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桥涵水文课件——设计洪水流量

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_第四章__设计洪水流量

_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

桥涵水文课件3设计洪水流量

桥涵水文课件3设计洪水流量
1993 2854 15.2 18.2 21.2 24.2 27.3 30.3
i
1978
2950
12.1
20 21 22 23 24 25 26
1973 1984 1983 1994 1972 1982 1999 2000 1981 1996
2）计算平均流量 1977 2600
Q
1980 1 1975 n 1985 1976 1987 1974
51.5
57.6 60.6 63.6 66.7 69.7 72.7 75.8 78.8 81.8 84.8 87.9
某二级公路上有一大桥，附近水文站有 2 例题： 1986 3408 6.1 18 199132年连续的年最大 1650 54.5
流量资料，试推算该大桥的设计流量。 1979 3145 9.1 19 1989 1）把流量按大小递减的顺序排列；
目前我们所掌握的样本系列不长，系列愈短，误差愈大， 若用于 推求千年或万年一遇的稀遇洪水，代表性很不足。如果能调查到 N年(N>>n)中的特大洪水，就相当于把n年资料展延到了N年，提 高了系列的代表性，使计算结果更加合理、准确，等于在频率曲 线的上端增加了一个控制点。
3 4x 5x x31 x (1 C )1 6 V3 31 3 1 x P1-2-3 =1-50-99% 1 3 x x (1 1 3 3 4 51CV )36 7 8 9
0.9
3.14
3.22
3.33
3.46
3） 3.59
P（ %）=3.92 5～50～ 95% 4.44 3.73 4.14 4） P（%）= 10～50～90%
1971 1781 合计 48.5 32 1988 600 58857 97.0

第十一章 设计洪水流量 新

第十一章 设计洪水流量 新

第三节按暴雨资料推算
当流域面积小于100km2时，称为小流域面积，通常缺乏
实测流量资料，常按照暴雨资料推算设计流量
一、洪峰流量计算公式
1、基本形式： Q K i F
(11-7b)
式中： Q——暴雨洪峰流量（m3/s）
K——单位换算系数0.278或16.67
i ——降雨强度（mm/h）或（mm/min)
第十一章桥涵设计流量及水位推算
新规范关于设计洪水频率的另外两条： 1）二级公路的特大桥以及三级、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。 2）沿河纵向高架桥和桥头引道的设计洪水频 率应符合《公路工程技术标准》（JTG B01－ 2003）路基设计洪水频率的规定。
第二节按洪水调查资料推算
一、大洪水资料的获得
1、形态调查方法 ①河段踏勘 确定历史洪水痕迹位置和高程
古庙、老屋、古树 ②现场深入调查 访问年长者 ③河段选择 无支叉、稳定、洪痕多、靠桥近 ④实地测绘 ⑤摄影、论证
第二节按洪水调查资料推算
2、历史洪峰流量的推求
根据形态调查法可得过水断面，绘出纵剖面
位(很多情况下是推算水位)，称为设计洪水位。 设计水位：设计洪水位+雍水+浪高等。 通航水位：能保持船舶正常航行时的水位，称为通航
水位。 设计水位的推算：绘制Q-H曲线。 设计流量→设计水位→桥涵的孔径计算
第四节设计流量和设计水位推算
本章重点
1 .确定桥涵设计流量的几种途径。 2 .形态调查法。 3 .形态法计算洪峰流量。
图可得水面比降J
采用谢才—曼宁公式 R A
4-38
1
21R3J 2n来自例11-1Q A

