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3.942
km，沟长2.52km，平均比降5.550
00
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44mm
Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm ）,取10mm
F ——汇水面积（km 2）,取3.94
β ——洪峰传播的流量折减系数，取1
γ ——汇水区降雨量不均匀的折减系数，取1
δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，取1
p 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 n
p 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/h
τ——汇流时间（h ）
采用公式2
3K 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 ）。

n ——暴雨递减指数
此处分区为I 区，取0.47。

μ——损失参数（mm/h ）
采用公式22P K S F λμβ-=，2K =0.51，2β=1.099，λ=0.437，为系数，μ=17.35
（mm/h ）。

F ——汇流面积3.94（2km ），
确定各个参数值带入公式3-2可得百年一遇洪峰流量
F S Q n
p p )(278.0μτ-==140.88（3/m s ） （3）贵州省简化公式
n p F K Q *= （3-3）
K ——径流模量取35.8
n ——地区指数取0.834
F ——汇流面积3.94（2km ）
确定各个参数值带入公式3-3可得百年一遇洪峰流量
n p F K Q *==112.27（3/m s ）
（4）贵州省经验公式
3P P Q CS F λβ= （3-4）
p Q ——频率为p 的设计流量（3/m s ）
p S ——暴雨力（/mm h ）取80/mm h
C=11.59，β=0.245，3λ=0.834，为系数
F ——汇流面积3.94（2km ）
确定各个参数值带入公式3-4可得百年一遇洪峰流量
3P P Q CS F λβ==114.97（3/m s ）
（5）Q P 取值：
采用方法一计算得1%Q =59.34m 3/s ；采用方法二计算得1%Q =140.88m 3/s ；采用方法三计算得1%Q =112.27m 3/s ；采用方法四计算得1%Q =114.97m 3/s 。

本桥100年一遇洪水流量偏安全的取值，计算的结果1%Q =140.88m 3/s 作为设计流量。

四 设计水位
调查工程选址处的河流形态断面，根据河床的糙率，河面的坡率，设计流量，利用谢才曼宁公式可以求出洪水的设计水位。

谢才公式：
v = （4-1） C ——谢才系数，反映沿称阻力变化的系数；
R ——水力半径，A
R χ=，其中A 为过流断面面积，χ为断面中固体边界与
流体相接触部分的周长，称湿周；
J ——河面坡率。

曼宁公式：
1/61C R n
= （4-2） n ——粗糙系数；
R ——水力半径。

根据连续性方程可得流量关系：
Q Av = （4-3） A ——过水断面的面积；
v ——谢才公式计算的流量。

由于现实中河槽和滩的糙率不一致，我们常用的方法是把河滩和河槽区分对待，《公路工程水文勘测设计规范》5.3.1中介绍：
c c t t Q A V AV =+ （4-4）
2/31/21c c c
V R J n = （4-5） 2/31/21t t t V R J n =
（4-6） Q ——设计洪水流量（m 2/s ）;
c A 、t A ——河槽、河滩过水面积（m 2）;
c V 、t V ——河槽、河滩平均流速（m/s ）;
c n 、t n ——河槽、河滩糙率；
c R 、t R ——河槽、河滩水力半径（m ）, 当宽深比大于10时，可用平均水
深代替；
J ——水面比降。

在工程选址处河沟中，调查时确定糙率n ，水面坡率J 。

给定设计水位H ，利用河沟的形态断面，可以求出湿周R ，过水面积A 。

利用公式4-4、4-5、4-6可以求出相应水位的洪水流量，采用试算的办法，试算流量结果和第三章根据暴雨径流方法确定的百年一遇洪水流量相差足够小时，即由洪水流量确定了设计水位。

本处采用福建省交通规划设计院的程序，试算确定设计水位。

桥址处的形态断面如图4-1：
图4-1
程序计算结果：
设计水位： 1008.78 设计流量：140.88 最大水深：2.78
左滩流量： 0 主槽流量：131.10 右滩流量： 0
左滩面积： 0 主槽面积：38.14 右滩面积： 0
左滩流速： 0 主槽流速：2.60 右滩流速： 0
五、冲刷计算
桥下一般冲刷
0.90.6620.151.04()()(1-)z p d
cm c cg
d z
Q B h A h Q B A λμ==
式中：
p h ——桥下一般冲刷后的最大水深
p Q ——频率为P%时的设计流量（m 3/s ）, p Q =330.30（m 3/s ） 2Q ——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）， 2c p t c
Q Q Q Q Q =+=318.23 c Q ——天然状态下河槽部分的设计流量（m 3/s ），c Q =318.20（m 3/s ） t Q ——天然状态下河滩部分设计流量（m 3/s ），t Q =12.07（m 3/s ） cg B ——桥长范围内的河槽宽度（m ），cg B =80（m ） z B ——造床流量下的河槽宽度（m ），对复式河床可取平摊水位时河槽宽度，z B =80（m ）
λ——设计水位下，在cg B 宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值，λ=0.113
μ——桥墩水流侧向压缩系数，取μ=0.98 cm h ——河槽最大水深（m ），cm h =2.945（m ） d A ——单宽流量集中系数
z H ——造床流量下的河槽平均水深（m ），对复式河床可取平摊水位时的河槽平均水深，z H =2.5（m ）
则
0.15d z
A ==1.211 0.90.662
1.04()()(1-)z p d c m c c g Q B h A h Q B λμ==3.99
冲刷深度为
-p c m
H h h ==3.99-2.945=1.04（m ）。