水文计算算例
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1 / 24 （一）全线典型大中桥水文计算分析
水文计算的根本步骤：
-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nNNFKQ…………………………………〔1〕
式中：QN——某频率洪峰流量〔米3/秒〕.
n、KN——为重现期为N的经历参数
F——流域面积〔平方公里〕.
1.6061.0n871%K；）中查得：附表（用水文手册》手册》和《榆林地区实由《延安地区实用水文
② 综合参数法：
3NHFβαCNQmN………………………………………〔2〕
其中：QmN——某频率的洪峰流量〔米3/秒〕.
N——设计重现期〔年〕.
——流域形状系数，2LF .
2 / 24 L.——主沟长度
H3N——设计重现期为N的3小时面雨量〔毫米〕.
C、α、β、γ、η——分区综合经历参数指数.
式中参数确实定：
；、、、、）中查得：附表（用水文手册》手册》和《榆林地区实由《延安地区实用水文49.011.058.015.035.4C97
③ 原交通部公路科学研究所推理公式法：
FSQnPP278.0…………………………………〔3〕
式中：Qp——某频率洪峰流量〔米3/秒〕.
SP——某一频率雨力即最大1小时暴雨强度〔毫米/小时〕.
τ——流域汇流时间〔小时〕.
μ——损失参数〔毫米/小时〕.
F——流域面积〔平方公里〕.
n——暴雨递减指数.
0.278：单位换算系数.
16.02283.0111%1334.016.0334.0/44.82303.198.065.01401jLjLKKhmmSKuKmmSP，由表三查得：，由表二查得：中查得：用水文手册》手册》和《榆林地区实由《延安地区实用水文 .
3 / 24 ④ 全国水文分区经历公式：
公式的根本形式：nKFQ%2。…………………………〔4〕
根据分区表查90区的对应值：n值按取0.72，K值取13.8，%2%118.1QQ
⑤ 采用全国水文分区经历公式
0nQCF，)1(%10%1KCQQv………………………………〔５〕
根据分区表查90区的对应值。查得1.6C，65.0n那么65.001.6FQ，55.1vCsC/vC=3.5，查得K1%=8.16，0%1648.13QQ
流量计算结果
序号 断面位置 河名及桥名 汇水面积F
(Km²) 河沟长L
〔Km〕 河沟纵坡j 公式①
(m³/s) 公式②
(m³/s) 公式③
(m³/s) 公式④
(m³/s) 采用值
(m³/s)
1 K51+600.0 ***大桥 18.2 8.5 0.0189 432.2 237.2 499.4 131.5 499.4
2 K51+860.0 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8
3 K52+060.0 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8
2. 计算设计水位以及设计流速
计算采用桥位设计信息软件系统2.0版本，河床断面形态、河流比降根据现场测量数据输入软件，糙率结合现场实测情况，根据规规定进展选取。
根据前文的流量计算，确定百年一遇的设计流量Q1%=548.8m³/s；河槽以黄土沙石为主，并根据从当地水利部门搜集的资料，确定糙率取1/n=45；根据现场实测以及相关资料，确定河床比降J=0.015，利用计算软件可以求得：
1 桥梁根本信息 .
4 / 24 桥梁类型 大
设计洪水频率(%) 1
桥梁中心桩号
凌汛要求 无
水流与桥轴线的夹角 0
跨河位置 河湾
2 河流资料
2.1 根本资料
河流名称 ***
设计洪水流量(m³/s) 548.8
计算断面名称 51860
河床比降(‰) 18.9
左分界桩号(m) 0
右分界桩号(m) 71
左滩粗糙度m1 13
河槽粗糙度m2 40
右滩粗糙度m3 13
2.2 断面桩号及标高数据列表
桩号(m) 标高(m)
0 1016
12 1010 .
5 / 24 17 1008
18 1006
20 1000
21 998
23 996.44
27 996.44
33 998
40 1000
48 1002
64 1010
71 1016
3 计算过程
3.1 计算设计水位
根据几何方法计算得：
经过屡次几何方法计算，确定设计洪水流量Qs=548.8(m³/s)对应的设计洪水位为1001.704(m)，即
H=1001.704(m)
3.2 计算河床各局部的过水面积和水面宽度
根据几何方法计算得：
左滩过水面积ω1=0(㎡)
河槽过水面积ω2=87.092(㎡)
右滩过水面积ω3=0(㎡) .