第十一章 桥涵设计流量及水位推算ppt课件

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

qA第十一章桥涵设计流量及水位推算课件

qA第十一章桥涵设计流量及水位推算课件

11-3 按暴雨资料推算设计流量
（四）设计流量Q10%的计算
Q10%
0.278
ψA τn
F
0.278
0.926 50.68 2.66220.75
40
250.39m3 / s
11-3 按暴雨资料推算设计流量
暴雨洪峰流量其他公式
交通部科研所公式
Qm
0.278(
Ap tn
)F
(11 31)
简化公式 Qm 0 (h 2)1.5 F 0.8 , r, (11 32)
h , z , β，γ，δ，ψ 见附录7-14
经验公式 Qm CF n c , n 见表11-4
(11 33)
11-3 按暴雨资料推算设计流量
Qm ψ0 (h z)1.5 F 0.8 β γ δ 0.06 (35 5)1.5 250.8 0.851 0.99 109m3 / s
11-1 按实测流量资料推算
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，由国家颁布，表示各种等 级工程的安全要求或容许的破坏率 定义——即按[ P ]选定的洪峰流量Qp 设计流量计算条件——有多年实测洪峰流量记录资料
计算方法（详见第十章）
选样方法——年最大值法、年超大值法 频率分析与计算方法
23
F<30km2或流域面积相差小于20%时
QBP
( F2 F1
)QP
汇流历时短；
降水强度和损失强度全流域平均；
洪峰流量的主要因素是降雨强度和流域面积，设计洪水 以“峰”控制（调节能力有限；缺乏实测流量资料）；
洪峰流量与降水强度同频率看待；
A
暴雨公式采用 集》）
i

桥涵水文课件第三章

桥涵水文课件第三章

03
桥涵水文计算
桥涵水文计算的基本原理
流量与流速
桥涵水文计算中，流量和流速是两个基本参数。流量表示单位时 间内流过某一断面的水量，流速则表示水流的速度。
水位与流量的关系
水位和流量之间存在一定的关系，通过水位流量关系曲线可以查得 某一水位的流量。
桥下断面与河流特征
桥下断面的形状和尺寸对水流的影响较大，而河流的河床、河岸和 河水的流动特征也是桥涵水文计算的重要依据。
04
桥涵水文设计
桥涵水文设计的基本原则和要求
安全性
桥涵水文设计应确保结 构安全，能够承受可能 出现的各种荷载和自然
灾害。
经济性
桥涵水文设计应考虑建 设成本和运营维护费用， 力求实现经济效益最大
化。
环保性
桥涵水文设计应注重环 境保护，减少对周边生 态环境的破坏和污染。
耐久性
桥涵水文设计应保证结 构的耐久性，能够长期 稳定地服务于交通和水
水文循环与环境影响
研究桥涵建设对水文循环和生态环境 的影响，提出相应的环境保护措施。
桥涵水文在交通工程中的重要性
保障交通安全
桥涵水文的研究有助于合理设计桥型、 确定桥跨和基础结构，从而保障交通 工程的安全。
提高通行效率
促进环境保护
桥涵水文研究有助于了解桥梁建设对 生态环境的影响，从而采取相应的保 护措施，实现交通工程与环境保护的 协调发展。
桥涵水文课件第三章
• 桥涵水文概述 • 桥涵水文勘测 • 桥涵水文计算 • 桥涵水文设计 • 桥涵水文监测和维护
01
桥涵水文概述
桥涵水文的基本概念
桥涵水文是研究桥梁、涵洞等 跨越水体的建筑物与河流、湖 泊等水体相互作用的学科。
它涉及到水流、泥沙运动、河 床演变、水文循环等方面的知 识。

