铁路既有线桥涵水文检算
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公式(1):能量型公式⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆∑2222Z h h b B g V Z ξα 式中:α——动能校正系数,一般取α=1.1;ξ——过水面积收缩系数,取ξ=0.85-0.95,本次取0.85;B ——无桥墩时水面宽;V ——建桥前断面平均流速;h ——建桥前断面平均水深;△Z ——最大壅水高度;∑b ——建桥后过水断面总宽(河宽减去桥墩总宽)。
该公式主要考虑了建桥前后过水断面宽度变化,而未考虑建桥后对天然河道过水断面减小的影响。
公式中水位壅高值采用迭代法计算。
公式(2):铁路工程水文勘测设计规范公式)(202V V Z M -=∆η 式中:Z ∆——桥前最大壅水高度(m );η——阻水系数;M V ——桥下平均流速(m/s ); 0V ——断面平均流速(m/s )。
公式(3):铁科院曹瑞章公式⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∆2022.m V m V g K Z 式中:V m ——桥下平均流速,V m =K p Q p /A j ;Q p ——设计流量;A j ——桥下净过水面积;K p ——考虑冲刷引起的流速折减系数;K p =1/[1+A(p-1)]P ——冲刷系数,取P=1.0;A ——河床粒径系数,A=0.5×d 50-0.25;d 50——桥下河床中值粒径,mm ;V 0m ——天然状态下平均流速,V 0m =Q 0m /A 0m ;Q 0m ——天然状态下通过的设计流量;A 0m ——桥下过水面积;K ——壅水系数,K=2/(V m /V 0m -1)0.5;g ——重力加速度。
其它符号同公式(1),该公式考虑建桥后河道过水面积影响,并考虑了建桥后流速增加对河床冲刷的影响。
公式(4):铁科院李付军公式()g V KV R Z OM M 21182.122--=∆式中:V m ——桥下平均流速,V m =Q/A J ;Q ——计算流量;A J ——扣除桥墩和桥台阻水面积后的桥下净过水面积;V 0m ——计算流量时建桥前桥孔部分天然状态下平均流速,V 0m =Q 0m /A 0m ; Q 0m ——计算流量时建桥前从桥孔部分通过的流量;A 0m ——计算流量时建桥前桥孔部分天然过水面积;R ——考虑桥墩和桥台影响的反映桥孔压缩程度的系数,R= V m / V 0m ; K ——考虑冲刷影响的流速(动能)折减系数,取K=0.9。
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。
浅析铁路桥梁勘测设计中的水文勘测铁路桥梁是我国非常重要的基础建设设施,在设计过程中加强勘测对于深化环境疗效、提高设计方案的质量具有非常重要的意义。
铁路桥梁勘测设计中的水文勘测内容主要集中于项目建设的初级阶段,在实施过程中要做好水文径流的验证与调查,通过收集各种资料得到准确的勘测结果,提高初期阶段的数据准确性。
本文主要对铁路桥梁勘测设计过程中的水文调查工作进行探讨,分析勘测方法。
标签:铁路桥梁勘测设计;水文勘测;水文断面随着我国经济水平的提高,作为社会主义建设过程中最为重要的基础设施,铁路桥梁基础工程也得到了很快的发展。
在桥梁设计过程中,了解径流的水文情况将直接影响到后期孔径设计与基础埋深,对于桥梁建筑质量起到了决定性的作用。
要确保桥梁水文资料的准确性,在设计阶段做好水文勘测工作非常必要。
