桥涵水文计算基本方法

Q1=(F1/F2)ªQ2
5）水位、流量关系曲线法：当上、下游水文站间无支流汇入，两站相同年的最大洪 峰流量大致成比例，则可通过两站资料用如下函数进行插补和延长。 Q=f（Qˊ） H= f（Hˊ） Q= f（ Hˊ） 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站资料，两站 资料如下表。
（2）水文观测资料的收集、整理和插补延长
1） 调查法：通过调查、走访河流两岸附近居民，通过他们对历史洪水的记忆对已有 的水文系列进行插补和延长。 2）考证法：通过文献、历史记载、碑刻、民间传说等对已有的水文系列进行插补和 延长。 3）两系列的相关分析法：若分析站水文系列较短，而同一流域内或相近的另系列水 文系列较长，则可将该站作为参证站，将两站的水文系列通过回归分析的方法得 到相关方程，再通过相关方程对较短的分析站水文系列进行插补和延长，从而得 到更长的水文系列。 4）流域面积比拟法：当上、下游水文站与测站流域面积相差不超过 10％可直接引用。 如较大但不超过20％可按下式计算：
6、场次洪水次序和所处期限
期限 时间 最大流量
实测期
调查期
36年(1935--1974)
108年(1974—1867）
29700m³/s
36000m³/s （1867年） 31000m³/s （1921年） 29700m³/s （1974年） 考证期 574年(1974－1400） 43000m³/s （1583年） 其中：与1867年大小相当的洪水还发生过 5 次，分别为： 1416、1583、 1693、1770、1852年 ，能够确定大于1867年洪水的有 3 次。相当于 1921年的洪水除上述6次以外尚有：1472、1706、1724年 3 次。
流 量 支流2 支流1
Q11 Q22
支流1
支流2
Q13,Q23
合 流
Q12 Q21 t1 t2
桥位
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 2）洪水发生年份的调查及方法 联系历史以便确认记忆 引导群众以民间事件为突破点恢复当年的记忆 由民谚、刻字、碑文、报刊、历史文献、日记查得 3) 指认并确定洪痕 4、历史洪水分析 1）洪水大、小的判断。其方法主要如下： 根据洪水淹没深度来判断 根据建筑物破坏程度来判断 从诗文、叙事来判断 根据受灾范围、河流决口、漫溢的上下游位置来判断
0.29
2.06 3.38 0.11 1.43 3.59 1.28 0.61 1.04 0.16 0.39
∑
35222
24
43.59
14.02
18.32
11007
13.99
17.66
17.81
① 回归分析方程式：
Y-Y=gsy/sx(X-X)
两系列近14年平均流量 ：Y＝786， X＝1092 ② 经计算得: 均方差: sy=416 sx=629 相关系数 g=0.96 相关系数机误 Eg＝±0.014 ③ 判断相关程度： 4Eg=4×0.014＝0.056 g＝0.96﹥ 4Eg 相关良好 ④ 根据以上回归分析方程式及相应各参数得到以下方程式： Y－786＝0.96×416／629×（X－1092） 整理得: Y= 0.63X+98.04 (本题为直线相关）
14
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
63
64 65 66 67 68 69 70 71 72 73
560
1760 2073 340 1520 1920 1130 840 1090 407 630
0.38
1.20 1.41 0.23 1.04 1.31 0.77 0.57 0.74 0.28 0.43
分 析 站 流 量 和 水 位 Q
H
。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 × 。 × 。 。 。 × × 。 。 。 × 。 。 。
Q=f(H´)
。 。
。
× × × × × × ×
H=源自文库( H ´)
参证站流量和水位Q ´ H ´
示例 3，过程线叠加法： 当两支流上有较长的观测系列，合流后实测资料系列短，则可利用两支流过程线 叠加法，插补延长合流后的流量，洪水传播时间按下式计算： t = L/VS 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
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。
相 关 分 析 方 程 图 像
4400
4000
3600
分 析 站 流 量
3200
2800
2400 2000 1600 1200 800 400
（728）
（2007） （675） （1459） （1144） （346） （2564） （232） 295 1276 622
（0.71）
（1.96） （0.66） （1.42） （1.12） （0.34） （2.50） （0.23） （0.29） （1.24） （0.61）
（0.50）
（3.84） （0.44） （2.02） （1.25） （0.12） （6.25） （0.05） （0.08） （1.54） （0.37） 0.12 2.74 0.61
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

