水文计算算例

水文流量计算q=au篇一：水文流量计算是一种利用水文循环原理来预测水资源供需情况的技术。

q=au(单位时间内流量等于单位体积的水)是水文流量计算的基本公式。

在本文中,我们将介绍水文流量计算的基本原理、q=au公式的推导和实际应用。

一、水文流量计算的基本原理水文流量计算是基于水文循环原理的,它通过对水文过程进行观测、分析和模拟,预测未来某个时间段内水的流量。

水文流量计算可以分为两个阶段:流量观测和流量计算。

1.流量观测流量观测是指通过水文观测仪器对水的流量进行实时监测。

常用的水文观测仪器包括流量表、压力表、水位表等。

观测数据通过数据采集系统采集,传输到水文计算中心进行分析和处理。

2.流量计算流量计算是利用水文循环原理进行计算的过程。

水文循环原理包括水循环的各个环节,如水的来源、分配、利用和排泄等。

水文计算中心根据观测数据,利用水文循环原理进行计算,得到未来某个时间段内水的流量。

二、q=au公式的推导q=au公式是根据水文循环原理推导出来的。

水文循环过程中,水的流量受到多个因素的影响,包括水的来源、分配、利用和排泄等。

这些因素的变化会导致水的流量发生变化。

具体来说,水文流量计算中,观测到的流量数据(q)是通过水文循环过程计算得到的。

水文循环过程中,水的来源(u)、水的流量(q)和水流的方向(a)都受到多个因素的影响。

这些因素可以包括:1.大气降水(u1);2.地表径流(u2);3.地下水(u3);4.人类活动(u4,如农业、工业和生活用水等)。

根据水文循环原理,水文计算中心可以根据观测到的流量数据,利用上述影响因素之间的关系,进行流量计算。

计算得到的公式为:q = u1 × a1 × a2 × a3 × a4 + u2 × a1 × a2 × a3 + u3 × a1 ×a2 × a4 + u4 × a1 × a3 × a4其中,q表示未来某个时间段内水的流量,u1、u2、u3、u4分别表示大气降水、地表径流、地下水和人类活动等来源的水的流量,a1、a2、a3、a4分别表示水流的方向。

稳定雨损Hs=汇流经验参数m ……0.582285主河道平均坡降J ……0.0346‰ Qm 洪峰流量…………设计洪峰流量Q 设…21.65518m 3/s 校核洪峰流量Q 校…36.29931m 3/s流域平均汇流速度V校核V=m*J 1/3*Qm 1/4………………………………………………0.465732P=0.5%设计V=m*J 1/3*Qm 1/4………………………………………………0.409309P=5%流域汇流时间τ…………………………………………………………321.1汇流时间计算： 洪水总量按最大24小时暴雨推算，计算中考虑稳定雨损及附加雨损的雨量损失，稳定雨损取HS=？mm。

查贵州省年最大24小时点雨量均值等值线图得H24P=？mm。

计算公式采用WP=0.1·H 24P ·F。

洪水总量计算：22.01θγ=m=0.278*L/V………………………………………………………… 1.569873P=0.5%设计τ=0.278*L/V………………………………………………………… 1.786277P=5%未计及稳定雨损及附加雨损时：H24p年最大24小时点雨量均值，查贵州省暴雨洪水手册(附图)……………110mm Cv洪水总量以24小时计算，则Cv按规定24小时点雨量Cv等值线图取值0.5Cs贵州省取值都为3.5倍Cv……………………………………………… 1.75Kp设计频率为P的频率曲线模比系数，根据24小时Cv值查(附表)…………………………下Kp 设………………………………………… 1.99P=校核状态下Kp 校…………………………………………3.06P=H24p=110Cv=0.5Cs=3.5CvK p=0.5%=3.06K p=5%=1.99H24p=0.5%=336.6H24p=5%=218.9计及稳定雨损及附加雨损时：282.1699164.6863设计洪水总量：W p=5%29.81万m 3校核洪水总量：W p=0.5%51.07万m 3设计H24p=5%=计算结果校核H24p=0.5%=。

三、水文计算（一）径流计算1、多年平均径流量计算本流域无实测流量资料，但有常系列降水资料，经查《延安地区实用水文手册》得，多年平均径流深y=100毫米，已知F=55.4，则多年平均径流量W=1000×y×F=1000×100×55.4=554万方。

2、设计年径流量计算从《延安地区实用水文手册》查出流域内多年平均径流深为100毫米，变差系数C=0.56，采用C=3C计算出不同，sVV频率的设计年径流量：不同频率年径流量一览表(二)设计洪水1、洪峰流量计算经实地勘查，该流域属黄土林区。

