4设计洪水与设计水位推算解析
第四章 设计洪水与设计水位推
4、资料独立性的审查
要求同一系列中的样本，必须相互独立
第四章设计洪水与设计水位推算
桥涵水文
频率计算推求设计洪峰流量
1、特大洪水的处理 (1)什么是特大洪水? 特大洪水是指实测系列和调查到的历史洪水中， 比一般洪水大得多的稀遇洪水。 历史上的一般洪水是没有文字记载和留下洪水 痕迹,只有特大洪水才有文献记载和洪水痕迹可供查 证,所以调查到的历史洪水一般就是特大洪水. 特大洪水可以发生在实测流量期间之内,也可以 发生在实测流量期之外,前者称资料内特大洪水,后 者称资料外特大洪水(历史特大洪水).
P
1949年
P
M 1 2
2 0.0282 70 1
M 1 2
0.0282 (1 0.0282) 21 0.042 70 1 1 0.0282 (1 0.0282) 2 0.0559 70
1903年
P
M 1 3
P 3 0.0423 70 1
将实测系列与特大值系列共同组成一个不连序系列， 作为代表总体的一个样本，不连序系列各项可在 历史调查期N年内统一排位。 特大洪水的经验频率仍采用下式
(n-l)项实测一般洪水的经验频率计算公式为：
第四章设计洪水与设计水位推算
桥涵水文
Q(m3/s)
a项特大洪水 M=1,2,...,a
实测期内特大洪水，l项
x
N a
x
a j 1
n l
n i l 1
N a
n l
1 N a 则可导出： x x n j x N 1 1 N a C x x n l x x x N 1
j i
桥涵设计流量及水位推算
• 桥涵设计概述 • 桥涵设计流量计算 • 水位推算方法 • 桥涵设计流量及水位推算案例分析
01
桥涵设计概述
桥涵设计的概念
桥涵设计是指根据桥梁和涵洞的具体 要求和条件，进行结构、构造、施工 等方面的设计，以满足交通、水利、 市政等方面的需求。
桥涵设计需要考虑多种因素，如荷载 、结构形式、材料、施工方法等，以 确保结构的安全性、经济性和耐久性 。
VS
详细描述
在某水库上设计一座桥涵，需要考虑水库 的蓄水和泄洪要求。通过分析水库调度图 和历史水位数据，可以推算出桥涵的设计 流量和水位，以确保桥涵在各种工况下的 安全性和稳定性。
案例三
总结词
根据灌溉需求和渠道输水能力，采用水利计算方法确定桥涵的设计流量和水位。
详细描述
在某灌溉渠道上设计一座桥涵，需要考虑灌溉需求和渠道输水能力。通过水利计算方法，可以确定桥涵的设计流 量和水位，以满足灌溉需求的同时，保证渠道的正常输水能力。
气候变化会影响降雨量和蒸发量，从而影响水位 变化。
流域特征
河流的流域特征，如地形、地貌、植被等，会影 响水流的运动和河道的冲刷。
3
水利工程
水利工程的建设和运行会影响河道的流量和水位 变化。
水位推算的实际应用
01
02
03
桥涵设计
根据水位推算结果，确定 桥涵的高度和跨度，确保 桥涵的安全和正常使用。
防洪规划
案例四：某排水沟的桥涵设计流量及水位推算
总结词
根据排水沟的设计排涝标准，利用暴雨资料和排水沟的排水能力，推算桥涵的设计流量和水位。
详细描述
在某排水沟上设计一座桥涵，需要考虑排水沟的排涝标准和排水能力。通过分析暴雨资料和排水沟的 排水能力，可以推算出桥涵的设计流量和水位，以确保在暴雨期间能够及时排除积水，保障周边地区 的安全。
_第四章__设计洪水流量
二、选择： 年最大值法——每年只选一个最大值 1. 洪峰 Qm：Q1、Q2……Qm……Qn 2. 洪量WTm： 连续24h年最大洪量系列W1天1 、W1天2……W1天m……W1
天n
连续3d年最大洪量系列W3天1、W3天2……W3天m……W3天n 连续7d年最大洪量系列W7天1、W7天2……W7天m……W7天 ………………… n
l
一定频率时段平均降雨强度
i=
l l l
Sp tn
从降雨量推算净雨量，有两种方法： 一种方法是降雨量乘以折减系数，即洪峰径流系 数； 另一种方法是从降雨量中减去损失雨量，损失雨 量可用损失参数表示。
推理公式一
Qp = K ⋅ H 0 ⋅ F
l l l
l
Q p——频率为P的流量；
K ——单位换算系数0.278； 的平均净雨强度( mm / h)； H 0——频率为 P(%) 2 F ——流域面积 (km ) 该公式关键是平均净雨强度的确定
Cv的无偏估计量： C v =
n n −1
∑ ( K i − 1)
i =1
n
2
n
=
∑ ( K i − 1) 2
i =1
n
n −1
Cs 的无偏估计量： C s = (n − 1n n − 2) i =1 )(
2
∑ ( K i − 1)
nC v3
n
2
≈
∑ ( K i − 1) 3
i =1
n
(n − 3)C v3
在图4-1-1中点击“皮尔逊Ⅲ型曲”按钮 → 点击“水 文资料输入”，输入年最大流量系列表 → 选“流量连 续性系列”按钮 → 点击“计算 、 ，Cv ”
