简述公路桥梁水文计算过程

水文计算9．1．1 路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量可按式（9．1．1）计算确定。

Q＝16．67ψq p,t F （9．1．1）式中：Q——设计径流量（m3/s）；q p,t——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/min）；ψ——径流系数；F——汇水面积（km2）。

9．1．2 设计降雨的重现期应根据公路等级和排水类型，按表9．1．2确定。

表9．1．2 设计降雨的重现期（单位：年）条文说明设计降雨重现期的规定，既要考虑到公路设施在使用中受水侵害的风险大小，又要考虑排水设施的断面尺寸，即其造价。

因而，应根据公路的重要性（等级和交通量）以及浸水或水淹对公路使用和周围地区的影响程度，以及各项排水设施的排水目的和类型，综合确定降雨重现期。

表9．1．2中所列的设计重现期标准是在参考我国公路路基和路面规范中的规定及国外的规定，并考虑到重现期习惯上只用整年数确定的。

9．1．3 计算路面表面排水时，单向三车道及以下的路面汇流历时可取5min；单向三车道以上的路面汇流历时可按式（9．1．4）计算确定，可不计沟管内汇流历时。

9．1．4 坡面汇流历时可按式（9．1．4）计算确定。

（9．1．4）式中：t1——坡面汇流历时（min）；L p——坡面流的长度（m）；i p——坡面流的坡度；s——地表粗度系数，按地表情况查表9．1．4确定。

表9．1．4 地表粗度系数s9．1．5 计算沟管内汇流历时时，应在断面尺寸、坡度变化点或者有支沟（支管）汇入处分段，分别计算各段的汇流历时，再叠加而得，可按式（9．1．5-1）计算确定。

当沿程有旁侧入流时，第一段沟管的平均流速可用该段沟管的末断面流速乘折减系数0．75计算，其余各段可用上、下端断面流速的平均值计算。

（9．1．5-1）式中：t2——沟管内汇流历时（min）；n、m——分段数和分段序号；l m——第m段的长度（m）；v m——第m段沟管的平均流速（m/s），可按式（9．2．3）计算确定，也可按式（9．1．5-2）近似估算；（9．1．5-2）i m——第m段沟管的平均坡度。

桥梁工程水文计算本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March2、水文计算基本资料：桥位于此稳定河段，设计流量31%5500/S Q Q m s ==，设计水位457.00S H m =，河槽流速 3.11/s c v m =，河槽流量3C Q =4722m /s ，河槽宽度c B 159.98m =，河槽平均水深c h 9.49m =，天然桥下平均流速0 3.00/M v m s =,断面平均流速=2.61m/s υ，水面宽度B=180m ，河岸凹凸岸曲率半径的平均值R=430m ，桥下河槽最大水深12.39mc h m =。

桥孔长度根据我国公路桥梁最小桥孔净长度Lj 公式计算。

该桥在稳定河段，查表知K=，n=。

有明显的河槽宽度Bc ，则有：n 0.90j s c c L =K (Q /Q )B =0.84(55004722)159.98=154.16m ⨯÷⨯ 换算成平面半径R=1500的圆曲线上最小桥孔净长度为154.23m 。

桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+。

取4孔40m 预应力混凝土T 形梁为上部结构；钻孔灌注桩双柱式桥墩，桩径为1.6m ，墩径取1.4m ；各墩位置和桩号如图1所示；右桥台桩号为K52+；该桥孔布置方案的桥孔净长度为155.80m 大于桥孔净长度154.23m ，故此桥孔布置方案是合理的。

桥面最低高程河槽弗汝德系数Fr= 223.119.809.49=0.104ccvgh ⨯=＜1.0。

即，设计流量为缓流。

桥前出现壅水而不出现桥墩迎水面的急流冲击高度。

2.3.1桥前壅水高度∆Z 和桥下壅水高度∆Zq冲刷前桥下流速'm υ=55003.72/1609.493 1.49.49Qs m s Aj ==⨯-⨯⨯ 天然桥下平均流速v om =3.00m/s自然淤积孔隙率n 为，则天然空隙比e 取，查表知d 50=3mm 冲刷前桥下流速：m υ=0.250.2550' 3.723.29' 3.7210.5(1)10.53(1)3.11mmcv v d v -==+-+⨯⨯-m/s系数=6.43Ky=0.50.50.533.290.10.1v ==- 桥前最大壅水高度：∆Z=22226.430.53()(3.29 3.00)0.32229.8m om KnKy v v g ⨯-=-=⨯m 桥下壅水高度取洪水和河床条件为一般情况，则：∆Zq=12∆Z=0.16m 2.3.2浪高∆h 2计算风速为21.53m/s ，浪程内平均水深取河床平均水深8.60m ，汛期顺风向到达桥位断面形成的最大水面风距为1450m 。