①汇水面积相关法N=3.58 N=0.74 F=55.4F=KQ K NN50．0.74 55.4 =3.58×3 =69.84（m/s）N=6.32 N=0.74. F=55.4 K=KFQ NN5000.74×55.4 =6.323 =123.29（m/s）②综合参数法a.设计点、面暴雨推算公寨沟流域面积F=55.4平方公里，小于100平方公里，故设计历时取6小时，由《延安地区实用水文手册》附图6-3至6-10分别查出该流域几何中心处各历时点雨量统计参数，见表一。

表一按表一的参数，以Cs=3.5Cv查皮尔逊Ⅲ型曲线模比系数Kp，求的50年一遇，500年一遇20分钟、1小时、3小时、6小时的点雨量Htp=KpHt列入表二、第5、7栏，由《延安实用水文手册》表6-2，查得线型拟合参数a、b填入表二2、b 栏，41+aF）计算点面系数填入表二第=1/3栏，应用式α（ 8、栏。

6 Ht=Ht计算各历时的面雨量α×列入表二面年一遇设计点、面雨量计算表：500、50．表二ηγαβ QΗ=CNFΨ３Ν502=0.33=F/LΨC=0.24 N=50 F=55.4=0.41η=0.74 γ=0.04 α=0.22 β0.040.740.410.22××0.3390.9555.4 =0.24×50×3/s)=67.30(m ηγβαΗQ= CNFΨ３Ν5000.740.220.040.41 =0.24×5000.33135.7255.4×××3/s)= 131.62(m 取近，故比得方法所洪峰量较接算种上以两计33/s)=131.62(m，=69.84(mQ/s)Q。

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。

水文计算书ZKX+XXX XXX大桥KX+XXX XXX大桥水文计算书一概况该处为XXX大桥，属于蒙江水系，蜿蜒曲折，河道自然坡降大，径流补给以雨水为主，桥址处覆盖层为粉质粘土，较厚，基层为泥灰岩夹页岩。

此沟汇水面积3.942km，沟长2.52km，平均比降5.550。

00二参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）2、《公路桥位勘测设计规范》3、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编4、《公路桥涵设计手册（涵洞）》5、《桥涵水文》——高冬光6、《公路涵洞设计细则》（D65-04-2007）7、《贵州省小桥涵设计暴雨洪峰流量研究报告》——贵州省交通规划勘察设计院三水文计算该项目水文计算共采用四种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。

方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：简化公式；方法4：贵州省交通雨洪法（H法）经验公式。

（1）交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(F z h Q p -= （3-1）φ ——地貌系数，根据地形、汇水面积F 、主河沟平均坡度决定，取0.1h ——径流厚度（mm ），取44mmZ ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm ）,取10mmF ——汇水面积（km 2）,取3.94β ——洪峰传播的流量折减系数，取1γ ——汇水区降雨量不均匀的折减系数，取1δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，取1p Q ——规定频率为p 时的洪水设计流量（m 3/s ）将各参数带入公式3-1，可得βγδφ5423)(F z h Q p -==59.34（m 3/s ）（2）交通部公路科学研究所暴雨推理公式：F S Q np p )(278.0μτ-= （3-2） p Q ——频率为p 的设计流量（3/m s ）p S ——暴雨力（/mm h ）查暴雨等值线图（p ＝1％），得01.0S ＝80mm/hτ——汇流时间（h ）采用公式23K ατ⎛⎫=，L 为河沟长度2.52（km ），z I 为主河沟平均坡度5.55（000），3K =0.193，2α=0.713， τ=0.55（h ）。

水文计算算例This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.河槽平均水深(m)河槽最大水深(m)河槽水面宽度(m)71河槽过水面积(㎡)5 河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式cncpjBQQKL3⎪⎪⎭⎫⎝⎛=式中：设计流量pQ= (m3/s)设计洪水河槽流量cQ= (m3/s)河槽宽度c B=系数K和指数3n，该河段属于稳定河段，9.0,84.03==nK可求得L=。

本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径35×20m组合箱梁，综合考虑角度、桥墩布置等因素，桥跨布置满足设计洪水频率的泄洪要求，水文不控制跨径布置。

3）.桥长计算 河槽宽度计算公式c n c pj B QQ K L 3⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 式中： 设计流量pQ = (m3/s)设计洪水河槽流量c Q = (m3/s) 河槽宽度cB =系数K 和指数3n ，该河段属于稳定河段，9.0,84.03==n K可求得L=。

本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径18×20m 组合箱梁，综合考虑角度、桥墩布置等因素，桥跨布置满足设计洪水频率的泄洪要求，水文不控制跨径布置。