通过收集历年的气象、降水等资料,全面分析水文状况,在这一基础上得到的计算结果才能够为桥梁设计提供精确的依据。
1、形态勘测与资料审查方法1.1 形态调查与资料收集首先是进行水文调查,收集历史洪水资料,洪水发生的年代及灾害气象等;第二是流域河道情况调查,了解流域中的地形、水系、制备、坡道与河道情况,尤其是注意记录水文断面的两岸状况、河道弯曲情况以及河床稳定性等;第三是对现场桥址的调查,对比重要河道上桥位方案;第四是收集建设资料,全面收集地方上水利工程设施、河流上水文站、水位站等水工建筑物以及河堤防洪措施与规划等资料,深入有关部门开展调查。
1.2 形态测量对形态调查现场的环境等进行测量与丈量工作,例如历史洪水位测量、流量断面与桥址断面测量、防洪堤高度与河床坡的测量;对现有的水工建筑物设施及管线、铁路桥涵孔径标高进行测量。
要注意丈量和测量的工点大多都应当与桥址、流量断面有一定的联系。
1.3 审查资料的可靠性针对形态勘察得到的结果,进一步了解水文站、流量站以及水工建筑物的位置与标高系统是否发生变化;得到的勘测资料可能受到方法、手段和技术要素的影响,例如自动测速仪和人工浮标得到的结果会存在一定的误差,确定结果的可靠程度;通过调查得到的历史洪水位是否可靠,按照相关规定确定可靠程度。
浅谈在铁路桥涵水文中勾绘及计算汇水面积的方法发表时间:2019-01-03T09:32:47.057Z 来源:《防护工程》2018年第28期作者:王波[导读] 另一种是利用地理空间云平台或水经注万能地图下载器结合Global Mapper软件勾绘用AutoCAD计算汇水面积。
中国铁路沈阳局集团有限公司吉林工务段吉林省吉林 13200 摘要:在铁路桥涵水文检算中,勾绘及计算汇水面积是铁路桥涵水文检算工作中第一步,在实际工作中,由于勾绘汇水面积出现错误或者勾绘面积与实际不符,或大或小,而且计算出结果不准确,使桥梁孔径过大,工程造价过高,造成资金浪费;孔径不足,洪水到达桥下时,流通不畅,造成梁体过水,威胁桥梁安全。
本文介绍两种方法勾绘及计算汇水面积的方法,一种是利用AutoCAD绘图软件勾绘及计算汇水面积;另一种是利用地理空间云平台或水经注万能地图下载器结合Global Mapper软件勾绘用AutoCAD计算汇水面积。
关键词:水文计算;汇水面积;勾绘及计算每年汛期各类水害都会威胁铁路正常运输,特别是桥梁水害,常常是突发性的,造成行车中断,危及行车和旅客生命安全,且抢修和恢复时间较长,给国民经济带来损失。
造成桥梁水害主要是洪水,需要我们正确掌握洪水流量,这就是铁路桥涵水文检算工作意义。
检算既有桥梁的抗洪或者说过洪能力,判断桥下净空、基础埋深是否满足要求。
减少灾害损失起着重要作用。
如果桥梁水文检算工作做好了,对设备的抗洪能力做到心中有数,采取有效防范措施,就可以减少灾害损失。
跨越河流、山谷修筑铁路时,必须建桥梁、涵洞。
而桥梁、涵洞孔径的大小、线路的设计高程等都要根据汇水面积来确定。
汇水面积的边界线一般是由一系列分水线和铁路中心线连接而成。
由分水线与铁路中心线围成的面积,就是这个山谷在该桥涵位的汇水面积。
当勾绘出地面分水线以后,所包围的面积一般采用CAD计算即可。
汇水面积是计算铁路桥涵流量中均必须选用的参数。
铁路既有线桥涵水文检算方法分析探讨摘要:如果铁路既有线桥涵水文检算出现差错,将会导致领导对桥涵更新改造方案出现预估偏差,而导致实际孔径不足的桥涵,在遇到洪水灾难和突发天气情况时可能会造成人们财产和生命的损伤。
由此可见桥涵水文是铁路工作的重要项目,所以需要科学合理地进行桥涵水文检算来确保铁路安全性与适用性。