高速公路跨江大桥的水文计算分析摘要：高速公路设计中，桥涵水文计算是桥梁设计的主要工作之一，它是在实地调查和勘测的基础上，运用水文统计法和水力学公式计算出设计洪水位和设计流量，由此推算出桥孔孔径、墩台冲刷深度和桥面标高等。

作为一个桥涵设计工作者，只有了解水文计算的整个过程，才能够对其进行详细、准确的分析。

本文以广东省潮惠高速公路为背景，对水唇榕江特大桥桥位处进行水文计算分析，供相关设计人员参考。

关键词：桥梁设计；水文计算；设计流量；设计水位；孔径；冲刷中图分类号：u442.5+9文献标识码：a文章编号：项目背景广东省潮州至惠州高速公路位于广东省的东翼地区。

项目所在区域主要河流分别为榕江、螺河及其支流，榕江为潮汕第二大河流，由南、北两河汇合而成。

路线分别于揭西县大溪镇井美新寨、陆河县水唇镇黄塘村跨越榕江。

本文即以水唇榕江特大桥为例，详细介绍桥梁水文计算的过程及要点。

流量计算目前，对于大、中河流，具有足够的实测流量资料时，主要采用数理统计法（水文统计法），而缺乏实测资料时，则多采用间接方法或经验公式计算，若具有足够的实测暴雨资料时，也可以利用暴雨资料，通过成因分析，进行计算。

水唇榕江特大桥桥位处汇水面积为173.5 km2，不能采用《公路工程水文勘测设计规范（jtgc30-2002）》等规范来计算该河设计流量。

因此本桥位处计算该河流量采用《广东省暴雨径流计算差算图表使用手册》中推理公式法（1988年修订）。

2.1基本资料集水区域工程特征:汇水面积f=173.5km2,干流长度l=26.89km,河床坡降j=0.0045,集水区域特征参数θ=l/j1/3=162.87,洪水频率p=1/300。

本工程集水区域位于《广东省暴雨径流查算图表》分区的粤东沿海，应采用粤东沿海设计雨型。

暴雨高区αt～t～f关系图。

广东省分区产流参数，取“粤东沿海，珠江三角洲区”。

大陆地区推理公式(1988年修订)汇流参数m～θ关系，取“大陆山区”曲线。

桥梁设计水文计算一、设计洪水流量计算1、已知资料该桥上游流域面积2.607KM2，桥址以上干流长度2.40KM（见地形图附后），河道干流坡降0.03464，该河道上游为山区，下游则为丘陵区。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SK252-2000，该河道应按20年一遇洪水设计。

2、根据水文图集，该流域多年平均降雨量682毫米，多年平均24小时降雨量120毫米，最大年降雨1466毫米。

流域特性参数K=L/J1/3×F2/5=2.40/0.250×1.467=6.571Cv=0.62。

3、20年一遇KP=2.24，H24均=120mm，20年一遇H24均=120×2.24=268.8，根据q m-H24-K曲线查得q m=14.0M3/S,二十年一遇的最大洪峰流量Q=q m×F=14.0×2.40=33.6M3/S,4、50年一遇KP=2.83，50年一遇H24均=2.83×120=339.6，Qm=23.5M3/S五十年一遇的最大洪峰流量Q=23.5×2.40=56.4M3/S,二、桥孔的宽度确定按无底坎宽顶堰计算桥孔过水能力，按水深1.2米，进行计算宽度BB=Q/1.5H3/2=33.8/1.5×1.23/2=20.0米设计过水断面宽30-1.2×2=27.6米。

50年一遇校核水深H=[56.4÷(1.5×27.6)]2/3=1.59米。

三、冲刷计算1、一般冲刷按以下公式计算h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp式中h p桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）Q s设计流量为56.4m3/sL j桥孔净长27.6mh max计算断面下河槽的最大水深=1.8mh cp计算断面桥下河槽的平均水深=1.2md河床泥砂的平均粒径d=3mmμ压缩系数μ=0.850E与汛期含砂量有关的参数E=0.66A为单宽流量集中系数A=(B1/2/H)0.15=(91/2/1.2)0.15=1.15h p=(AQ S/UL j Ed1/6)3/5h max/h cp=[1.15×56.4/(0.850×27.6×0.66×31/6)]3/5×1.8/1.2=3.17(m)2、局部冲刷采用公式：V=V z=Ed1/6Hp2/3=0.66×31/6×3.172/3=1.71(m/s)V0=(h p/d)0.14[29d+0.000000605(10+h p)/d0.72]1/2=(3.17/0.003)0.14×[29×0.003+0.000000605×（10+3.17）、0.0030.72]1/2=0.78（m/s）1V=0.75(d/hp)0.1(V0/Kξ)=0.75×(0.003/3.17)0.1×(0.78/0.98)=0.30(m/s) Kξ为墩型系数。