桥涵水文课件第五章


3. 当调查的历史洪水位处于水面线有明曲折 的稳定非均匀流河段时 ，按下式试算水面 线，推求历史洪水流量
Q 2 1 1 (1 ) 1 1 2 2 H1 H 2 2 2 L K 2 1 g A1 K2 A2 A1 Ac1 At1 A2 Ac 2 At 2
Q AC V C At V t Vc Vt 1 nC 1 nt
2 1 3 RC I 2
2 3
1
Rt I 2
2.
当调查的历史洪水位处于其他非均匀河段时
QK L( H 1) K K )( 2 2 ) 2g A1 A2
2 2
H H 1 H 2 K K1 K2 1 2 (K1 K 2 ) 1 n c1 1 nc 2 Ac1 R c21/ 3 Ac 2 R c22/ 3 1 n t1 1 nt 2 At1 R t2 / 3 1 At 2 R t22/ 3
Q P Q (1 P C V )
二、利用地区经验公式及水文参 数计算设计流量
当缺乏流量观测资料时，可根据全国水文
分区经验公式，或根据各水利部门编写的地
区性《水文手册》等文献来确定设计流量，
但这些方法计算的结果较粗略，实际应用时，
宜采用多种方法计算，特别是与洪水调查资 料相比较，最后选择一个比较合理的数值。
水利科学研究院水文研究所的推理公式，40年 来广泛应用于全国各地水利工程中，全国各地区 的水文手册中，载有详细的当地的有关数据可查。 应用范围对对多雨湿润地区，流域面积一般为 300km2至500km2以下；在干旱地区为100km2至 200km2以下。可应用于一般大中桥设计流量计算。
（二）经验公式 经验公式主要是在相似水文分区内，利用一定 数量的资料，在设计洪峰流量与流域自然地理因 素和气候因素之间建立相关关系，用来估算本地 区或无资料的同类地区的设计洪峰流量。由于经 验公式都是根据某一地区的实测资料建立的，与 所依据的资料情况和地区特征值有直接关系，具 有一定的地区性和局限性，其计算结果的可靠程 度也取决于所依据的资料。一般是选择几个主要 影响因素组成的计算公式，可分为单参数形式和 多参数形式。

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。

设计洪水流量PPT精选文档


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按具Байду номын сангаас情 况确定
按具体情 况确定
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7。
铁路桥涵设计洪水频率
铁路 等级
设计洪水频率 桥梁 涵洞
Ⅰ、Ⅱ 1/100 1/50
Ⅲ
12
2、资料的审查
（1）资料可靠性的审查与改正 资料的可靠性是指资料的正确与否，要从流量
资料的测验方法、水位流量关系、整编精度和水量 平衡等方面进行检查。
13
（2）资料一致性的审查与还原 资料系列的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。因气候条件变化缓慢，故 主要从人类活动影响和下垫面的改变来审查。若不 能满足一致性要求，则需进行一致改正。
4
4.1.2 设计洪水标准
（Design Criterion of Flood）
设计标准由国家统一制定。桥涵工程依据：交通 部颁布的《公路工程技术标准》（JTJ001-97）和《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，以及相应的设计水位、设计 流速和过水断面面积。
14
（3）资料代表性的审查与插补延长
洪水系列的代表性，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，如接近程度较高，则 系列的代表性较好，频率分析成果的精度较高，反之 较低。