本文探讨了水文检算方法的具体应用。
关键词:铁路;桥涵水文;检算方法;应用铁路沿线的涵洞流域面积一般在几十平方公里以内,桥梁流域面积则较广,流域类型变化也较大,有必要对已有的暴雨径流公式进行分析研究,验证其适用性,并选取适当的参数计算方法的选定需要考虑的因素很多。
如:不同的地质条件、不同区域、不同地段、水流情况等等,针对这些差异,选用的检算方法也会不同。
一、既有线铁路涵洞水文检算的基本要求和计算内容铁路工程桥涵的外业勘测和洪水调查内容包括了水文、水力计算等等。
水文调查和勘测应根据涵洞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。
二、桥涵水文检算方法1.水文调查及测量。
水文调查工作主要是在桥位及涵址上下游历史上各次较大洪水的水位,确定河槽断面、滩槽划分、洪水比降和河床糙率,推算相应的历史洪水流量,作为水文分析和计算的依据;同时调查涵址附近河道的冲淤变形及河床演变,作为确定历史洪水计算断面的依据。
还要调查历年来线路纵断有无变化,涵洞结构是否经过改造,河床是否经过加固等。
2.“理论”频率法找们这里说的“理论”频率法,它实际上不具备水文上的理论,检算中只是引用它来配合经频率的点据,来探求经验频率内在的规率性。
如果用暴雨频率作为该年的洪水频率(如果桥涵附近有水位或流量记录,则统计结果更好)。
具体方法如下:求出Cv,再任意选定Cs/Cv=2、3、4等一个倍比关系,定出Cs值,既有表中查出模比系Kp值。
桥梁壅水计算我多次参加桥梁防洪评价评审工作,对桥梁壅水计算使用的经验公式多种多样,究竟哪个合适,评审无所是从。
水利部发布的《洪水影响评价报告编制导则》LS520-2014附录A给出了答案,A.2.2.3 “桥梁等阻水建筑物壅水高度及壅水曲线长度的计算,应参照TB10017和JTG C30进行。
”其中TB10017即《铁路工程水文勘测设计规范》TB10017-99,现将规范的计算公式介绍如下:3.5.1桥前壅水可按下式计算:△ZM =η(22vv M )(3.5.1)式中:△ZM—桥前最大壅水高度(m);η—系数,应按表3.5.1的规定取值;v—断面平均流速,为设计流量被全河过水断面(包括边滩和河滩)除得之商(m/s);Mv—桥下平均流速,应按表3.5.1-2规定计算求得(m/s)。
3.5.2桥下壅水高度可采用桥前最大壅水高度的一半。
对于山区和山前河流,洪水涨落急骤,历时短促,且河床质坚实不易冲刷时,桥下壅水高度可采用桥前最大壅水值。
对于平原洪水涨落很缓慢的河流,且河床质松软,易于造成冲刷时,桥下壅水可不计。
(见下页)表3.5.1-2 桥下平均流速表3.5.1-2中: P —冲刷系数; gxP ωω=g ω—桥下供给过水断面积(m 2),当桥址上、下游有阻水山包或其他挡水建筑物时,桥下供给过水断面积应扣除其影响部分;x ω—桥下需要过水断面积(m 2); x ω=αcos p Pv Qp v —设计流速(m/s ),对河滩较小、压缩不多的河段,可采用通过设计流量时河槽(包括边滩)的天然平均流速;当河滩很大时,可按经验确定;渠道或运河上的桥,可采用设计渠道或运河的设计流速;p Q —设计流量(m 3/s );α—水流方向与桥梁轴线之法线间的夹角(º)。
3.5.3 壅水曲线全长可按下列公式估算: 02I Z L My ∆= 式中: y L —壅水曲线全长(m );I—桥址河段天然水面坡度。
铁路桥梁水文检算的常见问题及完善发表时间:2018-07-23T12:03:38.437Z 来源:《基层建设》2018年第14期作者:王波[导读] 摘要:铁路桥梁水文检算是整个铁路工程的重要组成环节,对铁路运输安全具有十分重要的影响。
