用各评价河段横断面计算出相应的水位流量关系曲线，然后在相应的水位流量关系曲线上查出现实河道相应频率的设计洪水位。
再根据河道在建桥后相应断面过水面积有所减小以及综合分析桥梁的雍水高度，从而计算出建桥后的各桥梁设计洪水位。
2、桥梁设计高程桥梁设计高程应为桥梁设计洪水位、桥下净空安全值、桥梁上部构造建造高度、壅水、浪高等之和，见下式：H min=H s+∑Δh+Δh j式中：H min—桥梁底最低高程（m）；H s—设计水位（m）；∑Δh—考虑壅水、浪高、波浪雍高、河湾超高、水拱、局部股流雍高、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和（m）；Δh j—桥下净空安全值；桥下净空安全值根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30- 2002）规定梁底以下应有0.5m的安全值。
∑Δh的值本报告采用桥前最大壅水高度（0.09m）加浪高及波浪雍高（经计算取0.2m）加其他因素（取0.1m）。
超高取值表表2-1桥梁名称桥前最大壅水高度（m）0.15 浪高及波浪雍高及其他因素（m）0.30桥下净空安全值(m)0.50镇江关中桥镇江关中桥的设计桥梁高程见下表：桥梁设计高程计算表表2-2超高（m）0.95 论证桥梁底最低高程（m）设计桥梁梁底最低高程（m）桥梁名称设计洪水位（m）2347.7镇江关中桥2348.65 2349.82镇江关中桥右岸的桥面设计高程2351.432m，左岸岸的桥面设计高程2351.140m，通过上表计算可以看出，镇江关中桥的桥梁设计高程大于桥面最低设计高程，完全满足五十年一遇洪水位行洪的要求。
二、桥梁冲刷计算及分析1、桥梁墩台冲刷计算及分析桥梁墩台冲刷，除河床自然演变冲刷外，还有桥孔压缩水流和墩台阻水所引起的冲刷变形。
桥长、壅水和桥下冲刷是相互影响的整体。
自然界一切物质运动都不是孤立进行的，洪水现象更是如此，对整体问题采用整体解央，无疑是更为合理的，也是发展的方向。
水文计算算例
河槽数据
河槽设计流速 m/s
河槽设计流量 m3/s
河槽平均水深 m
河槽最大水深 m
河槽水面宽度 m
71
河槽过水面积㎡
5 河流断面图
3.桥长计算
河槽宽度计算公式
式中：
设计流量 Qp = m3/s 设计洪水河槽流量 Qc = m3/s 河槽宽度 Bc = 系数 K 和指数 n3 ,该河段属于稳定河段, K 0.84, n3 0.9 可求得
Q = ω×V
式中：ω为过水面积㎡
V 为流速 m/s
河槽流量 Q2 = ω2×V2 =× = m3/s
全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + +0 = m3/s
计算全断面流速
Vs = Qs / ωs = / = m/s
4 计算结果列表
全断面数据
断面平均流速 m/s
断面设计流量 m3/s
计算全断面流速
Vs = Qs / ωs = / = m/s
4 计算结果列表
全断面数据
断面平均流速 m/s
断面设计流量 m3/s
河槽数据
河槽设计流速 m/s
河槽设计流量 m3/s
河槽平均水深 m
河槽最大水深 m
河槽水面宽度 m
74
河槽过水面积㎡
5 河流断面图
3.桥长计算
河槽宽度计算公式
式中：
设计流量 Qp = m3/s 设计洪水河槽流量 Qc = m3/s 河槽宽度 Bc = 系数 K 和指数 n3 ,该河段属于稳定河段, K 0.84, n3 0.9 可求得
简化公式计算河槽一般冲刷：
式中：
Q1 —计算断面的天然河槽流量
例谈跨河桥梁水文计算
例谈跨河桥梁水文计算1 背景磨刀溪地处重庆万州，为长江上游下段右岸的一级支流，其地理位置介于东经180°14'～109°01'、北纬30°11'～30°56'之间。
发源于四川省石柱县武陵山北麓的杉树坪，经湖北省利川县境至万州市境的石板滩与官渡河汇合，在大滩口右岸纳入罗田河，至赶场右岸汇入龙驹河后始称磨刀溪，再经云阳县龙角镇右岸纳入泥溪河后，在新津口注入长江。