水文资料输入和计算
第十一章 桥涵设计流量及水位推算
2011-1-7
L
ντ
=
0.278L mபைடு நூலகம் Q
1 3 1 4 m
⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
②
由①、②联立
τ = τ 0ψ
τ0 =
−( 1 ) 4− n
3 4− n
0.278
1 mJ 3 L
4 4− n
( AF )
1 4− n
L ：主河沟长度（km） τ 0 ：汇流历时参数（h） J ：主河沟平均比降
2011-1-7
§11.2.2 历史洪水流量推算方法
1、确定形态断面：按形态调查所得的河谷断面及洪 水痕迹高程可得,将同次历史洪痕垂直投影于计算 河段中泓线上 2、绘制纵剖面图： 3、测得水面比降J及河底比降i
2011-1-7
§11.2.2 历史洪水流量推算方法
v = C RJ h 4、按谢才公式计算所查洪峰流量： J = f l Q = vA = AC RJ = K J
0 1 2
入渗
降雨
径流 形成
t
3
t
4
H τ = τ ⋅ iτ = Aτ 1− n = f (τ )
hτ max = hR = Hτ − µτ
所以 ψ 2011-1-7
hτ max Hτ − µτ µ n = = = 1 − τ = ψ (τ , µ ) Hτ Hτ A
2）τ>当净雨历时tc hτ max = hR = H tc − µtc hR：产生洪峰时的净雨量 瞬时强度： = dH t = (1 − n) At −n = (1 − n)i it
3、 位于同一河流上、下游的两个水文站（参证站与分析站）， 若两站之间无较大支流汇入，而且两站已有的流量观测资料中， 相同年份的年最大洪峰流量大致成比例关系，则可利用两站对 应的（同一年份）年最大洪峰水位（流量），绘制两站的水位 （流量）关系曲线，进行插补和延长。 4、若上游的两支河流河道均有水文站，可以作为参证站，分析 站位于它们合流后的河道上，则可利用两支流的流量过程线叠 加方法，求算合流后的洪峰流量。 三、资料中有特大值（特大洪水）的处理 1、分别排队法 2、补齐法
第十一章 桥涵设计流量及水位推算ppt课件
2018/11/15
T Q Q N 2 2 2
T Q Q N 3 3 3
§11.2.4 设计洪峰流量的推算方法
1、有长期实测资料的系列
在查考期N1年内所得历史洪峰流量Qi为其中的特 大值时，按有特大值系列的频率分析方法推算 2、只有短期实测资料的系列（n<20年） 1）、由实测系列求出平均流量 Q 及历史洪水流量 Q 的变率 K Q 1 ， K 2
1
Q
2
Q
2）、计算各历史流量Qi的经验频率 m P （ Q Q ） 100 % i N 1 1 3）、假定Cv,Cs值，利用下式计算合适统计参数
2018/11/15
K K C 1 i pi pi v
3、缺乏实测资料时设计流量推算方法 1）、经验法：当历史洪峰流量数目较多时，可直接 利用历史洪峰流量经验累积频率曲线推求设计流 量Qp 2）、采用相似参证站的实测平均径流率值 M , C v ， 使Cs满足：K K C 1
§11.2.2 历史洪水流量推算方法
v C RJ hf 4、按谢才公式计算所查洪峰流量： J l Q vA AC
RJ K
J
洪水比降资料缺少时，取 J=i 水面宽度/断面平均水深>10时，取R=h
A v A v Q Q 复式断面河道： Q c c t t c t
1 4n
L ：主河沟长度（km） 0 ：汇流历时参数（h） J ：主河沟平均比降
i pi piv
3）、假设Cv，Cs 使下式成立
Mi Q Ki i M Q
Q M F
Q Q Q 1 2 i C 1 C 1 C 1 p 1 v p 2 v p iv
第4章-设计洪水流量
铁路桥涵设计洪水频率
铁路 等级
Ⅰ、Ⅱ Ⅲ
设计洪水频率
桥梁
涵洞
1/100
1/50
1/50
1/50
检算洪水频率
特大桥（或大桥）属于技术 复杂、修复困难者或重要者
1/300
1/100
设计标准越高（频率越小），设计洪水越大，设计的工程越安全，被洪水破坏的风险就越小，但工 程的造价越高；反之，标准越低（频率越大），工程耗资较少，但安全程度也相应降低，被破坏的风险就 较大。
3
1
0 . 015
P
4
199
4
1
0 . 020
P5
199
5
1
0 . 025
0 .5 % 1 .0 % 1 .5 % 2 .0 % 2 .5 %
[例4-1-3] 2、经验频率计算 （2）实测连续系列经验频率计算
第一项：m=l+1=1+1=2
第二项：m=l+2=1+2=3
2 P22 010.09 59.25% 2