中国铁路沈阳局集团有限公司吉林工务段吉林 132500 摘要:铁路桥梁水文检算是整个铁路工程的重要组成环节,对铁路运输安全具有十分重要的影响。
当前铁路桥梁水文检算工作在检算目的、检算流程等方面还存在各种各样的问题,不利于铁路桥梁水文检算工作的正常开展。
基于此,本文分析了铁路桥梁水文检算中存在问题,并提出了相应的解决策略,以期为铁路桥梁水文检算工作提供借鉴与参考。
关键词:铁路桥梁;水文检算;完善对策我国水文地质复杂,河流水系众多,如吉林省就有松花江、辽河、鸭绿江等诸多大大小小的水系。
在铁路建设过程中,需要修建大量桥梁来保证铁路顺利完成跨河运输,而由于天然河流的水文特性极为复杂,能否满足洪峰条件下的过洪要求就成为衡量桥梁安全性的一个重要指标。
我国开展铁路桥梁水文检算工作已有多年,在各方面都积累了一定的经验,但由于该项工作的过程繁琐、涉及参数较多,再加上水文地质情况的复杂性,导致在该项工作的开展过程中依然存在较多问题,需要加以进一步研究并逐步予以完善。
一、铁路桥梁水文检算存在的问题1.对铁路桥梁水文检算工作目的的认识问题铁路桥梁水文检算是关乎桥梁过洪安全的重要工作,但在实际的水文检算过程中,却普遍存在对工作目的认识不到位的问题,具体表现在两个方面:一是对桥梁水文检算的工作目的及工作意义缺乏整体深入的认识,不能灵活地处理水文检算中遇到的各种复杂多变的问题。
二是对水文检算最终所要达到的目的及获取的目标缺乏一个清晰的认识,比如仅对当前的流量、流速、水位等参数与设计指标进行一个简单的对比,而未根据当前的水文状况来重新计算检定流量、水位、流速等,不能对桥梁的过洪安全做出动态考量。
2.铁路桥梁水文检算过程中存在的问题在铁路桥梁水文检算工作的开展过程中,由于对具体的工作流程、细节流程等缺乏清晰明确的认识,加之对各个流程之间的关联意义以及所涉及的一些参数、指标、公式等存在理解误区,在检算时未能与现场实际有机联系起来,导致检算中容易出现各种各样的问题,通常表现为以下几个方面:①水文检算工作尚未完成,但不知道下一步应该如何继续;②虽然制定了水文检算的工作流程,但不知从何入手,不能高效开展检算工作;③在部分水文检算工作中,直接将中间检算结果作为最终结果列入成果表之中;④在水文检算过程中,对个别指标、参数的理解有误,导致参数取值不当、参数重复利用等问题;⑤对相关水文计算公式的理解及运用不当,采用了错误的计算方法,使得计算结果全盘错误。
CSU习题4-1解:各部分的平均流速、各部分面积以及各部分流量计算结果如下表。
计算示例如下:()s m v /8.16.10.2212=+=;()226337.1767.57.352.221m w =⨯+⨯=;s m S v Q /7407.313222=⨯=因此水位标高31m 时通过的总流量:s m Q Q i /103.1433==∑ 过水断面面积:2105.72m w w i ==∑断面平均流速:s m wQv /985.1==将所得结果标到该形态断面水位关系曲线图上,如下:左河滩流量s m Q /653.1835.20029835.0839.01232/13/2=⨯⨯⨯=左 右河滩流量s m Q /359.17812.170029835.0813.11232/13/2=⨯⨯⨯=右故河槽部分流量s m Q /091.124359.17653.1103.143Q -Q -Q 3=--==右左总河槽 从而主槽粗糙系数为91.1912112.0458.51091.1241=⨯=n习题5-1解:第一步,把流量i Q 按递减顺序重新排列,并用维泊尔公式计算经验频率,如下图,这些离散点组成一条经验频率曲线第三步,计算统计参数smQnQnii/913.43231010131===∑=-;46924.01121=-⎪⎭⎫⎝⎛-=∑=--nQQQCniiV;第四步,分别假设sC等于0.1、0.2、0.5,计算出若干组理论频率曲线,如下表第五步,选择一条最合适的曲线,在上图中,以偏差系数1.0 s C 时的曲线与经验点群吻合得较好,最终确定其为选定的理论频率曲线。
