小桥涵水文计算

公路小桥涵设计流量计算方法咱今儿个就来聊聊公路小桥涵设计流量计算方法。

嘿，你可别小瞧了这事儿，它就像是给小桥涵搭起的坚实骨架呢！先来说说为啥要算这个设计流量。

就好比你要盖房子，得知道能承受多大的重量吧，这小桥涵也一样啊，得清楚多大的水流量它能扛得住，不然大水一来，那不就垮啦？这可不是闹着玩儿的！那怎么算呢？常用的方法有好几种呢。

比如说径流形成法，这就像是追踪水流的来龙去脉，从降雨开始，看雨水怎么汇聚成小溪小河，最后变成能冲击小桥涵的流量。

这过程可不简单，得考虑好多因素呢，像降雨强度、流域面积、地形地貌啥的。

你想想，一场大雨在平原和在山区形成的水流能一样吗？肯定不一样呀！还有一种叫水文统计法，这就有点像总结过去的经验教训。

看看以前发生过的洪水流量是多少，然后根据这些数据来推测未来可能出现的最大流量。

这就好比你知道了过去考试的最高分，就能大概猜到下次考试的难度上限一样。

咱再说说计算过程中要注意的事儿。

那可得仔细咯，不能有一点马虎。

就像你做数学题，一个小数点错了，那结果可能就差十万八千里。

比如说数据的准确性，要是你收集的数据本身就不靠谱，那算出来的能对吗？那不是白忙活啦！还有啊，不同地区、不同情况下，适用的方法也可能不一样。

就像你在北方穿棉袄，到了南方可能就穿短袖了，得因地制宜呀！不能生搬硬套，那可不行。

而且啊，这计算可不是一锤子买卖。

随着时间推移，环境会变，数据也得跟着更新。

你总不能一直用老黄历吧？那不是跟不上时代啦！总之，公路小桥涵设计流量计算方法这事儿，真的很重要。

就像给小桥涵找了个好保镖，能让它们稳稳地为我们服务。

咱可不能轻视它，得认真对待，才能让我们的公路更安全、更通畅。

你说是不是这个理儿呢？咱得把这事儿做好了，让小桥涵能经得住水流的考验，为我们的出行保驾护航呀！。

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。

水文计算书一、计算公式本路段各桥涵处汇水面积F≤30km2，根据《涵洞设计细则》径流形成法计算。

计算公式如下：Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδQ p——规定频率为P％时的雨洪设计流量；Ψ——地貌系数；h——径流厚度；z——被植物或坑洼滞留的径流厚度；F——汇水面积；β——洪峰传播的流量折减系数；γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数；δ——小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数；二、典型桥涵处水文计算：1、k3+685涵洞处：设计洪水频率1/100。

汇水面积在1：10000地形图上勾划，F＝5.6km2，汇水区内水库面积f＝1.7 km2。

主河沟平均坡度3.8‰，属平原地形，地貌系数取值0.07。

汇水面积重心至桥涵的距离L＝2.5km，洪峰传播折减系数为0.925。

水库湖泊所占面积30％，折减系数δ为0.91。

暴雨分区为第5区。

降雨不均匀折减系数为1。

汇水区内分布有水稻土（约30％）、粘土（约30％），壤土（约40％），表土吸水类属为I、II、III类。

径流厚度h＝56×0.3+48×0.3+46×0.4＝49.6，取50。

汇水区内为中等稠度林和水平带梗的梯田，被植物或坑洼滞留的径流厚度z取25。

Q p＝Ψ（h-z）3/2F4/5βγδ＝0.07×（50-25）^1.5×5.6^0.8×0.925×1×0.91＝29.22（m3/s）查公路道路设计资料集——《涵洞》，净跨径3.4×净高3.4的钢筋砼盖板涵泄水能力Q＝31.59（m3/s），为统一跨径，且该处河沟宽4m，深2.5m，故设1-4×3.5涵洞排洪。