推求。 A. 小雨资料 B. 中雨资料 C. 暴雨资料 D. 以上选项都不正确
正确ห้องสมุดไป่ตู้案: C
40
随堂作业： 2. 降落到地面上的水，除掉损失一部分以外，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动，这种水流
称为（）。 A. 地面径流 B. 河川径流 C. 自由水 D. 活水
正确答案: A
32
33
34
二、全国水文分区Cv值表
35
三、全国水文分区Cs/Cv经验关系表
36
四、以上各表的用法
1. 直接由表3-2-1推求p为2％和1％的设计流量
第四章由流量资料推求设计洪水
第二节 设计洪峰流量及设计洪量的推求
资料审查 年最大值法选样 特大洪水处理 峰、量频率计算 安全修正值 设计洪峰和设计洪量 成果合理性检验 选择典型洪水
同倍比或同频率缩放
设计洪水过程线
一、资料审查 1、可靠性 实测洪水资料： 对测验和整编进行检查，重点放在观测 与整编质量较差的年份。包括水位观测、流 量测验、水位流量关系等。而且洪水系列中 各项洪水相互独立，且服从同一分布等。 历史洪水资料： 一是调查计算的洪峰流量可靠性；二是 审查洪水发生的年份的准确性。
设：N——历史调查期年数； n——实测系列的年数； l——n年中的特大洪水项数； a——N年中能够确定排位的特大洪水项数 （含资料内特大洪水l项）； m——实测系列在n中由大到小排列的序号， m=l+1，l+2，...，n； Pm——实测系列第m项的经验频率； PM—— 特 大 洪 水 第 M 序 号 的 经 验 频 率 ， M=1，2，...，a
1153
1870
n
1992
N
说明确定特大洪水的重现期具有相当大的 不稳定性。要准确地确定重现期就要追溯到更 远的年代，但追溯的年代愈远，河道情况与当 前差别越大，记载愈不详尽，计算精度亦愈差。 一般地，以明、清两代六百年为宜。
（3）经验频率的计算 连序系列中各项经验频率的计算方法， 已在前面论述，不予重复。 不连序系列的经验频率，有以下两种 估算方法： 1、独立样本法 2、统一样本法
所谓“连序”与“不连序”，不是指时 间上连续与否，只是说所构成的样本中间有 无空位。
连序系列：洪水系列中没有特大洪水 值，在频率计算时，各项数值直接按大小 次序统一排位，各项之间没有空位，序数m 是连序的； 不连序系列：系列中有特大洪水值， 特大洪水值的重现期（N）必然大于实测系 列年数n，而在N－n年内各年的洪水数值无 法查得，它们之间存在一些空位，由大到 小是不连序的。
第十一章桥涵设计流量及水位推算
第十一章桥涵设计流量及水位推算桥涵设计流量及水位推算是针对桥涵工程进行的一项重要工作。
对于桥涵的设计来说，合理确定其设计流量和水位，是保障桥涵运行安全和正常的基础。
本文将从设计流量和水位推算的原理、方法以及应用方面进行详细解析。
首先，设计流量是指根据其中一种准则、标准或规范确定的项目期望达到的流量。
桥涵的设计流量直接关系到其流量能力和水力特性，因此需要根据实际情况合理选择。
常用的设计流量计算方法有理论计算法和经验计算法。
理论计算法是依据流体力学原理进行计算，可以较为准确地确定桥涵的设计流量。
其计算过程常涉及一些参数，如水槽的宽度、高度、形状等，以及流体的密度、粘度等。
通过利用流体力学方程，可以得出桥涵设计流量的数值。
这种方法适用于较为复杂的流体情况，如弯曲河道、急流等。
经验计算法则是根据实际工程经验和历史统计数据进行计算，通过相关系数或公式，将实测数据或历史数据进行处理，从而得到桥涵设计流量的数值。
这种方法相对简单快捷，适用于一般情况下的桥涵设计。
但需要注意的是，经验计算法的计算结果相对理论计算法较为模糊不确定，需要结合实际情况进行综合评估。
在确定桥涵的设计流量后，还需对其水位进行推算。
水位是指水流表面的高度，也是桥涵设计的重要参数之一、水位的推算涉及到流量、水力特性、河道形状等多个因素的综合考虑。
一般采用流量水位曲线法进行推算，该方法通过在河道中同时测定流量和水位，然后绘制流量水位曲线。
通过曲线可以得到不同流量下的水位。
除了流量和水位的推算，在桥涵的设计中还需要考虑降水处理、洪水过程分析等因素。
降水处理是指在设计中考虑降雨对桥涵流量和水位的影响，需要制定适当的方案来对降雨进行处理。
而洪水过程分析是指对历史洪水数据和河道特性进行分析，以预测未来可能发生的洪水情况，进而确定桥涵设计的安全水位。
综上所述，桥涵设计流量及水位推算是保障桥涵安全运行和正常使用的关键环节。
合理的设计流量和水位能够确保桥涵对洪水有一定的容量，从而有效降低洪水对桥涵的冲击力，保证桥涵的稳定性和安全性。
桥涵设计流量及水位推算_OK
• Cv,Cs确定方法——假定Cv,Cs，使下式成立
Ki Kpi pi Cv 1
(11-5)
Ki
Mi M