了解桥梁所处的位置和所属河流、水系，勾绘汇水面积。 收集与本桥位相关的水文、气象资料。 1）水文站的多年连续或不连续流量系列。 2）水位站的多年连续或不连续水位系列。 3）水文站多年使用的基本水文参数，如：糙率、比降、流速。 4）桥位上游是否有水坝，若有，其设计、较核频率各是多少、与桥梁设计 同频率的放流情况如何。 5）桥位附近是否有与已知水文站相关的其它水文站。 该水文站的水文 系列如何。 6）调查、搜集历史洪水情况（年份、流量、水位）。 7）收集所处地区的有关风、雨、流冰、气温等气象资料。
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。 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
52
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62
1000
3030 916 2160 1660 393 3915 213 337 1845 840
0.68
2.06 0.63 1.47 1.13 0.27 2.67 0.15 0.23 1.26 0.57
0.46
4.24 0.40 2.16 1.28 0.07 7.12 0.02 0.05 1.58 0.32 0.31 1.69 0.77 0.10 2.86 0.59
桥涵水文计算
前
言
桥涵水文是公路、铁路、市政工程中桥梁、路基设计、建设的决定性因素之一，也 是衡量桥梁、路基是否符合相应的行业标准的最基本标准。更为重要是它事关洪灾 区人民的生命和财产的安全，是灾区人民群众逃生和抢险时有限的几条通道之一。
由此可见桥涵水文在桥梁、路基设计、建设中是极其重要的工作项目。
5、历史洪水的排位 历史洪水的顺位，应充分利用文献记载，将调查、考证和实测到的大洪 水分别置于不同历史时期去考察。首位（或前几位）应根据调查期和考证期 综合排列。 例：某站36年实测水文资料(1935-1974)，实测期最大洪峰流量9700m ³/s(1974 年）。在近百年调查期中 ,大于1974年的历史洪水有两次，分别为 36000m³/s（1867年），31000m³/s（1921年）；自文献上考证得知的特大洪 水尚有43000m³/s（1583年），且有自1400年～1974年的574年间，与1867年 大、小相当的洪水还发生过5次（分别为1416、1583、1693、1770、1852 年） 。能够确定大于1867年洪水的有三次，大于或相当于1921年的洪水除 上述6次以外尚有1472年、1706年、1724年三次。1583年之前是否还有更大 的洪水无从考证。 在对以上各流量进行排序时需注意以下几方面问题 三个期限，即：实测期、调查期、考证期。 同一年份（流量）在不同系列中排号。 同一年份（流量）在不同系列中排号哪个更合理。 发生洪水的特征年: 1583、1867 、1921 、1974年。
7、排序结果如下：
（1）1974年洪水：实测36年系列中29700 m ³/s(1974年）虽排序第一,但因系 列过短已无意义。在108年的调查期内排第三位(第一位1867年，第二位 1921年，第三位1974年）。 （2）1867年洪水：理应是自1867年〜1974年这108年的第一位，但通过文献考证 知：自1400年〜1974年的574年中，相当于1867年5次，其中大于1867年3 次，因此1867年洪水在574年系列中应排在第4〜6位。 （3）1921年洪水；根据文献考证，在574年中大于或相当于它的除以上6次外尚 有1427、1706、1724年3次共9次，由于本次洪水灾情小于1867年，文献记 载可能会有遗漏，尽管本次洪水同处于考证期和调查期之内，考虑到本次 洪水相对较小,和所在系列的相对可靠程度，因此，它的顺位可在调查期 中（1876年－1974年）排位，即：108年中居第二位,1867年排第一位）。 （4）1583年洪水在1400年〜1974年这574年中，没有超过它的洪水发生，因此 1583年的洪水在574年中排第一位，再长时间无法考证。
* * *
方程：Y=0.63x+98.04
*
* * * * * * * * * *
*
*
*
*
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 析站系列流量进行插补和延长，如下图： 水位、流量关系曲线 Q= f ( Q ´)
0.14
1.44 1.99 0.05 1.08 1.72 0.59 0.32 0.55 0.08 0.19
0.51
1.62 1.90 0.31 1.39 1.76 1.04 0.77 1.00 0.37 0.58
0.26
2.62 3.61 0.10 1.93 3.10 1.08 0.59 1.00 .014 0.34
440
1000 1400 275 813 1610 965 618 814 350 529
（0.43）
（0.98） （1.37） （0.27） （0.79） （1.57） （0.94） （0.60） （0.79） （0.34） （0.52）
（0.18）
（0.96） （1.88） （0.07） （0.62） （2.46） （0.88） （0.36） （0.62） （0.12） （0.27）
水文系列回归分析计算表
序号 1 2 年代 1950 51 流量x 473 6170 K1 0.32 4.20 K1² 0.10 17.64 K1´ K1´² 流量y （396） （3985） K2 （0.39） （3.86） K2² （0.15） （15.13） K1´ K2
3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13