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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。
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。
网络教育学院《桥涵水文》离线作业学习中心：江苏无锡江阴奥鹏学习中心[20]VIP 层次：专升本专业：土木工程(道桥方向)年级： 2016年秋季学号：15104830学生：丁辅导教师：杨完成日期： 2016年 8 月 13 日题目二：计算题对某水文站22年不连续的年最大流量进行插补和延长后，获得n =32年的连续年最大流量系列（如表1所示）。
采用耿贝尔曲线作为理论频率曲线，试计算1%Q 和2%Q 。
表1 年最大流量表解：平均流量Q=1/32×（767+1781+1284+……+1982）=1/32×58854=1839m 3/s均方差s m nQ Q S ni i/795)(312=-=∑=查表可得λpn ： p=1%，λpn =3.631 p=2%，λpn =3.007 Q i%=Q+λpn SQ 1%=1839+3.631×795=4726m 3/s Q 2%=1839+3.007×795=4260m 3/s∴采用皮尔逊III 型曲线作为理论频率曲线，应用适线法结果比上述结果偏小。
Q 1%小2.4%，Q 2%小1.9%。
题目五：结合工程实例，谈谈一般从哪几方面搜集水文资料？如何进行？（建议必要处附图片说明。
）一、水文资料通常是指江河、湖泊、渠道、水库的水位、流量、水质、水温、泥沙、水下地形、和地下水资源，以及降水量、蒸发量、墒情等监测调查数据和经整编后的成果资料，是进行水文分析计算的基本数据。
二、搜集水文资料一般从以下三个方面进行：（1）水文站观测资料：较为真实客观，是水文分析计算的主要依据。
（2）洪水调查资料：是水文站观测资料的重要补充。
（3）文献考证资料：是搜集水文资料的重要途径。
三、具体搜集步骤分别如下：（1）水文站观测资料：桥涵水文计算所需的水文资料，1990年以前的大部分可查阅《水文年鉴》，1990年以后的则应向水文局数据库查询，但有时也需要到水文站详细了解。
1、一般的河流，从河源到河口，可按河段的不同特性分为、、三个部分。
(上游，中游，下游)2、河川径流是指受重力作用沿河床流动的水流。
3、一般天然河流从到的距离，称为河流长度。
河源，河口4、流域的特征一般可分为和两类。
几何特征，自然地理特征5、山区河流的河谷断面一般呈（不完全的）或形。
V, U6、计算流量所依据的河流横断面，称为断面。
形态（或水文）7、洪水比降是指。
河流中出现洪峰时的水面比降8、水文测验的主要内容有、、、、及降雨、蒸发、泥沙、地下水位等要素。
水位，流速，流向，流量，比降9、从径流形成过程来看，影响径流变化的主要因素可分为气候因素、下垫面因素两类。
10、水文资料的来源主要有水文观测站资料、洪水调查资料、文献考证资料三方面。
11、河流的基本特征一般用河流断面、河流长度、河流比降来表示。
12、我国河流流量的主要补给类型有雪源类、雨源类、雨雪源类。
13、径流形成过程一般可分为降雨、流域蓄渗和坡面漫流、河槽集流四个阶段。
14、地面径流、河川径流：降落到地面上的水，在重力作用下沿着一定的方向和路径流动，这种水流称为地面径流。
受重力作用沿河床流动的水流，称为河川径流。
15、水文测验：河流水情的变化由河流水文要素的观测资料反映，对各项水文要素的观测，称为水文测验16、水文统计法：利用流量、降雨量、潮水位、波浪高度等实测水文资料（实际数量）作为随机变量，通过统计分析，推求水文现象（随机事件）的客观规律性（统计规律）的方法，称为水文统计法17、流域：降落到地面上的水，被各种地形分隔而汇入不同的河流，这些汇集水流的区域，称为某河流的流域（汇水区）18、分水线：分隔水流的高地、山岭的山脊线，就是相邻流域的分界线，称为分水线19、设计洪水流量：采用规定的某一洪水设计频率，推算设计洪水频率相应洪水的洪峰流量，称为设计洪水流量20、流域：一条河流两侧汇集水流的区域称为该河流的流域。
21、弯曲系数：河道全长与河源到河口的直线长度之比。
铁路既有线桥涵水文检算1. 桥涵水文检算的一般规定进行水文检算的目的就是确定桥涵的抗洪能力。
当洪水到达桥下以后，桥下的净空高度是否满足要求，洪水对桥墩台冲刷以后，墩台基础的埋置深度是否满足最小埋深的要求，对于有铺砌的桥涵，铺砌是否被冲毁。
换句话说：桥涵水文检算就是检算桥涵的轮廓尺寸（包括桥涵的大小—孔径；桥涵的高矮—桥高、河滩路肩标高；桥涵的深浅—基底埋深与桥涵铺砌）等，是否能经受洪水的考验，因此《铁路桥梁检定规范》对既有桥涵设备作了如下的规定： 1.1检定洪水频率标准为确定既有桥涵的排洪能力，就要通过水力水文计算，推求具有一定频率的检定流量，《铁路桥梁检定规范》规定的检定洪水频率标准如表1.1.1。
表1.1.1 检定洪水频率标准注：若观测到的洪水（包括调查洪水）频率小于表1.1.1所列的标准时,应按观测洪水频率检算，但当观测洪水小于下列频率时，应按下列频率检算：Ⅰ、Ⅱ级铁路的路基、特大桥和大中桥为1/300，小桥和涵洞为1/100；Ⅲ及铁路的路基，桥涵为1/100。
1.2 桥涵净空高度《铁路桥梁检定规范》规定：不通航亦无流筏的桥梁，在通过检定频率洪水时，桥下净空高度应满足下式要求：d j l h H H ≥- 式中：l H —梁底高程（m ）；d h —桥下净空要求高度（m ）按表1.2.1采用； j H —桥下检定水位（包括壅水等水位增高）（m ）；h h H j j ∆+=j h —相应检定频率流量的桥下水位（不包括壅水等水位增高）（m ）； h ∆—桥下水位增高值（m ），见表1.2.1表注。
表1.2.1 桥下净空高度d h注：1 表中所列“检算水位”或“校验水位”是指检定频率洪水的相应水位，h ∆是指根据河流具体情况，考虑桥下壅水、浪高、局部股流涌高、河床淤积等影响的高度。
2 洪水期无大漂流物通过的河流，实体无铰拱（拱圈或拱肋）的拱脚，允许被“检定水位加h ∆”后的水位淹没，但此淹没高不应大于矢高的3/4，且距拱顶的净高不应小于0.75m 。