小桥水文计算一、基本情况1、桥位：该桥位轴线与河流方向成60°角。

2、河流及洪水情况：常年有水，河道两岸有堤坝，河床平均粒径为2mm。

3、汇水面积：1：5万军用图勾绘，汇水面积8.3km2，桥位处河床比降为4.0‰。

4、汇水区土质为Ⅳ类土壤。

二、流量计算桥位以上全部流域面积F=8.3 km2＜30 km2 ，所以按小流域面积公式计算：流量模数公式Q=Φ（h-z）3/2F4/5βγδ式中：Φ地貌系数，根据地形，主河沟平均纵坡，汇水面积，查《公路小桥涵勘测设计》地貌系数Φ值，查得Φ=0.07；h暴雨径流厚度，根据桥位的暴雨分区，相应的洪水设计频率，汇水区土壤类属，汇水时间查《公路小桥涵勘测设计》径流厚度h表，查得h=41；z植物截留或地表洼地滞留的拦蓄厚度，查《公路小桥涵勘测设计》植物滞留和拦蓄厚度z值，查得z=5；洪峰传播系数β=1.0流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数γ=1.0水库调节系数δ=1所以：Q100=0.07×（41-5）3/2×8.34/5×1×1×1=82.2经综合比较采用设计流量为90m3/s三、根据设计流量用形态断面计算设计流速及设计水位假定设计水位为98.43米，用形态断面计算表进行计算根据河床的断面形式及河床情况取河槽1/n=35,Vc=1/nR2/3i1/2 =35×1.392/3×0.0041/2=2.76（m/s）Q c =ωc V c= 33.0×2.76=91.08（m3/s）此流量与设计流量相差为1.2％，满足要求，因此假定设计水位可以利用。

形态断面位于桥位上游40米处，河床比降为0.004，桥位处的设计水位高程为98.59米。

用过水面积法计算ωqωq=Qs/[μ(1-λ)pVs]初步拟定，上部构造采用钢筋混凝土矩形板，选用标准跨径8米，下部构造采用重力式实体墩身，墩宽为1米。

对以下桩位处涵洞为例给出详细过程，其它以表格形式给出桥涵位置：涵洞交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定0.12km 210‰0km 20.0912 区,土的类别Ⅱ30min 41mm 23mm 1.01.01.00则该设计流量为: =1.3m 3/s0.12km 2K=11.22 n'=0.73Cv=0.81Cs/Cv =2.003.763.26 =2.8m 3/s查表4-10 汇流时间 τ =K1+100.002、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Qp =1% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ Q 1%=(K 1%/K 2%)·K·F n'汇水面积 F =主河沟平均坡度 Iz =查表4-11 径流厚度 h = 查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =Q 1%=K 1%Q 2%/K 2%=K 1%*KF n'/K 2%查《桥位设计》表3-3-4 得P=2%时模比系数 K 2%=Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ小桥涵水文计算书1、采用径流公式(公路科研所简化公式)查《桥位设计》表3-5-1公式有关参数的确定:汇水面积 F =查表4-12 滞留径流厚度 z =查《桥位设计》表3-5-1水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =95区查《桥位设计》表3-5-2查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第查《桥位设计》表3-5-3查《桥位设计》表3-3-4 得P=1%时模比系数 K 1%=查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》提供的推理公式计算最大流量 Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F 0.12km 20.22km 10‰流域特征系数 θ = 1.7192项目所在区域属于Ⅰ.盆地丘陵区汇流参数 m=0.4468根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，Cs=3.5Cv 由暴雨等值线图，查得暴雨特征值及变差系数：10分钟暴雨参数H 1/6=16 mm ; Cv=0.361小时暴雨参数H 1=40 mm ; Cv=0.436小时暴雨参数H 6=90 mm ; Cv=0.5524小时暴雨参数H 24=96 mm; Cv=0.6查皮尔逊Ⅲ型曲线得K1%值，并计算（N 年）一遇暴雨量如下：N=2010分钟暴雨参数K 1%=1.69; H 1/6=27.04 mm 1小时暴雨参数K 1%=1.84; H 1=73.60 mm 6小时暴雨参数K 1%=2.1; H 6=189.00 mm24小时暴雨参数K 1%=2.2; H 24=211.20 mm 计算暴雨公式指数n1、n2、n3及(N 年)一遇暴雨雨力S1%得：t=1/6~1小时范围内时： n 1=0.4412; S 1%=73.59 mm/h t=1~6小时范围内时： n 2=0.4737; S 1%=73.60 mm/h t=6~24小时范围内时： n 3=0.9199; S 1%=163.73 mm/h假定用n 2作初试计算：当ψ=1的流域汇流时间τ0=0.46 h 设计流域属于Ⅱ.盆地丘陵区，平均损失率 μ=7.181 mm/h 0.067根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》P13页，可判别为全面汇流：ψ=0.926τ=0.47 h计算结果：τ值在n 2适用范围内；由推理公式计算最大流量： Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F= 3.258m 3/sm'=0.4476m=0.4468桥址断面沿主河道至分水岭的长度 L =汇水面积 F =沿L 的平均坡度 J =公式有关参数的确定:3、采用四川省水文计算经验公式经校核，m’与m十分接近。