Mi
Qi F
• 由 M,Cv,Cs 可确定Qp
5
11-2 按洪水调查资料推算
• 缺乏实测资料时 • 直接假定Cv,Cs，使下式成立
Q1 Q2 Q3
p1Cv 1 p2Cv 1 p3Cv 1
H24.p ——24h设计降雨量
21
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• 水流域暴雨洪峰流量计算方法
• 推理公式有关参数计算公式 • Ψ 计算公式（推导）
22
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• 按推理公式计算 Qm 方法
• 各类时间最大平均强度
it
A tn
At n
i
A
n
A
n
itc
A tcn
Atcn
• Ψ 解算公式
n,
f
n 0
n
4n
4
4n
A24 p
n
n,
f
n 0
A24 p
(1
n)n1n
3n
(1n)(4n)
(11 28) (11 28)
27
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• Qm解算方法
• 数解法——见图11-7框图
28
11-3 按暴雨资料推算设计流量
• 图解法——由图11-6可得Ψ
ψx 0.918
上述结果中，图解法误差较大，数解法比较准确，因此应尽量采 用数解法确定，本例取ψx 0.926
32
11-3 按暴雨资料推算设计流量
•
33
11-3 按暴雨资料推算设计流量
第十一章 桥涵设计流量及水位推算 水力学与桥涵水文(第二版) 教学课件
11-3 按暴雨资水料力学推与算桥(涵t水uī文su叶镇à国n彭文)波设编著 计流量
Ψ 解算公式(gōngshì)
n,
f
0n
n
4n
4
4n
A24 p
n
n,
f
0n
A24 p
(1 n)n1n
3n
(1n)(4n)
(11 28) (11 28)
27
第二十七页，共38页。
11-3 按暴雨资水料力学推与算桥设涵水计文(s叶h镇国è彭j文ì波)编流著 量
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编箸
第十一章 桥涵设计流量(liúliàng)及水位推算 水力学与桥涵水文 （第二版） 教学课件
第一页，共38页。
水力学与桥涵水文 叶镇国 彭文波 编著
11-1 按实测(shícè)流量资料推算
按实测流量资料推算 设计流量及其工程意义 频率标准[ P ]——见表10-2，由国家公布，表示各种等
18
第十八页，共38页。
11-3 按暴雨资水料力学推与算桥(涵t水uī文su叶镇à国n彭文)波设编著 计流量
按等流时线原理论证 Qm形式
ttc c ， ， Q Q m m K Kiiffm ax (118)
暴雨洪峰流量实用公式(gōngshì)——推理公式(gōngshì)
面积。 流域最大汇流历时τ——流域最远点雨水流至出口断面的
时间。 净雨历时tc——产生净雨量的时段。 汇流历时τ——流域最远点雨水流至出口断面的时间
17
第十七页，共38页。
11-3 按暴雨资水料力学推与算桥(涵t水uī文su叶镇à国n彭文)波设编著 计流量
按等流时线原理论证(lùnzhèng) 流域汇流图
设计流量和设计水位
排位，实测系列仍按式(3-6)计算。若在实测系列中出现特大洪
水，当提出特大洪水项后，计算其余各项洪水频率时,其样本容
量n及序号m仍保持不变，即不重新排位。而在调查期N年中的
前a项特大洪水(包括出现在实测系列中的特大洪水)，序位为M
(M＝1，2, 3, …a)的经验频率为： 若某项洪水可以同时在两个连序
例4-l
某站有1941年-1970年的30年实测资料，还调查到自1911年以来 的60年中，发生过于1913年、1917年、1923年、1933年、1939 年、1943年等6次较大的历史洪水，而实测的1956年洪水则为60 年中首位的特大洪水。
此外，还有1926年、1960年两个大早年份。另外从文献资料中 了解到自公元1500年以来的470年中，发生严重水旱灾害的次数 为：特大洪水8年，较大洪水47年，大早年份15年。
三、设计洪水标准 当河道中出现规定的某量级的洪水时，建筑物不破坏， 这级洪水便是该建筑物的设计洪水标准。设计洪水标淮 愈高，建筑物遭洪水破坏的可能性就愈小。
日前，我们利用数理统计原理．将洪水的大小用它出现 的可能性——频率表示。设计洪水标准愈高，该级洪水 流量出现的可能性愈小(洪水频率愈小)．建筑物遭破坏的 可能性愈小，就愈安全。
§4-1 桥涵洪水频率标准
一、洪 水
由于降雨、融雪、融冰等原因，河床内水量剧增， 水位猛涨，这种水文现象叫洪水。
洪水包括洪峰、洪量及其 洪水过程线。