精心整理（一）全线典型大中桥水文计算分析水文计算的基本步骤：-对有水文资料的河流收集水文资料-确定桥位在地形图上的位置-确定主流-勾绘汇水面积（五万分之一地形图）-计算流量-各水文参数计算1．***大桥水文计算(1).设计流量计算① 洪峰流量汇水面积相关法公式② n N N F K Q = (1)式中：Q N ——某频率洪峰流量（米3/秒）.n 、K N ——为重现期为N 的经验参数F ——流域面积（平方公里）.② 综合参数法：ηλψ3N H F βαCN Q mN = (2)其中：Q mN ——某频率的洪峰流量（米3/秒）.N ——设计重现期（年）.ψ——流域形状系数，2LF =ψ L.——主沟长度H 3N ——设计重现期为N 的3小时面雨量（毫米）.C 、α、β、γ、η——分区综合经验参数指数.式中参数的确定：③ 原交通部公路科学研究所推理公式法：F S Q n P P ⎪⎭⎫ ⎝⎛-≡μτ278.0…………………………………（3） 式中：Q p ——某频率洪峰流量（米3/秒）.S P ——某一频率雨力即最大1小时暴雨强度（毫米/小时）.τ——流域汇流时间（小时）.μ——损失参数（毫米/小时）.F ——流域面积（平方公里）.n ——暴雨递减指数.0.278：单位换算系数.④ 全国水文分区经验公式：公式的基本形式：n KF Q =%2。

(4)根据分区表查90区的对应值：n 值按取0.72，K 值取13.8，%2%118.1Q Q =⑤ 采用全国水文分区经验公式0n Q CF =，)1(%10%1K C Q Q v +=………………………………（５）根据分区表查90区的对应值。

查得1.6=C ，65.0=n 则65.001.6F Q =，55.1=v C s C /v C =3.5，查得K1%=8.16，0%1648.13Q Q =流量计算结果序号断面位置河名及桥名 汇水面积F (Km 2) 河沟长L （Km ） 河沟纵坡j 公式① (m 3/s) 公式② (m 3/s) 公式③ (m 3/s) 公式④ (m 3/s) 采用值(m 3/s) 1K51+600.***大桥 18.2 8.5 0.0189 432.2 237.2 499.4 131.5 499.4 2K51+860.***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8 3K52+060.0 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.82.计算设计水位以及设计流速计算采用桥位设计信息软件系统2.0版本，河床断面形态、河流比降根据现场测量数据输入软件，糙率结合现场实测情况，根据规范规定进行选取。

桥涵水文计算方法分析道桥1401:张颖达前言桥梁水文属于工程河川水文学范畴，并独具专业性应用特点。

水文现象（河流的流量、水位、降雨量等的统称）发生的数值大小及其发生的时间，会受到众多因素的影响，因而都具有一定的随机性。

因此，它主要依靠实地调查勘测的河川水文资料，应用数理统计分析方法，从中选择设计值，通过水力计算解决工程有关问题，并以此预估桥涵工程可能遭遇的未来水文情势。

1公路桥涵水文计算的基本要求和计算内容公路工程桥涵的水文调查和勘测内容包括了水文、水力计算等等。

水文调查和勘测应根据公路桥涵的设计要求和所在地区的区域条件，然后有针对性地采取最适合的方法收集和调查资料并做出可靠的评价，勘测的精度必须符合相关规范、规程的规定。

还要对水文、计算成果和水力分析做出合理性论证。

对于通航要求等级较高或者水文条件复杂的特殊公路桥梁，就应该进行水力模型和水文测验，以保证公路桥涵水文调查、分析、比较和论证后的最终结果更加接近实际、更加合理。

2公路桥涵水文相关资料的收集首先需要收集公路路线范围内水系且包含全部汇水面积的小比例地形图，并根据要求测量各桥涵位置的流域宽度、长度、坡度、汇水面积等特征值。

其次是收集项目的防洪影响评价报告和公路桥梁所在地区的有关雨、风、流冰、气温等气象资料，以及收集地区水文手册、水文水位站资料。

比如:在桥位附近是否有与已知水文站相关的其他水文站，该水文站的水文系列情况和地质报告中河床构造颗粒分析和塑、液限试验成果表。

3水文调查及测量3.1对于公路桥梁的修筑位置的调查需建公路桥涵地区的主要河流分布、特征，以及水利规划和河道整治方案，各河流关于主要跨河工程的分布情况、运用情况及对桥位河段流向、流量、冲淤变化情况的影响因素，考察桥位旁是否有水文站或者水位站距各桥位距离的相关数据;有无水库、滞洪区和分洪区，与公路桥梁项目有关系的桥址及距离;桥梁选址地区地貌、地形、土壤类型、植被情况、地质等特征。