4）. 冲刷计算 ⑴河槽一般冲刷由于公式64-1修整式对大颗粒土质计算值偏大，对稳定性河槽计算值偏大，而本河流属于河槽稳定，河床土质主要为粒径较小的沙砾，因此采用64-2简化公式计算河槽一般冲刷：。

(1)当洪水频率为P=1/10时： 过水断面面积 A=21×1×（179.30-178.00)+21×3×(179.30-177.10)+21×2×(179.30-177.10)+ 21×2×(179.30-176.70)+21×4.5×(179.30-178.70)+21×4.5×(179.30-176.70)+ 21×0.5×(179.30-178.70)=18.05m² 湿周半径：S=（1.3²+1²)1/2+（0.9²+3²)1/2+(0.4²+2²)1/2+(2²+4.5²)1/2+ (0.6²+0.5²)1/2=12.51m∴水力半径：R=A/S=18.05/12.51=1.44m由于河床严重堵塞和弯曲的周期性流水，查附表1—20得：粗糙系数m=15 有谢才—满宁公式可得：形态断面处流速:V=mR 2/3i 1/2=15×1.442/3×(10%)1/2=1.91m/s 形态断面处流量：Qx=A •V=18.05×1.91=34.48m³/s(2)根据公路技术等级查《公路工程技术标准》确定二级公路的设计洪水频率为P=1/25 按周期折算系数计算，查附表1—31：P=1/10换为P=1/25,得系数m=1.50 ∴Q XS =M •Q X =1.50×34.48=51.72m³/s (3)涵洞书设计流量：Q S =(21A A )0.8Q XS =(0.50.6)0.8×51.72=59.84m³/s二．水力计算 按照《公路涵洞设计细则有关规定：新建涵洞采用无压力式涵洞。

水文计算书ZKX+XXX XXX大桥KX+XXX XXX大桥水文计算书一概况该处为XXX大桥，属于蒙江水系，蜿蜒曲折，河道自然坡降大，径流补给以雨水为主，桥址处覆盖层为粉质粘土，较厚，基层为泥灰岩夹页岩。

此沟汇水。

面积3.942km，沟长2.52km，平均比降5.55000二参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）2、《公路桥位勘测设计规范》3、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编4、《公路桥涵设计手册（涵洞）》5、《桥涵水文》——高冬光6、《公路涵洞设计细则》（D65-04-2007）7、《贵州省小桥涵设计暴雨洪峰流量研究报告》——贵州省交通规划勘察设计院三水文计算该项目水文计算共采用四种不同的方法进行水文计算，通过分析比较确定流量。

方法1：交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量；方法2：交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量；方法3：简化公式；方法4：贵州省交通雨洪法（H 法）经验公式。

（1） 交通部公路科学研究所暴雨径流公式：βγδφ5423)(F z h Q p -= （3-1）φ ——地貌系数，根据地形、汇水面积F 、主河沟平均坡度决定，取0.1 h ——径流厚度（mm ），取44mmZ ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm ）,取10mmF ——汇水面积（km 2）,取3.94β ——洪峰传播的流量折减系数，取1γ ——汇水区降雨量不均匀的折减系数，取1δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数，取1p Q ——规定频率为p 时的洪水设计流量（m 3/s ）将各参数带入公式3-1，可得βγδφ5423)(F z h Q p -==59.34（m 3/s ）（2）交通部公路科学研究所暴雨推理公式：F S Q np p )(278.0μτ-= （3-2） p Q ——频率为p 的设计流量（3/m s ）p S ——暴雨力（/mm h ）查暴雨等值线图（p ＝1％），得01.0S ＝80mm/hτ——汇流时间（h ）采用公式23K ατ⎛⎫=，L 为河沟长度 2.52（km ），z I 为主河沟平均坡度5.55（000），3K =0.193，2α=0.713， τ=0.55（h ）。

R水库水文水利计算
一、流域概况
二、基本资料
三、计算任务
（抄题）
四、计算过程及结果
（一）峰、量选样及历史洪水调查
（二）设计洪水计算
1、对R水库来水峰量1d、3d、7d系列分别进行频率计算（独立选样法）。

（均值、Cv计算过程手写）
考虑特大洪水成果表
2、选择典型洪水过程线
根据典型洪水过程线的选择原则，特选定R水库1969年7月的流量作为典型洪水过程线分析（附表A-2）：
（洪峰流量及各时段洪量表）参照表A-3格式
4
（放大倍比计算过程手写）（绘制洪水过程线）（三）绘制洪水库容曲线
1、推求库容曲线Z~V和蓄泄曲线q~V
水位特征资料
水库q-v计算表
2
3、推求下泄流量过程线
R水库设计洪水条洪示意图
R水库校核洪水调洪示意图
在最后需求出相应的特征水位和特征库容。

