第十一章 桥涵设计流量及水位推算

桥涵水文勘测设计径流计算方法[摘要]本研究对桥涵水文勘测设计的计算理论、方法进行分析，并采用3种常用的径流计算公式进行验证分析，以便为桥涵水文勘测设计提供参考。

[关键字]桥涵水文勘测设计径流桥涵构筑物的多项参数的确定都与桥涵水文设计计算内容相关，伴随着我国现代化建设的不断深入发展，出现了越来越多的交通建设任务，实现合理、准确、高效的水文设计计算意义重大。

1桥涵水文勘测设计计算内容1.1水文断面流量、流速计算应用谢才-满宁公式可以对水文断面平均流速进行计算，如式（1）、式（2）：或在式（1）和式（2）中，v表示断面的平均流速（m/s）；n表示糙率；R表示水力半径（m）；i表示洪水比降；m代表n的倒数，即m=1/n。

对水文断面流量计算分为单式断面和复式断面，如式（3）、式（4）：单式：Q=Av （3）复式：Q=Acvc+Atvt=Qc+Qt （4）在式（3）和式（4）中，Q代表全断面总流量（m3/s），A代表过水的断面面积（m2），Ac表示河槽过水面积（m2），vc表示河槽断面平均流速（m/s），At表示河滩过水面积（m2），vt表示河滩断面平均流速（m/s），Qc表示河槽流量（m3/s），Qt表示河滩流量（m3/s）。

在依据洪水流量推算历史洪水位时，需先假定不同的洪水位，再依据洪水流量，计算出能够和已知的洪水流量相吻合的洪水流量即可，通常手算误差≤5%，电算误差≤1%【1】。

1.2连续系列洪水流量和不连续系列洪水流量计算（1）连续系列洪水流量推算先依据已有的洪水资料对vc、φ和Q统计参数进行确定，在利用适线方法对统计参数进行调整，直到论频率曲线能够和经验频率点较好吻合，采用这些调整好的统计参数，应用皮尔逊Ⅲ型曲线方程就能计算获得洪水流量【2】。

①平均流量Q的计算如式（5）式（5）中的n表示统计年最大流量值的个数，Qi表示的是任意一年的流量系列最大流量值。

②变差系数vc计算如式（6）式（6）中，Ki=Qi/Q 表示的是流量模比系数；n表示统计年最大流量值的个数，Qi 表示的是任意一年的流量系列最大流量值。

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！。

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。

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。

第十一章桥涵设计流量及水位推算桥涵设计流量及水位推算是针对桥涵工程进行的一项重要工作。

对于桥涵的设计来说，合理确定其设计流量和水位，是保障桥涵运行安全和正常的基础。

本文将从设计流量和水位推算的原理、方法以及应用方面进行详细解析。

首先，设计流量是指根据其中一种准则、标准或规范确定的项目期望达到的流量。

桥涵的设计流量直接关系到其流量能力和水力特性，因此需要根据实际情况合理选择。

常用的设计流量计算方法有理论计算法和经验计算法。

理论计算法是依据流体力学原理进行计算，可以较为准确地确定桥涵的设计流量。

其计算过程常涉及一些参数，如水槽的宽度、高度、形状等，以及流体的密度、粘度等。

通过利用流体力学方程，可以得出桥涵设计流量的数值。

这种方法适用于较为复杂的流体情况，如弯曲河道、急流等。

经验计算法则是根据实际工程经验和历史统计数据进行计算，通过相关系数或公式，将实测数据或历史数据进行处理，从而得到桥涵设计流量的数值。

这种方法相对简单快捷，适用于一般情况下的桥涵设计。

但需要注意的是，经验计算法的计算结果相对理论计算法较为模糊不确定，需要结合实际情况进行综合评估。

在确定桥涵的设计流量后，还需对其水位进行推算。

水位是指水流表面的高度，也是桥涵设计的重要参数之一、水位的推算涉及到流量、水力特性、河道形状等多个因素的综合考虑。

一般采用流量水位曲线法进行推算，该方法通过在河道中同时测定流量和水位，然后绘制流量水位曲线。

通过曲线可以得到不同流量下的水位。

除了流量和水位的推算，在桥涵的设计中还需要考虑降水处理、洪水过程分析等因素。

降水处理是指在设计中考虑降雨对桥涵流量和水位的影响，需要制定适当的方案来对降雨进行处理。

而洪水过程分析是指对历史洪水数据和河道特性进行分析，以预测未来可能发生的洪水情况，进而确定桥涵设计的安全水位。

综上所述，桥涵设计流量及水位推算是保障桥涵安全运行和正常使用的关键环节。

合理的设计流量和水位能够确保桥涵对洪水有一定的容量，从而有效降低洪水对桥涵的冲击力，保证桥涵的稳定性和安全性。