桥涵水文计算2014-8-29

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。

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。

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。

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。

2、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 =。

2。

1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=0.84,n=0。

90。

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.2.2桥孔布置图根据河床断面形态，将左岸桥台桩号布置在K52+325.00。

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+485。

00；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。

2。

3桥面最低高程河槽弗汝德系数Fr= 223.119.809.49=0.104c cv gh ⨯=＜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0。

4，则天然空隙比e 取0.67，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Ky=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。

Ψ
h
（mm）
z
（mm）
F
（km2）
βγδ
Q P
(m3/s)
0.134425811156.826 0.133825811132.161 0.133525811121.698
附录B-5
附录B-
6/7/8/9
附录B-11附录B-12附录B-13 F：①汇水面积按投影面计算；②边界线与山脊线一致，且与等高线垂直。

β：某地为山地地形，当汇水面积重心至涵位的距离L0≤3km时，β=1
γ：通常不考虑
δ：根据湖库控制的汇水面积f与涵洞汇水面积F的比值确定相应参数。

无湖库时，δ=1《公路涵洞设计细则》JTGT D65-04-2007
涵洞水文计算
参数确定相关说明
Ψ：按主河沟平均坡度确定。

h：①由表B-6可知湖北为第十区；②由表B-7可知为巴东土的吸水类属为Ⅱ类；③由表B-8选取汇流时间，当F≤10,10<F≤20,20<F≤30时，T分别为30分钟，45分钟,80分钟；④综合上面三个参数及洪水频率P，参见表B-9确定h值
z：结合表B-10确定z值。

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。

XX一级路工程桥涵水文计算书XX 一级路工程水文计算1. 设计流量计算1.1无定堂大桥（朝凯沟）由于该河无水文站资料，且为季节性河流，测量时河流干涸，故利用暴雨资料推算洪峰流量，计算中采用交通部公路科学研究所推理公式及经验公式计算。

（1）交通部公路科学研究所推理公式F S Q n ⎪⎭⎫⎝⎛-=μτ%1%1278.0=778.5m 3/s其中27.241%11==γμS K ，（K 1=1.03，S 1%=45，γ1=0.83） 17.12=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=βτj L K ，（K 2=0.237，j =1.5%，L =30.25，β=0.29） F =177.6Km 2，n =0.74（2）交通部公路科学研究所经验公式1）()1%1%1λμφF S Q m-==749.0m 3/s其中φ=0.473，m =1.2，λ1=0.72，余同上 2）22%1%1λγF CS Q ==734.4 m 3/s 其中C =0.183，γ2=1.2，λ2=0.72，余同上三种计算方法结果相近，取平均值754m 3/s 作为设计流量。

1.2巴拉贡大桥（巴拉贡沟）由于该河无水文站资料，且为季节性河流，测量时河流干涸，故利用暴雨资料推算洪峰流量，计算中采用交通部公路科学研究所推理公式及经验公式计算。

（1）交通部公路科学研究所推理公式F S Q n ⎪⎭⎫⎝⎛-=μτ%1%1278.0=307.7m 3/s其中27.241%11==γμS K ，（K 1=1.03，S 1%=45，γ1=0.83） 17.12=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=βτj L K ，（K 2=0.237，j =1.2%，L =27.2，β=0.29） F =70.4Km 2，n =0.74（2）交通部公路科学研究所经验公式1）()1%1%1λμφF S Q m-==384.7m 3/s其中φ=0.473，m =1.2，λ1=0.72，余同上 2）22%1%1λγF CS Q ==377.2 m 3/s 其中C =0.183，γ2=1.2，λ2=0.72，余同上三种计算方法经验公式结果相近，偏保守的取其平均值380m 3/s 作为设计流量。