河道全长170km，流域面积3170km2，万州境内流域面积2790 km2。
据统计，流域多年平均雨量为1100～1400mm，暴雨中心多出现在石板滩以上地区，一次较大暴雨可笼罩全流域，且暴雨强度较大，最大日暴雨量可达300mm。
据万州气象站1955年1月至今的资料统计：多年平均年降水量为1207.1mm；多年平均气温为18℃，极端最高气温为42.1℃，极端最低气温为-3.7℃；多年平均风速0.7m/s，最大风速可达33.3m/s；多年平均相对湿度为81%。
在磨刀溪河段中部，有一座水库电站，参考万县（州）水库电站资料，整理各频率洪水成果如表1所示。
桥位区发育两条河流，一条名为磨刀溪，河谷呈"U"，桥位区河谷平面形态呈"S"型。
勘察时河床宽63.5m左右，水面宽度约8-10m，，常年水位241.01m。
一条名为二道河，桥位区河谷呈南北走向，河床宽20.2m左右，水面宽度约1-3m，水深约0.5-2m，常年水位243.99m。
两条河均穿过冉家坝大桥，二道河作为支流汇入磨刀溪。
磨刀溪对冉家坝大桥的3至9号墩产生冲刷。
冉家坝大桥与河流交叉示意图2 设计流量推算2.1 方法一F=1854.3km2，水力坡度J=0.0092。
设计流量采用全国水文分区经验公式计算：？？KFn （1）式中：F --流域面积（km2）；K、n'为参数，取值由全国水文分区经验公式表查得。
桥涵水文第六章大中桥孔径计算
4）潮汐河口河段
桥位应避开涌潮区段和滩岸、凹岸多变区段，潮汐河段上游段的 桥位、桥孔设计可按天然状态下的设计方法进行；位于潮汐河段 下游段和中间段的桥梁，桥孔长度可按天然状态下桥孔净长度， 再加大5%~15%来考虑。
桥涵水文
6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
三、各类河段上的桥孔布设 2、不同河段桥孔布设特点
各类河段具有不同的特性，对桥孔布置也有不同的要求， 可结合桥位河段的实际情况布设桥孔，表6-1-2可作参考。
1）山区河流 a.峡谷河段：桥孔不得压缩河槽，一般宜单孔跨越；桥面高程可 根据设计水位、两岸的地形和路线高程等条件确定；墩台基础可 置于不同高程的基岩上。 b.开阔河段：桥孔不得压缩河槽，可适当压缩河滩；桥头河滩路 堤应与洪水主流流向正交，否则应增设调治工程。
❖3.山区河流开阔段
万县长江大桥 大跨度钢筋砼箱形拱桥，全长856.12m，桥宽24m；单孔跨
长江，净跨420m 。
桥涵水文
6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
四、各类河段的形态和桥梁
❖3.山区河流开阔段
三峡库区蓄水 至175米后，拱座及 部分拱圈、桥墩淹 没，拱圈与水面形 成斜交，不足18米 通航净高。
C.分汊河段：在滩槽较稳定的分汊河段上，断面流量分布基本 稳定可布设一河多桥；在滩槽不稳定的分汊河段采用一河一桥 为宜；采用一河多桥方案时的流量分配，必须预估各汊流量分 配比例的变化。
桥涵水文
6.1 桥位河段水流图式和桥孔布置原则
三、各类河段上的桥孔布设
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2、水文计算基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量Q S Q1% 5500m3 / s ，设计水位H S 457.00 m ，河槽流速v c 3.11m / s ，河槽流量Q C =4722m 3 / s ，河槽宽度B c 159.98m ，河槽平均水深h c 9.49m ，天然桥下平均流速v0M 3.00 m / s ,断面平均流速=2.61m/s ，水面宽度 B=180m ，河岸凹凸岸曲率半径的平均值R=430m ，桥下河槽最大水深h mc12.39m 。
桥孔长度根据我国公路桥梁最小桥孔净长度Lj 公式计算。
该桥在稳定河段，查表知K=， n=。