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，2L F =ψL.——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 nP 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 432.2 237.2 499.4 131.5 499.42K51+860.***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8K52+060.3***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。

海兰江大桥流量计算（一）形态法：1、水文基线一1986年流量（距离比较线桥位830m）使用比降线一的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线一附近调得的11处洪水位（1986年）均推至基线一处，结果见下表。

比降0.00611其中洪1、洪2为当地村民所指，因其年事已高，记忆不清；洪7、洪8、洪9亦有其模糊不清之处，均不采用。

洪3-洪6及洪10、洪11为铁路巡道工所指，该巡道工已在此处巡道二十余年，责任心强，记忆清晰，指证果断，经分析较可靠。

最后决定采用洪10，即推算至基线一处为401.75m为1986年洪水位。

经计算本水文基线断面1986年流量为476.763 m3/s。

根据前面频率分析，采用3.21%为1986年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974年）上的流域特征值：Cv = 1.15，Cs = 2.5×Cv = 2.5×1.15 = 2.875查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得：K1% = 5.60，K3.21% = 4.33。

则水文基线一：Q1% = K1% / K5%×Q86= 615.024 m3/s2、水文基线一1995年流量（距离比较线桥位830m）使用比降线一的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线一附近调得的2处洪水位（1995年）均推至基线一处，结果见下表。

其中洪2为河边大石，记忆准确，且为亲身经历，经分析认为可靠。

采用洪2，即401.494m 为1995年“水文基线一”处的洪水位。

经计算本断面1995年流量为392.845m3/s。

根据前面频率分析，采用5%为1995年洪水频率，按《吉林省水文图集》（1974）上的流域特征值：Cv = 1.15，Cs = 2.5×Cv = 2.5×1.15 = 2.875查《公路桥位勘测设计规范》附表13.3得：K1% = 5.60，K5% = 3.30。

水文基线一：Q1% = K1% / K5%×Q86= 666.658 m3/s3、水文基线三1986年流量（距离正线桥位400m）使用比降线三的比降值（由实测比降使用最小二乘法算得），将基线三附近调得的5处洪水位（1986年）均推至基线三处，结果见下表。

1.4水文计算1.4.1设计资料1.大桥桥位地质剖面图。

2.水文资料：桥为河段为稳定性河段，设计洪水位频率1：100，设计洪水位40.00m。

3.洪水含沙量ρ=3kg/m3。

4.桥位概况：本桥位于某市区外，跨越河流，河宽400米。

1.4.2计算设计流量Q S[10]1.根据河道横断面图式，本河道采用单宽式，采用形态法计算。

2.依据桥位地质剖面图，假定为单宽式Ⅰ类河道，糙率n=0.02，m=50。

3.洪水比降I=0.3‰。

4.设计水位40m，起止桩号k3+350—k3+791.57。

5.过水面积ω及水位宽度B计算，见下表。

6.平均水深H均=ω/B=2351.98/373=6.31m7.由谢—满公式V=m⨯(H均)2/3⨯I1/2=50⨯(6.31)2/3+(0.0003)1/2=2.9578.设计水位时，过水断面流量Q SQ S=ω⨯V=2351.98⨯2.957=6954.80 m3/s设计流量偏平安考虑，选定Q S=7000m3/sV=3.0m/sω=2351.98m/sB=373m1.4.3确定桥孔长度1.河段类型选择依据桥位地质剖面图，假定该桥位河段为顺直型稳定性河段。

2.桥孔布设原那么(1)桥孔不宜过多的压缩河槽；(2)墩台根底可以视冲刷程度，置于不同的标高上。

3.采用经历公式计算桥长L j= Q S/(β⨯q c) 〔1-1〕式中：Q S——设计流量；取值为Q S=7000 m3/s；β——压缩系数；取值为β=k1(B c/H c)0.06=1.277；k1——稳定性河段取1.00；q c——河槽单宽流量，q c= Q S/B c=7000/373=18.77。

L j= Q S/(β⨯q c)=7000/(1.277*18.77)=292.04m4.采用过水面积计算〔冲刷系数法〕[10]上部构造采用预应力混凝土箱型梁桥，标准跨径为50m〔桥墩中心间距〕，假定采用单排双柱式桥墩柱直径d=1.5m，设计流速V S=3.0m/s，Q S=7000m3/s，冲刷系数P=1.4，系数计算：μ=1-0.375⨯V S/ L0=1-0.375⨯3.0⨯(30-1.5)=0.98λ=1.5/50=0.030那么ωq= Q S/[μ(1-λ)P V S]=7000/[0.98⨯(1-0.030)⨯1.4⨯3]=851.34m2根据桥位断面图桥下毛过水面积为868.15m2略大于851.34m2。