该一般大桥的设计流量为s m /36.933习题6-1解:1、检算梁底水位(1)由题4-1形态断面水位关系曲线,得设计流量通过时的水位标高为30.4m 。
因为河道接近均匀稳定流,所以设计流量通过桥址断面的水位标高()m H p 04.301200029835.04.30=⨯-=(2)计算桥下河床断面(水位30.04m )桥下左滩:过水面积20435.1m w = 湿周 m x 0514.2=水力半径 m R 5087.0= 流速 s m v /4177.0=流量s m Q /436.00435.14177.03=⨯=桥下主槽:过水面积2208.40m w =湿周 m x 827.158302.22.77974.5=++= 水力半径 m R 54.2= 流速 s m v /0337.2=流量s m Q /77.81208.400337.23=⨯=桥下右滩:过水面积26094.95794.003.9m w =+= 湿周 m x 542.85242.10178.7=+= 水力半径 m R 125.1= 流速 s m v /709.0=流量s m Q /813.66094.9709.03=⨯=(3)计算桥下壅水高度Z ∆扣除墩台阻水面积后的桥下净面积为()2442.4304.282704.30215.103.9208.40m w j =--⨯⨯-+= 桥下流速s m w Q v j p m /149.2442.4336.93=== 建桥前从桥孔部分通过的流量为s m Q om /1723.88709.003.977.813=⨯+=()s m w Q v om om om /7907.103.9208.401723.88=+== 因此2001.1==om m v v R查图6-2,65.0=s K ,得桥前壅水高度()m v vR K Z omms m 205.011.022=--=∆取桥下壅水高度m Z 102.0205.05.0=⨯=∆ (4)检算标高最高水位m L Z H H p s 442.303.0102.004.30=++=∆+∆+=桥下净空()m 438.0442.3088.30=-小于0.5m ,因此梁底水位标高不满足要求。
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 。
3 有严重泥石流时,或钢桥下在洪水期有大漂流物通过时可以根据具体情况,采用大于表列的净空高度。
涵洞孔径一般按无压状态检定,无压涵洞洞内顶点高出洞内检定水位的净高,应符合表1.2.2的规定。
表1.2.2 涵洞洞内净空高度(m )注:园涵入口端部净空高度可不受表列数值限制。
1.3 桥头路堤特大桥、大桥桥头路堤的路肩高程应较检定水位加上根据河流和桥渡的具体情况分别考虑壅水、水面坡、河湾超高、波浪侵袭、局部股流壅高河床淤积等影响后的高程高0.25m 。
沿海路堤的波浪侵袭高按海浪计算侵袭高度。
小桥及涵洞附近的路肩高程应较检算水位加上壅高后的高程高0.25m 。