6 / 24 全断面过水面积ωs=ω1+ω2+ω3=87.092(㎡)
左滩水面宽度 B1=0(m)
河槽水面宽度 B2=71(m)
右滩水面宽度 B3=0(m)
3.3 计算水力半径
计算公式
R=ω/B
式中：ω为过水面积(㎡)
B 为水面宽度(m)
河槽水力半径 R2=ω2/B2=87.092/71=1.227(m)
3.4 计算流速
计算公式
按照《公路工程水文勘测设计规程》(JTG C30-2002)
V = m R2/3 I1/2
式中：R为水力半径(m)
m为河床粗糙系数
I为河床比降
河槽流速V2 = m2 R22/3 I1/2
=40 ×1.2272/3 ×(18.9/1000)1/2 = 6.301(m/s)
3.5 计算流量
计算公式
Q = ω×V .
7 / 24 式中：ω为过水面积(㎡)
V为流速(m/s)
河槽流量 Q2 = ω2×V2 =87.092×6.301 =
548.799(m³/s)
全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 548.799+0
= 548.799(m³/s)
3.6 计算全断面流速
Vs = Qs / ωs = 548.799 / 87.092 = 6.301(m/s)
4 计算结果列表
4.1 全断面数据
断面平均流速(m/s) 6.301
断面设计流量(m³/s) 548.799
4.2河槽数据
河槽设计流速(m/s) 6.301
河槽设计流量(m³/s) 548.799
河槽平均水深(m) 1.227
河槽最大水深(m) 5.264
河槽水面宽度(m) 71
河槽过水面积(㎡) 87.092
5 河流断面图 .
8 / 24
3〕.桥长计算
河槽宽度计算公式
cncpjBQQKL3
式中：
设计流量pQ=548.8 (m³/s)
设计洪水河槽流量cQ=548.8 (m³/s)
河槽宽度cB=28.1m
系数K和指数3n，该河段属于稳定河段，9.0,84.03nK
可求得
L=23.6m。 .
9 / 24 本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径35×20m组合箱梁，综合考虑角度、桥墩布置等因素，桥跨布置满足设计洪水频率的泄洪要求，水文不控制跨径布置。
4〕. 冲刷计算
⑴河槽一般冲刷
由于公式64-1修整式对大颗粒土质计算值偏大，对稳定性河槽计算值偏大，而本河流属于河槽稳定，河床土质主要为粒径较小的沙砾，因此采用64-2简化公式计算河槽一般冲刷：
max66.0290.02)1(04.1hBBQQAhccp
式中：
1Q—计算断面的天然河槽流量
2Q—桥下河槽局部通过的设计流量。根据调查资料以及两岸河滩情况判断，桥下河槽不可能扩宽到全桥，所以stccQQQQQ"2
sQ—设计流量；根据计算，sQ=548.8 (m³/s)
cQ—天然河槽流量：根据计算，cQ=548.8 (m³/s)
"tQ—天然状态下河滩局部流量，"tQ=0
所以，stccQQQQQ"2=548.8(m³/s)
cB—计算断面天然河槽宽度， B=28.1m
2B—桥下断面天然河槽宽度， B=28.1m
maxh—计算断面桥下河槽最大水深， hmax=5.3 .
10 / 24 A—单宽流量集中系数： 05.115.0HBA
—设计水位下，桥墩阻水总面积与桥下过水面积的比值；对于天然宽线河槽，近似用一个墩宽中心距离之比；
07.0204.1
—桥梁压缩系数： μ=0.88
所以
max66.0290.02)1(04.1hBBQQAhccp
=6.24m
即ph=6.24m，扣除原来水深5.3m，实际冲刷深度为mhhp94.0max。
⑵ 桥墩的局部冲刷计算
① 用65-2修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：
npbVVVhBKKh0015.060.012'
式中：
bh—桥墩局部冲刷深度，从一般冲刷后床面算起；
K—墩型系数；查表6-3-1得：K=1
2K—河床粒径影响系数； 37.0375.00023.024.02.22ddK
1B—桥墩计算宽度；查表6-3-1得：1B=1.4m
ph—墩前行近水流深度，以一般冲刷后水深ph代入；mhp24.6
d—冲刷层泥沙平均粒径， mmd1