有明显的河槽宽度Bc，则有：L j =K (Q s /Q c ) n B c =0.84 (5500 4722)0.90159.98=154.16m换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m。
桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+。
取 4 孔 40m 预应力混凝土 T 形梁为上部结构；钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为 1.6m，墩径取 1.4m；各墩位置和桩号如图 1 所示；右桥台桩号为K52+；该桥孔布置方案的桥孔净长度为155.80m 大于桥孔净长度154.23m，故此桥孔布置方案是合理的。
桥面最低高程河槽弗汝德系数Fr= v c2 3.112gh 9.80 9.49 =0.104＜1.0 。
即，设计流量为缓流。
桥前出现c壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度。
2.3.1 桥前壅水高度Z 和桥下壅水高度Zq冲刷前桥下流速m '= Qs5500 1.4 9.49 3.72m / sAj 1609.49 3天然桥下平均流速 v om =3.00m/s自然淤积孔隙率 n 为，则天然空隙比 e 取，查表知 d 50=3mm冲刷前桥下流速：m= v'mv 'm3.72 3.72 3.29 m/s0.250.251 0.5d (1 0.5 31)1)(50 vc3.11系数 Kn=2=2Ky=0.50.50.53=6.433.29m3.29 -1v m0.1-1g0.1om3.009.8桥前最大壅水高度：Z= KnKy (v 2 m v2 om)6.43 0.53 (3.29 2 3.002 ) 0.32 m2g2 9.8桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况，则：Zq=1Z=0.16m22.3.2 浪高 h 2计算风速为 21.53m/s ，浪程内平均水深取河床平均水深 8.60m ，汛期顺风向到达桥位断面形成的最大水面风距为 1450m 。
浪高计算如下：g9.80 0.02114v w221.5322v wgD 9.8 1450 30.65533gh 9.80 8.60v w221.532v w221.5320.18181780.450.70.0018 gDgh v w 20.13th 0.7 2th0.7v w0.13th 0.7 ghv2h 2 =w= 0.39m 。
gv w 2因h/ h ==＜，应取 K F ，则波浪高度： 2F×2=h =K 2= =0.94mh按《公路工程水文勘测设计规范》 ，静水面以上浪高取 2/3 的波浪高度计 ；另外，波浪在墩前被阻挡时，墩前波浪高度将雍高，近似取雍高值为，这样，静水面以上的波浪高度为波浪全高的倍，即 =×=0.81m 。
2.3.3 波浪坡面爬高和河岸凹岸超高桥头路堤和导流堤顶面高程应计入波浪坡面爬高，按式he=K KvR 0 h 2 计算。
桥位在河湾内，桥面最低高程应计入两岸超高的一半，即。
h w = v 2B2.612 180 0.29 m gR9.80 430.00凹岸对水流中线的超高为 = 0.15 m按设计洪水通过要求的桥面最低高程H =H+h hj=H+ +++h j+ h Dminsh s=+++++=461.32m按Ⅵ -（ 1）级航道航道通航标准，要求的桥面最低高程Ⅵ -（1）级航道最高通航水位的重现期为5 年，对应最高通航水位，由 p=1/5 的流量即 Q 20%，计算相应的水位 H 20%求得 H 20%=；通航净空高度为 6.00m ；通航净宽为 30m 。
H min =H tn +H M + h D =++=463.70m以上计算结果表明，通航要求控制桥面高程，桥面最低高程确定为463.70m 。