1.4 冲刷与防护在检定频率洪水通过时,对于有冲刷的桥梁,基底埋在墩台局部冲刷线下不应小于下列安全值:对于一般桥梁,安全值为1.5m 加总冲刷深度的10%,对于技术复杂、修复困难或重要的大桥和特大桥,安全值为 2.5m 加总冲刷深度的10%,校验流量的安全值为检算流量的一半,如表1.4.1所示。
表1.4.1 基底埋深安全值m h (m )注:冲刷总深度为自河床面算起的一般冲刷深度与局部冲刷深度之和。
对于小桥涵主要检算铺砌是否被冲毁。
各种防护类型的容许最大流速见表1.4.2所示。
表1.4.2 各种防护类型的容许最大流速表2. 水文检算需要收集、测绘和调查的资料本节介绍的是水文检算中外业工作的具体内容。
2.1 桥涵本身有关资料收集调查与桥下河床横断面测绘此项工作的目的就是对所检算桥涵的概况进行详细的了解,获得检算当中需要的桥梁及墩台的外形尺寸及粱底、墩台顶、基底等各项标高,同时根据测绘得到的桥涵侧面及桥下河床断面图求出桥址断面扣除路堤、桥墩台租水面积后的桥下净过水面积。
根据设备图表、设计图、竣工图和历年改建加固图查出桥涵的式样与主要尺寸,然后去现场丈量核实,包括桥全长、桥台挡碴墙间距离、梁全长、净孔、净高、梁高、墩台及支座尺寸。
测量轨底、梁底、支承垫石顶面、墩顶、桥下河床断面高程。
对于涵洞要测量涵洞长度、出入口帽石标高、涵洞净宽、净高等,以上实测后要绘出桥涵侧面及桥下河床断面简图,桥梁侧面及桥下河床断面图例如图2.1.1。
图2.1.1 桥梁侧面及桥下河床断面图调查桥涵建造年代,水害资料、病害资料、改建及大修情况,尤其是历次水害冲毁桥涵、路基上、下游有无堵塞或冲刷、淤积等现象。
2.2 天然河道横断面(水文基线断面)的选择和测绘天然河道横断面(水文基线断面或水文形态断面)测绘的目的:是利用谢才满宁公式21321I R nW Q ,算出形态断面不同水位时的流量、流速、过水断面面积,然后绘制出水位~流量、水位~流速、水位~过水断面面积三关系曲线,根据三关系曲线就可以确定出检定流量时形态断面的水位,从而可以推算出桥址处的检定水位。
同时根据三关系曲线可以确定调查到的历史洪水的流量。
关于三关系曲线的计算和绘制在孔径计算中再讲。
2.2.1 河道横断面(水文基线断面或水文形态断面)的选择条件⑴ 桥址附近有水文站中间无大的支流汇入,水文站的测洪断面可作为我们的天然横断面,这样,一切数值的选取都比较精确,洪水比降、糙率不必自选。
⑵桥址附近无水文站时,可在桥上游或下游选取横断面,选取时应注意以下几点:①该断面河道必须为束水断面,洪水完全从该断面通过;②河道顺直,断面较规整;③断面到桥址无较大支流汇入;④应避开桥梁壅水区,一般应距桥梁1.5倍桥长以上。
2.2.2 河道横断面(水文基线断面)的测绘河道横断面应与主河槽和河滩的水流流向垂直,测量可用全站仪,若无全站仪,用水平仪抄平,用皮尺或塔尺量距离,断面方向用经纬仪定方向或在断面两端立花杆定向,测点高程必须与线路高程为统一系统,断面高程应测至历史最高洪水位0.5m以上,河道横断面图例如图2.2.1。
图2.2.1 天然河道横断面(水文基线断面)图2.3 河道纵断面测绘河道纵断面测绘目的就是为了确定桥址附近区段的水面坡(或河底坡)。
2.3.1 测绘范围上游一般测至天然横断面以上200~300m,下游测出不少于100m;若天然横断面选在下游,则上游测至壅水区以外200m,下游测至天然横断面以下200m。
2.3.2 测绘方法高程用水平仪测,距离可用测绳或皮尺来量测,对于季节性无水的河流可直接测最大深泓线,即为河底纵坡(水面坡),对于常年有水的河流可直接测量常水位时的水面坡度,水面坡度的测点间距一般为20~50m。
河道纵断面图例如图2.3.1。