由于影响水文现象的因素(气象、地理、地貌等因素) 非常复杂，一次洪水是众多因素组合的结果．所以各 条河流的洪水不同，同一条河流各次洪水也不相同。
根据《桥渡规范》(TBJ17-86的《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60－2004)规 定的公路桥涵洪水频率标准如表4－2所示．
桥涵水文 第四章 设计洪水流量
7 0.76 0.66 0.63 0.20 0.18 0.17 0.15 0.01 0.00 0.00 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.06 0.08 0.09 0.09 0.14 0.14 0.23 0.33 0.39
2016/4/26
设计洪水流量
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
19000 17000
Qm (m3/s)
15000 13000 11000 9000 7000 5000 3000 1000 0.01 0.1 0.5 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99 99.9 99.99
P (%)
2016/4/26
设计洪水流量
桥涵水文
10
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
水也加入样本，得千年一遇设计洪峰流量Qm=23500m3/s。这次计算的洪峰流量
只变化了4%，显然设计值已趋于稳定。
2016/4/26
设计洪水流量
桥涵水文
13
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
特大值处理时，目前国内有独立样本法和统一样本法两种方法。 资料条件：设有a年特大洪峰流量资料Qmi（i＝1，2，…，a），其中可能 有ℓ项实测大洪水；n年实测洪峰流量资料Qmj（j＝ℓ＋1，ℓ＋2，…，n）。 假设： N —— 历史调查期年数； n —— 实测系列的年数； ℓ—— 为n年中的特大洪水项数； a —— 为N年中能够确定排位的特大洪水项数(含资料内特大洪水 ℓ 项)； m —— 为实测系列在n中由大到小排列的序号，m＝ℓ+1，ℓ+2，...，n； Pm —— 实测系列第m 项的经验频率； PM —— 特大洪水第M 序号的经验频率，M＝1，2，...，a。
庄子特大桥设计水位推算及防洪评价分析
Science &Technology Vision 科技视界作者简介:文桢涵(1991—),女,汉族,河南洛阳人,本科,研究方向为道路桥梁与渡河工程(公路工程)。
0概况庄子特大桥位于河南省三门峡市卢氏县东明镇和横涧乡交界处,卢氏县城在桥址下游约8km 处,跨河位置距下游卢氏(二)水文站大约8km,大桥全长1250m,单孔跨径为40m。
按照桥梁的建设规模,该桥属于特大桥,工程设计防洪标准为300年一遇。
大桥跨越洛河主河槽,桥梁轴线法线方向与水流方向夹角约为32°,滩槽明显,主槽偏左,大约宽560m,左侧跨越洛北大渠、国道G209和规划的运十铁路。
1设计洪水及设计洪水位的推算1.1设计洪水推算庄子特大桥下游8km 处为卢氏(二)水文站,其控制流域面积为4623km 2,桥址处控制流域面积为4295km 2,两者相差328km 2,汇水区的暴雨分布较均匀,区间无分洪、滞洪区,故采用公式Q 1=F 1F 2()n Q 2计算出桥位处300年一遇的洪峰流量。
式中Q 1、F 1为水文计算断面的洪水流量(m 3/s)和汇水面积(km 2);Q 2、F 2为水文站的实测最大洪水流量(m 3/s)和汇水面积(km 2);n 为面积指数,可根据本河流或邻近河流上下游实测洪水资料分析确定。
对大中河流,n 值一般在0.5~0.7之间,对较小河流,n ≥0.7。
根据卢氏(二)站实测洪水资料分析,n =0.6。
卢氏(二)水文站的设计洪水采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线确定,采用系列为1936年~2008年,共73年,1898年历史调查洪水作为特大值处理,最终拟合的频率曲线见图1。
计算结果表明,桥位处300年一遇洪峰流量为5740m 3/s。
图1卢氏(二)站洪峰流量频率曲线1.2设计洪水位推算用水力学法推求跨河断面设计水位,根据桥位处实测大断面、河段比降、河床糙率等资料,采用曼宁公式计算各级水位下相应流量,建立跨河断面处水位~流量关系曲线。
设计洪水与设计水位推算方案
设计洪水与设计水位推算方案一、设计洪水推算概述1. 设计洪水标准明确本项目所需遵循的设计洪水标准，包括洪水重现期、设计洪水频率等。
2. 洪水类型及特征分析本项目所在区域的洪水类型，如暴雨洪水、融雪洪水等。
