4_小桥涵水文计算

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。

小桥水文计算一、基本情况1、桥位：该桥位轴线与河流方向成60°角。

2、河流及洪水情况：常年有水，河道两岸有堤坝，河床平均粒径为2mm。

3、汇水面积：1：5万军用图勾绘，汇水面积8.3km2，桥位处河床比降为4.0‰。

4、汇水区土质为Ⅳ类土壤。

二、流量计算桥位以上全部流域面积F=8.3 km2＜30 km2 ，所以按小流域面积公式计算：流量模数公式Q=Φ（h-z）3/2F4/5βγδ式中：Φ地貌系数，根据地形，主河沟平均纵坡，汇水面积，查《公路小桥涵勘测设计》地貌系数Φ值，查得Φ=0.07；h暴雨径流厚度，根据桥位的暴雨分区，相应的洪水设计频率，汇水区土壤类属，汇水时间查《公路小桥涵勘测设计》径流厚度h表，查得h=41；z植物截留或地表洼地滞留的拦蓄厚度，查《公路小桥涵勘测设计》植物滞留和拦蓄厚度z值，查得z=5；洪峰传播系数β=1.0流域内降雨不均匀影响洪峰流量的折减系数γ=1.0水库调节系数δ=1所以：Q100=0.07×（41-5）3/2×8.34/5×1×1×1=82.2经综合比较采用设计流量为90m3/s三、根据设计流量用形态断面计算设计流速及设计水位假定设计水位为98.43米，用形态断面计算表进行计算根据河床的断面形式及河床情况取河槽1/n=35,Vc=1/nR2/3i1/2 =35×1.392/3×0.0041/2=2.76（m/s）Q c =ωc V c= 33.0×2.76=91.08（m3/s）此流量与设计流量相差为1.2％，满足要求，因此假定设计水位可以利用。

形态断面位于桥位上游40米处，河床比降为0.004，桥位处的设计水位高程为98.59米。

用过水面积法计算ωqωq=Qs/[μ(1-λ)pVs]初步拟定，上部构造采用钢筋混凝土矩形板，选用标准跨径8米，下部构造采用重力式实体墩身，墩宽为1米。

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。

对以下桩位处涵洞为例给出详细过程，其它以表格形式给出桥涵位置：涵洞交角：α=90o一、流量计算:《涵洞》 第108页 公式4-8公式有关参数的确定0.12km 210‰0km 20.0912 区,土的类别Ⅱ30min 41mm 23mm 1.01.01.00则该设计流量为: =1.3m 3/s0.12km 2K=11.22 n'=0.73Cv=0.81Cs/Cv =2.003.763.26 =2.8m 3/s查表4-10 汇流时间 τ =K1+100.002、采用全国水文分区经验公式(桥位设计手册 第193页)Qp =1% =ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ Q 1%=(K 1%/K 2%)·K·F n'汇水面积 F =主河沟平均坡度 Iz =查表4-11 径流厚度 h = 查表4-13 洪峰传播的流量折减系数 β =Q 1%=K 1%Q 2%/K 2%=K 1%*KF n'/K 2%查《桥位设计》表3-3-4 得P=2%时模比系数 K 2%=Qp=ψ·(h-z)3/2·F 4/5·β·γ·δ小桥涵水文计算书1、采用径流公式(公路科研所简化公式)查《桥位设计》表3-5-1公式有关参数的确定:汇水面积 F =查表4-12 滞留径流厚度 z =查《桥位设计》表3-5-1水库（湖泊)控制的汇水面积 f =查表4-8 地貌系数 ψ =95区查《桥位设计》表3-5-2查表4-14 降雨量不均折减系数 γ =查表4-7及4-9 本地区暴雨分区属第查《桥位设计》表3-5-3查《桥位设计》表3-3-4 得P=1%时模比系数 K 1%=查表4-15 湖泊(小水库)调节折减系数 δ=由《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》提供的推理公式计算最大流量 Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F 0.12km 20.22km 10‰流域特征系数 θ = 1.7192项目所在区域属于Ⅰ.盆地丘陵区汇流参数 m=0.4468根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，Cs=3.5Cv 由暴雨等值线图，查得暴雨特征值及变差系数：10分钟暴雨参数H 1/6=16 mm ; Cv=0.361小时暴雨参数H 1=40 mm ; Cv=0.436小时暴雨参数H 6=90 mm ; Cv=0.5524小时暴雨参数H 24=96 mm; Cv=0.6查皮尔逊Ⅲ型曲线得K1%值，并计算（N 年）一遇暴雨量如下：N=2010分钟暴雨参数K 1%=1.69; H 1/6=27.04 mm 1小时暴雨参数K 1%=1.84; H 1=73.60 mm 6小时暴雨参数K 1%=2.1; H 6=189.00 mm24小时暴雨参数K 1%=2.2; H 24=211.20 mm 计算暴雨公式指数n1、n2、n3及(N 年)一遇暴雨雨力S1%得：t=1/6~1小时范围内时： n 1=0.4412; S 1%=73.59 mm/h t=1~6小时范围内时： n 2=0.4737; S 1%=73.60 mm/h t=6~24小时范围内时： n 3=0.9199; S 1%=163.73 mm/h假定用n 2作初试计算：当ψ=1的流域汇流时间τ0=0.46 h 设计流域属于Ⅱ.盆地丘陵区，平均损失率 μ=7.181 mm/h 0.067根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》P13页，可判别为全面汇流：ψ=0.926τ=0.47 h计算结果：τ值在n 2适用范围内；由推理公式计算最大流量： Q=0.278·ψ·i·F=0.278·ψ·S/τn ·F= 3.258m 3/sm'=0.4476m=0.4468桥址断面沿主河道至分水岭的长度 L =汇水面积 F =沿L 的平均坡度 J =公式有关参数的确定:3、采用四川省水文计算经验公式经校核，m’与m十分接近。