桥涵位置：K1+911.000小 桥交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定2.41km 2242.16‰0km 20.1530min 27mm 10mm1.01.01.0则该设计流量为:=21.25m 3/s2.41km22.900.931.08 =6.57m 3/s 模比系数Q 1%/Q 2% =表3-5-1 K =表3-5-1 n1 =Q 2%=KF n13、采用暴雨强度公式(辽宁省水文图集 第36页)查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =汇水面积 F =查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=1、采用迳流公式(公路科研所简化公式)2、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Q 2%=KF n1Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δQp =2% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ 7区公式有关参数的确定:小桥涵水文计算查表4-12 滞留径流厚度 z =查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =查表4-11 径流厚度 h = 主河沟平均坡度 Iz =汇水面积 F =水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第16区,土的类别Ⅲ查表4-10 汇流时间 τ =(辽宁地区C S =2.5C V )C V =0.45Ⅲ12.41km 20.23km 242.16‰0.862.170.960.73100.00mm0.500.550.04hour 0.50121.30m 3/s S1%=H24×K1%×24(n2-1)51.92362.41km 20.23km 242.16‰80mm/h0.131.3752.62mm/h 0.081.500.8023.16m 3/s =0.278*ψ1%K 1%*P 24年均*F/(241-n2*(X*(L/J 0.5)y )n )水文分区x = y =公式有关参数的确定:辽宁省短历时暴雨指数 n 2 =汇流时间 τ =X*(L/J 0.5)y =Q 1%=0.278*ψ1%K 1%*P 24年均*F/(241-n2*τn )辽宁省短历时暴雨指数 n 1 =汇水面积 F =Q 1%=0.278*ψ1%K 1%*P 24年均*F/(241-n1*τn ) ＝4、采用暴雨经验公式 Ⅰ (《涵洞》 第95页 公式(4-6))采用交通部公路科研所的经验公式ⅠQ 1%=ψ*(Sp-μ)m *F λ2辽宁省短历时暴雨指数 n =主河沟长度 L =主河沟平均坡度 J =洪峰径流系数 （P=1%） ψ1% =皮尔逊III 型曲线模比系数(P=1%)（《桥位设计》表3-3-4）K 1% =年最大24小时暴雨均值 P 24年均 =系数（查表4-2,表4-3） K 1 =指数（查表4-2,表4-3） β1=损失参数 μ=K1*(S P )β1=地貌系数 (查表4-5） ψ=汇水面积 F =主河沟长度 L =主河沟平均坡度 I =设计频率P=1%的雨力（附图1-1） S p = m= λ2=Q2%=ψ*(Sp-μ)m *F λ2 =Qp=CSp βF λ3其中2.410.310.81.3780.000 =34.45m 3/s21.25m 3/s取用设计流量 Qs=采用交通部公路科研所的经验公式Ⅱ F=查《涵洞》设计手册中表4-6本地区为山岭区C=5、采用暴雨经验公式 Ⅱ (《涵洞》 第95页 公式(4-6))将系数带入公式中得 Qp=Q2%=CSp βF λ3 β= λ3=查《涵洞》设计手册中附图1-1暴雨频率为1％时的雨力（mm/h ） Sp=。

格曲河2号小桥资料：铺砌基础高程为4014.650，横坡1%，右侧流水汇水面积；79平方公里方法一：“青海省水文分区经验公式”法格曲河中桥桥址区控制流域面积约为F=795km2：桥位处属于“黄河上游”水文分区：Q2%＝0.58×F0.76=0.58×790.76=16.1m3/sQ 4%＝Q2%/1.25=16.1/1.25=12.9 m3/s桥梁二十五年一遇设计流量为Q4%=13m3/s。

方法二：形态断面法根据外业调查资料，桥址处历史洪水位3635.00，根据桥址处河槽断面及河道比降推求设计流量如下表：糙率m=40桥梁水文计算情况汇总表形态断面法反算桥位处桥梁二十五年一遇设计流量为Q4%=23m3/s。

从工程安全角度出发，最终选用形态断面法计算的设计流量14.2m3/s为本次桥梁设计的设计流量。

桥孔设计根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2002）要求，应根据桥位断面的设计流量和设计水位，推算桥孔的最小长度和桥面中心最低标高，为确定桥孔设计方案，提供设计依据。

桥孔长度的拟定Lj=＝23×10/（0.85×3.83）＝4.93m，最终选用1-8m的桥梁跨径方案。

采用1-8m 跨径方案扣除桥梁墩台所占河床后桥梁净跨径＝(8-2×0.5)＝7m >Lj（4.93m）。

桥梁水文计算表4.3计算参数的选取情况4.3.1桥面标高的计算桥面标高依据《公路工程水文勘测设计规范》的 6.4.1-1公式(Hmin=Hs+∑△h+△hj+△h0)进行计算。

注：小桥采用河床铺砌及截水墙来抵抗冲刷，故冲刷未做计算。

，计算流量Q4%=13m3/sX形态断面法计算：小桥孔径计算按照宽丁堰理论计算：。