描述各类洪水的特征，包括发生时间、频率、持续时间等。
3. 推算方法选取依据项目特点，选择合适的洪水推算方法，如频率分析、水文模型模拟等。
说明所选方法的适用性和优势，为后续推算提供依据。
二、设计洪水推算步骤1. 数据收集与处理收集项目所在流域的历史洪水资料、降雨资料、地形地貌等数据。
对收集到的数据进行审核、整理和预处理，确保数据质量。
2. 设计暴雨分析分析设计暴雨的时空分布特征，确定设计暴雨的强度、历时等参数。
结合地形地貌，分析暴雨对洪水形成的影响。
3. 洪水过程线推算利用所选推算方法，结合设计暴雨成果，推算设计洪水过程线。
分析不同重现期下的洪水过程线特征，为设计提供依据。
4. 设计洪水成果合理性分析对比历史洪水资料，分析设计洪水成果的合理性。
如有必要，对设计洪水成果进行修正，确保其可靠性和安全性。
三、设计水位推算概述1. 设计水位标准明确本项目所需遵循的设计水位标准，包括防洪标准、排涝标准等。
2. 水位影响因素分析影响设计水位的主要因素，如河道形态、糙率、比降等。
描述各因素对设计水位的影响程度，为后续推算提供依据。
3. 推算方法选取依据项目特点，选择合适的设计水位推算方法，如水力学计算、水理模型模拟等。
说明所选方法的优势和适用性，为后续推算提供依据。
四、设计水位推算步骤1. 河道参数确定收集项目所在河道的地形地貌、糙率、比降等参数。
对河道参数进行实地调查和测量，确保数据准确性。
2. 水位流量关系建立基于实测数据，建立河道水位与流量的关系曲线。
分析不同工况下的水位流量关系，为设计水位推算提供依据。
3. 设计水位推算利用所选推算方法，结合设计洪水成果，推算设计水位。
4. 设计水位成果合理性分析对比历史水位资料，分析设计水位成果的合理性。
桥梁设计中的水文问题探析
桥梁设计中的水文问题探析摘要水文问题在桥梁设计中占据重要地位。
为了避免桥梁水毁，保证标准洪水频率下桥梁的安全运营，需要对桥梁设计中的水文问题引起充分的重视。
本文首先分析了桥梁水毁的原因，然后就水文资料的收集、资料审查和外业调查、设计流量的计算、设计洪水位的推算等桥梁设计中的水文问题进行分析，以期为同业者提供参考。
关键词桥梁设计；水文问题；探析中图分类号U442 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)051-0210-02水文问题是桥梁设计中必须考虑的重要问题。
通常而言，桥梁设计中的水文问题主要是对桥梁所在河段未来使用期间的水文情况进行预估计。
为降低桥梁工程的造价，不仅要合理地选择桥梁结构形式，还要确保桥位设计的合理和正确。
桥位设计主要包括选择桥位、水文计算、确定桥梁孔径及墩台基底的埋置深度等内容。
其中，首要工作是调查和分析所在河段的天然水文状况，搜集充足的水文资料作为参考依据，并通过分析确定设计的洪水位及其流速和流量等。
由此可见，水文问题在桥梁设计中占有十分重要的地位。
然而，河流的水文特性往往又十分复杂。
衡量桥梁设计是否合理的重要标准之一就是桥梁能否通畅安全地排泄河流的洪峰流量。
这需要结合河流的水文情况进行分析和研究，以确定合理的桥梁长度。
桥梁建造得过长或过高会增加不必要的投资，建得过短或过低又会发生水毁，因此，应该对桥梁设计中的水文问题给予高度的重视。
在这样的背景下，探讨桥梁设计中的水文问题无疑具有重要的现实意义。
本文首先分析了桥梁水毁的原因，然后就水文资料的收集、资料审查和外业调查、设计流量的计算、设计洪水位的推算等桥梁设计中的水文问题进行分析，以期为同业者提供参考。
1 桥梁水毁的原因造成桥梁水毁的原因，除了部分桥梁是由于设计标准低以外，主要有以下几个方面。
1）桥位选择不恰当。
例如有的桥梁位于河湾，桥位与洪水中泓线斜交，凹岸被严重冲刷，这些都可能冲毁桥头引道。
除此之外，桥位若位于游荡变迁河段，或在发生大洪水和水土流失时，主流侵蚀、摆动等会使河床逐渐变宽，这样也能造成桥梁水毁。
03 设计洪水流量
、CS、Pi查表计算确定理论频率曲线的纵坐标，
绘制理论频率曲线。
4. 观察理论频率曲线与经验频率曲线的符合程度，反复调整统计参数
，直到两者符合得最好为止，即可确定统计参数 Q 、CV和CS的采用值 及采用的理论频率曲线。
Nanjing University of Technology
桥涵水文
4.1 根据流量观测资料推算设计流量
汇流过程：坡面出现汇流后，从流域各处汇集到流域出 口断面的过程。
汇流时间τ（h）：从流域最远点流到出口断面的时间
Nanjing University of Technology
桥涵水文
4.3 推理公式和经验公式
一、基本概念
暴雨强度公式：暴雨强度、历时及累积频率三者关系的数学模型
i＝f(t，P)，称为暴雨强度公式。它用以反映实测点雨量资料的暴雨特性
