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桥涵水文分析与计算一、概述桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。
由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。
我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。
水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。
从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。
不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。
需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。
另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类：1.粘性土：塑性指数p I >1 亚砂土或轻亚粘土1<p I ≤7； 亚粘土 7<I ≤17； 粘土 p I ≥17；塑性指数p I =l W （液限）－p W （塑限）；而粘性土壤的状态用液性指数（即稠度系数）l I 分为四级，l I =pl p o w w w w --；o W —天然含水量；l I <0为坚硬半坚硬 标贯>3.5； 0≤l I <0.5为硬塑 标贯>－3.5； 0.5≤l I <1为软塑 标贯<－7；l I ≥1 为极软 标贯<2；淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或亚粘土和孔隙比大于1.5的粘土均称淤泥。
《桥涵水文》习题习题一求河流比降已知某河流各河段的河底特征点高程及其间距如表1，试求各河段平均比降及全河的平均比降。
全河段的平均比降利用P17页公式（1-1-2）计算。
表1 各河段的河底特征点高程及其间距习题二实测流速计算流量已知某一水位下，用流速仪等仪器测得的某河流测流断面资料如表2所示，试计算此水位下的流量及断面平均流速，斜坡岸边系数α取0.7。
提示：计算时列出如下的表格计算各个部分断面的流量得出全断面的流量后，再计算出全断面的平均流速。
习题三推求设计水位某公路要跨越一河流，桥址横断面如图1，河床特征点见表3。
河槽顺直、整洁、无堵塞现象，m河槽＝40；河滩平直、长草，m河滩＝30。
洪水水流比降i＝0.0016，试绘出流量水位关系曲线，已知Q2%=2220m3/s，推求设计水位。
图1 河床横断面提示：首先计算出水位分别为H＝76、75、74、73米下的流量值（计算格式如教材P33表1-4-2），然后绘制水位H～流量Q关系曲线，由设计流量Q＝2220m3/s和最高通航设计流量Q＝1200 m3/s插值得出相应的设计水位和最高通航设计水位。
计算流量时河滩部分分别按左、右河滩进行计算。
即总流量＝左河滩流量+河槽流量+右河滩流量习题四适线法推求设计流量某二级公路上有一大桥，桥位附近的水文站有30年连续的年最大流量资料，见表4。
要求利用适线法推求Q1％和Q2％的设计流量（Cs值必须通过适线法求得）。
并计算设计流量的相对均方误。
表4 水文站各年流量资料海森概率格纸6理论频率曲线配线过程注：配线时，要求：Cv=0.2~1.5，Cs=（2~4）Cv习题五利用耿贝尔频率分布曲线推求设计流量采用表4数据，利用耿贝尔频率分布曲线推求Q1％和Q2％的设计流量。
习题六考虑特大值利用适线法推求设计流量接习题四，通过洪水调查和文献考证得知，1805年以来该水文站曾有6次大洪水，其中1次大洪水为1990年的洪水流量2000m3/s，其它年份的资料如表5，利用考虑了特大值的适线法推求Q1％和Q2％的设计流量。
一、用桥下过水面积计算桥孔长度（冲刷系数法）冲刷系数法原理：利用桥位断面的设计流量Qs和设计水位Hs，根据水力学的连续性原理(Q=Av),求出桥下顺利宣泄设计洪水时所需要的最小过水面积，用以确定桥孔的最小长度。
计算桥孔长度时，常采用天然河槽平均流速作为设计流速（即一般冲刷？完成后的桥下平均流速）。
一般冲刷：建桥后桥孔压缩了水流，桥下流速增大到一定数值时，桥下河槽开始冲刷即称为一般冲刷总过水面积：设计水位下过水总面积之和。
有效过水面积：扣除桥墩面积设计流速：天然河槽平均流速（不冲刷流速）冲刷系数定义p：桥下河床冲刷后过水面积与冲刷前过水面积之比值p。
冲刷的类型桥梁墩台冲刷是一个综合冲刷过程，可分为三部分：桥位河段因河床自然演变而引起河床的自然演变冲刷；因建桥压缩水流而引起桥下整个河床断面普遍存在的一般冲刷；由于桥墩台阻水而引起的河床局部冲刷。
其实桥梁墩台冲刷是受多种因素同时交叉影响产生的，但是为了便于研究和计算，我们把墩台周围总的冲刷深度，假定为这三种冲刷先后进行，分别计算，然后叠加。
二、绘制最大冲刷线1、全部冲刷完成后，墩柱最大冲刷水深包括三个部分,桥墩最低冲刷线高程为Hmin：Hmin=Hs-h-hp-hb-△h式中：Hmin——最低冲刷线高程（m）;Hs ——设计水位(m)h——计算墩柱处水深（m）hp——一般冲刷深度(m);hb——局部冲刷深度(m);△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥台最低冲刷线的标高：Hmin=Hs-hs-h -△h式中：Hs——桥位断面的设计水位（m）；hs—桥台所在位置的冲刷深度（m）。
h—桥台所在位置的平均水深（m）。
△h——自然演变冲刷深度（m）；2、桥梁各墩台基底最浅埋置标高HJM=Hmin-△(m)式中：HJM—墩台基底最浅埋置标高（m）；Hmin—墩台最大冲刷时的标高（m）；△—基底埋深安全值（m）。
小桥的孔径计算与大中桥的区别：大中桥：以冲刷系数作控制条件，容许桥下河床发生一定的冲刷，采用天然河槽断面平均流速作为桥孔设计流速，并按自由出流条件，由计算的过水面积推求桥孔长度。