03 设计洪水流量

Q
、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。
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于中小河流，难于搜集到实测洪水资料，但 可以搜集到降雨资料或地区性水文资料情况；
第三章 设计洪水流量
推求设计流量的方法汇总： 一 水文统计法 二 地区性公式、暴雨径流的推理公式 三 相关分析 延长水文资料 适用于桥位附近
资料较少，但相邻地区或河段有较多资料情 况。
第三章 设计洪水流量
推求设计流量的方法汇总：
第二章 回 顾
1 水文现象的特性和分析方法 2 几率和频率 3 频率分布
重现期与频率的换算 4 经验频率曲线 5 统计参数
三个统计参数对频率曲线的影响 6 理论频率曲线
皮尔逊Ⅲ理论频率曲线的推求 7 相关分析
第三章 设计洪水流量
设计流量：是指相应于设计洪水频率的洪峰 流量（m3/s） 。
4）目估检查所绘理论频率曲线与经验频率曲线的 符合程度，根据各参数对频率曲线位置的影响，反 复调整统计参数值，直到两者符合得最好为止。
最后得到三个统计参数的最终采用值，即得到 最符合实测资料的理论频率计算公式。
第一节 根据流量观测算步骤：
1）窗口选择“皮尔逊Ⅲ 型曲线”； 2）点击： “水文资料输入”，输入年最大流量系
沿河纵向高架桥和桥头引道的设计洪水频率应符 合本标准中路基设计洪水频率的规定。
第三章 设计洪水流量
推求设计流量的方法汇总： 一 水文统计法 适用于大中河流，具有一定
长度的实测资料，最好还有调查到的特大洪 水资料；
第三章 设计洪水流量
推求设计流量的方法汇总： 一 水文统计法 二 地区性公式、暴雨径流的推理公式 适用
一 水文统计法 二 地区性公式、暴雨径流的推理公式 三 相关分析
应通过多种途径、采用不同方法，尽量搜 集可能搜集到的一切水文资料，应用不同的 方法分析推求设计洪水流量。采用不同方法 得到的同一桥梁的设计流量大小可能不同， 可经对比分析论证后，选用一个合理数值。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
第三章 设计洪水流量
hydraulic radius partial pressure culvert volume of runoff net rainfall quantity of rainfall water-producing area storm duration
intensity of rainstorm surface flow Watershed underground water level
列； 3）选择“流量连续性系列”，点击计算Q ，Cv 。 4）点击“频率曲线图”，出现皮尔逊Ⅲ 型频率曲
线和经验点群窗口。目估检查所绘理论频率曲线与 经验频率曲线的符合程度，选定一个Cs与Cv的比 值m大小，在提示框选用m值，根据各参数对频率 曲线位置的影响，反复调整统计参数值，直到两者 符合得最好为止。
设计水位：桥位计算断面上通过设计流量相 应的水位，称为设计水位（m） 。
设计流速：设计流量通过时桥位断面的河槽 平均流速（m/s） 。
第三章 设计洪水流量
新规范关于设计洪水频率的另外两条：
二级公路的特大桥以及三级、四级公路的大桥， 在水势猛急、河床易千冲刷的情况下，可提高一 级设计洪水频率验算基础冲刷深度。
（2）资料的一致性:资料的一致性主要分析 流域内下垫面条件是否稳定。例如设计断面 上游修建了大型引水工程后，使设计断面资 料一致性遭到破坏，必须对资料修正后方可 进行计算。
资料的审查内容（二）
（3）资料的代表性:是指资料是否包括了丰 水年、平水年和枯水年。若代表性差，就不 能很好地反映总体的规律，统计计算结果的 实际误差就大。为了提高资料的代表性，应 尽可能展延径流系列的长度。
（4）资料的独立性 系列中的变量必须相互 独立。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
资料的插补和延长
具有短期实测资料时设计年流量的计算，应首
先利用各种可能途径尽量展延径流系列，然后再 进行频率曲线的计算。
1.利用桥位邻近的水文站和邻近河流年流量资 料展延
对设计流域的上、下游水文站，当两站的流域
面积之差不超过10％，两站之间无分洪或滞洪现
象时可直接采用参证站的资料。 也可以用经验公式近似计算：
Q1
F1 F2
n Q2
资料的插补和延长
2 同一河流上、下游的两个水文站或邻近流 域的测站有长期实测年最大流量资料，并且 与设计流域的气候和下垫面条件相似时，可 以选作参证站，用相关分析法展延设计站的 年最大流量系列。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
算例 3－1－1
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
算例 3－1－2
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
二 资料中特大值的处理 至今人们对特大洪水还没有一个明确的量
3 两支流上水文站的流量对下游桥位可以叠 加计算。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
求矩适线法步骤：
1）绘出经验频率曲线； 2）按照定义式初步计算二个统计参数：均值，变
差系数；
3）假定偏差系数Cs的大小。由p，Cs/Cv查表得到 Kp,按照皮尔逊Ⅲ型曲线计算公式列表，并点绘理论 频率曲线。
1 审查资料 2 插补和延长系列资料 3 推求频率曲线计算 （采用皮尔逊Ⅲ型曲
线）。
4 成果合理性分析：主要是检查多年平均流 量、最大流量离差系数Cv，和偏差系数Cs三 个参数是否合理。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
资料的审查内容（一）
(1) 资料的可靠性: 即鉴定资料的可靠程度。 应从资料来源、资料的测验和整编方法有无 问题、刊印是否有误进行检查，可以通过上 下游或干、支流水量平衡，流域年降水量等 检查数据是否合理。
概述 具有足够的流量观测资料系列时采用水 文统计法。
基本思路 流量系列从大到小排序。点绘经验频率 曲线。用适线法给经验频率曲线配适合 的理论方程参数。由此可以计算任何频 率的流量及设计流量。
第一节 根据流量观测资料推算设计流量
一 有实测年最大流量资料时设计流量的推求
当具有较长实测资料(例如20年以上资料) 时设计流量的计算可分为下述四个步骤。