年连续20年的年最大流量资料；又通过洪水调查和文献考证，得到1784 而需要进行调查和考证。 年、1880年、1949年和1955年连续系列前四次特大洪水；1975年在实测 实测期、调查期、文献考证期 期内也出现过一次特大洪水。
文献考证期
Nanjing University of Technology
Nanjing University of Technology
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
二、全国水文分区Cv值表
Nanjing University of Technology
桥涵水文
4.2 根据地区经验公式推算设计流量
三、全国水文分区CS／Cv 值表
Nanjing University of Technology
公路沿线跨越的小河、溪流、沟壑等都是属于小流域。
水文学第四章(2010)
资料的代表性分析 资料的代表性分析 代表性 资料的代表性: 资料的代表性: 是指样本的统计特性能否很好地
反映总体的统计特性。 反映总体的统计特性。 样本与总体的离差越小，代表性越好； 样本与总体的离差越小，代表性越好； 样本与总体的离差越大，代表性越差。 样本与总体的离差越大，代表性越差。
A站：设计站，资料系列30年 30年 设计站，资料系列30 B站：参证站，资料系列50年 50年 参证站，资料系列50 分布参数： 分布参数： A 站： R B 站： R
资料一致性的分析 资料一致性的分析 一致性
水文系列资料的成因前后应一致。 水文系列资料的成因前后应一致。当 水文系列资料的成因前后不一致时， 水文系列资料的成因前后不一致时，应 该还原修正到天然状态的水平。 该还原修正到天然状态的水平。
ห้องสมุดไป่ตู้
W天然 = W实测 +W还原
根据水量平衡原理，采用各种方法还原。 根据水量平衡原理，采用各种方法还原。 （1）分时段还原； ）分时段还原； （2）总量还原； ）总量还原； （3）过程还原。 ）过程还原。
4.设计洪水的计算方法 4.设计洪水的计算方法
设计洪水的内容： 设计洪水的内容： 设计洪水包括 包括： 设计洪水包括： 一定频率的设计洪峰流量 率的设计洪峰流量； 1 一定频率的设计洪峰流量； 不同时段的设计洪水总量； 不同时段的设计洪水总量； 设计洪水过程线。 设计洪水过程线。 设计洪水的计算方法 ： (1)由流量资料推求设计洪水 ； 由流量资料推求设计洪水 (2)由暴雨资料推求设计洪水 (2)由暴雨资料推求设计洪水 ； (3)由经验公式推求设计洪水 (3)由经验公式推求设计洪水 ； (4)由水文气象资料推求设计洪水 (4)由水文气象资料推求设计洪水 。
- 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)。
Ⅰ、Ⅱ Ⅲ
设计标准越高（频率越小），设计洪水越大， 设计的工程越安全，被洪水破坏的风险就越小，但 工程的造价越高；反之，标准越低（频率越大）， 工程耗资较少，但安全程度也相应降低，被破坏的 风险就较大。
设计洪水的计算途径 1、由实测流量资料推求； 2、由洪水调查资料推求； 3、由暴雨资料推求。
实际工作中，对重要的工程，为保证计算成果 的可靠性，应根据水文资料的情况，采用多种途径 计算，相互比较，充分论证，合理采用。
设计水位、设计流速和过水断面面积。
桥梁涵洞分类
桥涵 分类
特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞 公路桥涵 多孔跨径总长L/m 单孔跨径 LK /m
L≥1000
100≤ L ≤ 1000 30＜ L＜100 8≤ L≤30 -
LK ≥150
40 ≤ LK≤ 150 20＜ LK＜40 5≤ LK＜20
LK ＜5
第一节
有观测资料的设计
洪水流量推算方法
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
一、资料的选样与审查
水文资料：桥位断面实测年最大洪峰流量系列及若干次 历史调查洪水资料；实测水位-流量关系、水位-流速关 系、水位-过水断面关系等。
1、选样 年最大值法：组成容量为 n 的年最大洪峰流量系列，以 及若干次历史调查洪水资料。
涵洞及小 型排水构 造物 路 基
1/100
1/100
1/ 50
1/ 25
注：二级公路的特大桥及三、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。
铁路桥涵设计洪水频率
铁路 等级 设计洪水频率 桥梁 1/100 1/50 涵洞 1/50 1/50 检算洪水频率 特大桥（或大桥）属于技术 复杂、修复困难者或重要者 1/300 1/100