形态断面选择在河岸稳定、洪痕分布较多、泛滥宽度较小、冲淤不大、无回流和死水、断面比较规则顺直的河段上，断面应该与流向垂直。

公路桥涵水文与计算方法关于公路桥涵水文分析与计算方法的研究摘要:桥涵建设是公路工程建设的重要组成部分和重点施工环节，桥涵水文分析工作在一定程度上影响着总体桥涵跨境方案实施和公路工程建设的进程，合理桥涵规划不仅能够有效保证公路建设和交通运行安全，还可以节省公路工程建设造价成本支出。

本文针对当前公路工程建设现状，对桥涵水文进行详细的分析和阐述，提出了针对不同形式的计算方法，以适应不同类型的水文条件。

0.引言在基础桥涵设计过程中，科学合理的桥涵水文分析不仅可以为后续工程水文计算提供相应的基础，也可对桥涵布局合理性和桥涵设计结构准确性作出全面判断，关键点就是要计算出相关孔跨长度，并以此为依据进行工程数量计算，设定工程勘测设计合理方案。

在经过上述复杂流程后即可为工程建筑施工提供桥涵数位信息和计算结果数据。

1.桥涵水文计算内容与方法的探究随着科技水平不断提高，各种形式的水文计算方法层出不穷，不同的专业部门有着不同的桥涵水文计算方法和计算公式。

当前较为常用的桥涵水文计算结构体系是以实际工程建筑桥涵水文信息资料观测为主，包括桥涵水文形态断面法和桥涵水文公式计算法等，对供水流量进行准确推算。

需要注意的是，此处洪水流量值是相关洪水频率之下的基础流量值，而此时计算法则是以测流断面计算法为主。

然后用频率断面计算法进行流量计算并得出流量计算方案和流量计算法则，根据计算所得出的流量数值可进行出桥孔最小净值推断，也可计算出工程建筑所设计水位标准数值。

1.1洪水频率选择和流量选择设计方案要点探究以拟建桥涵公路等级和对应桥涵类别为例，对其中的供水频率进行科学合理选取。

在进行桥涵水文分析时，应加大设计流量推算力度和加强准确性计算，因为设计流量具体数值推算关系到桥涵水文分析最终结果的实验分析质量，较为合理的做法是利用水文站中实际测量基础资料或是运用形态断面法进行设计流量推算。

此外，还可以通过公式详细推理和运用公式法等科学策略进行最佳设计流量数值推算。

2012年第11卷第6期公路桥涵水文计算方法探讨□杜江宇【摘要】科学合理的进行桥涵水文计算是确保公路桥梁安全性与适用性的一项重要措施。

本文从桥梁形态断面、设计流量以及洪水位、大中桥孔径和河床冲刷深度四个方面，探讨了水文计算方法的具体应用。

【关键词】公路桥梁；水文计算；计算方法【作者单位】杜江宇，中铁二院工程集团有限责任公司为了确保公路桥梁能够取得良好的经济效益必须确保其安全性以及适用性，其中水文计算是公路桥梁设计施工中的一个关键环节。

水文计算主要包括形态断面、洪水水位、设计洪水流量、桥孔设计以及河床的冲刷深度等方面的计算。

本文结合笔者多年工作经验，就公路桥涵水文计算方法进行了深入探讨。

一、正确计算形态断面（一）选择科学合理的形态断面。

一是在接近均匀流的河段上，通常对于河道的要求顺直，确保水流通畅，河床相对稳定，河滩比较小，河滩和河槽的洪水流的方向相同，并且不存在河湾、河汊以及沙洲等阻塞水流等这些问题。

二是尽可能接近调查的历史洪水位，然而距离桥位也不能太远。

在形态和桥位断面之间，不能有支流汇入，也不能有分流或者壅水问题存在。

三是形态断面一定要和洪水流的方向垂直，形态断面的形状尽可能与出现洪水时候的实际状况相符合。

（二）计算水文断面的流速、流量以及平均流速，可以利用谢才－满宁公式进行计算：槡v =c Ri ；c =1nR 16其中：ν表示断面平均流速（单位为米/秒），针对复式断面，必须单独计算河槽和河滩断面的平均流速；n 表示粗糙系数；R 表示水力半径（单位为米）；i 表示洪水比降。

二、计算设计流量以及洪水位（一）计算设计流量的主要方法。

推算桥涵设计流量应当根据《公路桥位勘察设计规范》中的相关规定，按照所掌握的有关资料，采取正确的方法进行计算。

当前，针对大、中河流，假如实测流量资料较为充足，通常采取数理统计法，也就是水文统计法，反之，则普遍采取间接方法或者利用经验公式进行计算，如果掌握了的实测暴雨资料较为充足，也能够根据暴雨资料利用成因分析来计算。