此冲刷为非粘性土河床冲刷，桥下断面一般冲刷后水深h p按一般冲刷 64-2 简化公式计算Q 2 0.90B c 0.66hmch p = 1.04 A1B 2Q155000.90159.980.661.04 1.331 159.98 12.39 19.85m4722 0.0270 0.97按一般冲刷 64-1 公式计算3/53/5AQ 2 hmc1.33 550012.3919.24mh p0.97 31/ 6L j Ed 1/ 6h c154.16 0.469.49桥墩局部冲刷深度h b桥墩为双柱墩，墩柱直径 1.40m，查墩形系数表K =，0.0023 0.24 1K d 2.2 0.375d 0.49 计算墩宽B =1.40m。
65-2 公式行近水流 h p1/ 60.46 31/ 6 19.852/3 4.05m / s 19.85m ；= Ed h p2/3起动流速起冲流速刷。
0'0.28 d0.50.28 30.50.54 m/s，0.7 0.70.12 d0.550.12 30.550.24m/s， f 0 ，为动床冲0.5 0.5h b K K B10.60 h p0.15'n1.0 0.49 1.400.60 19.850.154.05 0.24 0.540 2.70m 0 0.5465-2 修正公式行近水流 h p 19.85m ； 4.05m / s0.147 10 0.5起动流速0h p29d 6.05 10h pd0.72d= 19.85 0.14 10 19.85 0.529 0.003 6.05 10 7 1.02m / s0.003 0.0030.72d0.05330.053起冲流速0' 0.645 0 0.645 1.02 0.69 m / sB1 1.409.35 2.23lg d1.02 9.352.23lg 0.003K =，B1=1.40m；n 0 0.00584.05h b的回归值K=' n0.60 0.15 0.068d 0h b H 0.46 K B1 h p '0 04.05 0.69 0.00790.46 1.0 1.400.60 19.850.15 0.003 0.068 1.33m1.02 0.69h b的上限值K=' n0.60 0.150.068h b S 0.60K d 0B 1 h p'0 04.05 0.69 0.00790.60 1.0 1.200.60 19.850.15 0.003 0.0681.74m1.02 0.69根据输沙平衡原理，当流速大于 0 很多时，将出现冲刷坑内输沙平衡，冲刷不再增加。
例中，4.05m / s 大约为 0 =0.54m/s 的 8 倍，冲刷深度还以次方的指数函数增大，与实桥资料分布趋势不同。
取 h b S 值较为适宜。
桥墩的最低冲刷线高程H min =H s -H p -H b =457.00-19.85-1.74=435.41m桥台冲刷根据地形图桥位断面左右岸均有河滩，阻挡河滩水流长度各为L D =10m ，阻水较多冲刷较深。
按交通部科技攻关公式计算：桥台形式采用带竖直前墙和上下游锥坡，两岸河滩受阻水流弗汝徳系数：2 0.99 2 Fr0.067gh9.80 1.49两岸分别阻水面积： A z L D h 14.9m 2 桥台冲刷深度：h s 1.95Fr 0.20 A z 0.50C C A 1.95 0.0670.20 14.90.50 1.0 0.90 3.95m桥台最低冲刷线高程上式计算的桥台冲刷深度 h s 是平均床面高程以下的一般冲刷和局部冲刷总深度。
两岸平均水深 h t =1.49m桥台最低冲刷线高程H min =Hs-h t-h s=451.56m 计算结果分析桥墩最低冲刷线高程为435.41m，桥台最低冲刷线高程为451.56m，表明设计流量通过时，桥下河槽的沉积层将被冲走桥下河滩和河槽冲刷至高程约 438.00m。
桥台和桥墩埋置深度应分别考虑。
两岸河滩阻水长度分别达 10m，为避免桥台和路堤上游侧出现过大冲刷，应设置导流堤。
2。