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
流涌高和桥墩冲高等影响的高度后的水位。
桥涵工程依据：
交通部颁布的
《公路工程技术标准》（JTJ B01-2003） 《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）
首先根据《公路工程技术标准》确定公路的
等级和桥梁的大小，然后按照《公路工程水文勘
测设计规范》，确定设计洪水频率（或重现期），
最后推求相应于该频率的设计流量，以及相应的
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
（2）不连序系列
在水文站观测年份内，如果河流发生特大洪水，相 应地就会出现特大值。通过洪水调查和文献考证，往往 也会获得特大值。这些特大值与其它数值之间有显著的 脱节现象，是不连续的。在统计计算中，不能把这些特 大值与其它数值等同看待，需要进行适当处理，即所谓 特大值的处理。
年超大值法：观测年数较少时采用。
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
一、资料的选样与审查
2、审查
资料可靠性：资料的正确与否
资料一致性：是指组成该系列的流量资料，都是在同
样的气候条件、同样的下垫面条件和同一测流断面条件
下获得的
资料代表性：是指该洪水样本的频率分布与其总体概
率分布的接近程度
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
二、设计洪峰流量的推求
（1）连序系列
选取样本，一般采用“年最大值法”选取样本；
绘制经验频率曲线； 用适线法绘制理论频率曲线，并选定三个统计参数； 用选定的三个统计参数计算设计洪水频率相应的设计 流量； 审查计算结果。参照统计参数的地区经验值，审查所 选定参数值，并用其他方法推算设计流量，进行对比。
都应根据洪水的大小来设计。
本章主要任务在于确定桥梁基本尺寸 ( 桥孔长
度、桥面标高、墩台埋深 )所依据的桥位河段的水
文要素，即在桥渡设计使用期内可能出现的控制 洪峰流量(设计流量)及其相应的水位(设计水位)。
设计洪水：在道路桥涵规划、设计中所指定
的各种设计标准的洪水。
设计水位：在规定的桥涵设计洪水频率标准 下的水位加上根据河流具体情况，即考虑壅水高 度、浪高、水拱、河湾超高、凹岸超高、局部股
资料独立性：水文资料彼此无关
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
一、资料的选样与审查
3、资料的插补与延长
（ 1 ）寻找参证站：采用水文统计方法推算设计流量时， 如桥位附近水文站流量观测资料的观测年限较短或有缺 失年份，则应尽量利用参证站 ( 上、下游或邻近流域内 的水文站 ) 的观测资料，进行插补和延长，来提高可靠 性。 （2）用暴雨资料插补洪峰资料
插补和延长年数不宜超过实测洪水流量的年数，并 应结合气象和地理条件作合理性分析。
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
二、设计洪峰流量的推求
连序系列：即从大到小排位，序号是顺位连续排列
的系列。如：实测系列 不连序系列：特大洪水加入系列后称为不连序系列， 即从大到小排位，序号不连续，其中一部分属于漏 项、缺项位，其经验频率和统计参数计算与连序系 列不同。
a1+ a2=a个大洪水 a1 个大洪水 a2 个大洪水
T1 N 调查期或考证期
n 实测期
T2
第一节 有观测资料的设计洪水流量？
至今人们对特大洪水还没有一个明确的量的定义。
在概率格纸上，它的频率点与一般洪水的频率点有明 显的脱节、不连续现象。在历史洪水中、在实测洪水 中都有可能出现特大洪水，需提出作单独处理。
公路桥涵设计洪水频率
构造物 名 称 高速公路
特大桥 大中桥 小 桥 1/300 1/100 1/100 1/100
公 一
1/300 1/100 1/100 1/100
路 二
1/100 1/100 1/ 50 1/ 50
等 三
1/100 1/ 50 1/ 25 1/ 25
级 四
1/100 1/ 50 1/ 25 按具体情 况确定 按具体情 况确定
桥涵水文
Hydrology of Bridge and Culvert 第四章设计洪水与设计水位推算
第一节 有观测资料的设计洪水流量推算方法
第二节 根据洪水调查资料推算（略）
第三节 根据暴雨资料推算（略） 第四节 小流域设计洪水 第五节 设计洪水位的推求
对公路桥梁工程来说，在发生洪水时，必须 保证桥梁能安全宣泄洪水，公路能畅通。因此， 在规划设计公路桥梁时，桥涵的孔径、桥梁的高 度、墩台基础的埋置深度、调治构造物的尺寸等，