图2.3.1 河道纵断面图2.4 桥址地形图的收集和流域情况调查收集地形图的目的,是为了在图上定出汇水面积(F)、主河道长度(L)、主河道坡度(J)以及流域形状。
地形图(军用地形图)可向省测绘局购买,比例尺一般为1/50000,收集到军用地形图后,在图上找到桥涵所在的位置,依据分水岭沟绘出流域分水线定出汇水面积大小和形状、主河道长度及主河道坡度。
对于汇水面积非常小的在军用地形图上定不出来汇水面积的就要去现场实测。
(关于地形图的有关知识单独一个章节进行讲解)。
流域情况调查主要是指流域内地形、植被、土质类别、水土流失等情况。
还包括河流性质调查,是否是季节性河流,以及是山区、山前区还是平原区河流(河流性质调查的目的是在孔径检算中确定桥下壅水高度),上游有水库的同时调查水库的情况。
流域调查当中,要详细调查桥址附近河段的自然特点,河道的地形、地貌、植被等情况(此项调查的目的用于确定河槽及河滩的糙率),同时要详细调查桥址一带的地质资料、土质类别、粒径级配、挖验资料,确定出河床土壤的平均粒径,还要调查出汛期时水流的含沙量情况。
关于河床土壤平均粒径的确定:对于有钻探挖验等地质资料的桥梁,平均粒径根据资料确定。
对于无地质资料的桥梁,在桥址附近的河床1m 以下取样进行筛分确定,勘测时应找大颗粒密集部位取样。
不同河床质平均粒径的范围见表2.4.1。
表2.4.1 不同河床质平均粒径的范围● 关于汛期含沙量情况的调查调查汛期含沙量的目的是为了确定一般冲刷计算中用到的与汛期含沙量有关的系数E 。
E 的取值如表2.4.2。
表2.4.2 E系数对于桥址附近有水文站的,含沙量可以在水文站调查取得。
对于无水文站的桥梁,在实际工作中,含沙量根据洪水时水的浑清程度来确定。
洪水时水较清,含沙量小于1.0 kg/m 3,E =0.46;洪水时为浑水,含沙量在1.0~10 kg/m 3,E =0.66;洪水时水很浑,含沙量大于10 kg/m 3,E =0.86。
● 关于天河道糙率系数n1(或糙率n )的确定: 对于桥址附近有水文站的,河道糙率系数n 1(或糙率n )可以在水文站调查取得。
对于无水文站的桥梁,根据调查到的桥址附近河段平面情况及水流状态、河床质的组成及起伏情况、岸壁及植被情况,参照《铁路工程水文勘测设计规范》附录D天然河道洪水糙率系数表进行选取。
表2.4.3 河槽糙率系数表2.4.4 河滩糙率系数值当洪水坡度在千分之一以上时,采用库号内较小的数值,洪水坡注:1.表中糙率系数n度在万分之一以下时,采用库号内较大的数值。
2.测流河段的形态是千变万化的,可以形成各种各样的组合。
应用时,首先弄清调查桥梁的河段平面和水流状态属于表列三类中的的那一类,其次才是河床质的组成和起伏情况,岸壁及植被情况是第三位的。
调查桥梁的河段特性若与表列的组合方式不尽相同,可以根据实际情况,对表列数值适当调整。
2.5 历史洪水调查2.5.1 调查洪水发生的年份洪水发生时间的调查可在沿河居住的一些老人中进行。
引导他们把洪水发生的日期联系历史发生的较大事件,如水灾、旱灾、虫灾、地震、战争等,或联系群众最易记忆的事情,如年龄、婚丧、生育、搬家、外出等,以推算洪水发生的年份,也可以从账本、日记、历史文献、地方志等资料进行分析,筛选决定历史上那些年份发生过的大洪水。
2.5.2 调查洪水痕迹并推算至水文断面上洪水痕迹是确定最高洪水位、绘制洪水水面线和计算洪水流量最直接的依据,因此洪水痕迹调查在洪水调查中具有特别重要的地位。
在整个洪水调查中,将调查的洪痕做出标记,然后进行水平高程的测量,将这一洪痕标高,按纵向水面坡在推算至水文断面上,使调查的洪水位转换成水文断面上的水位,依此推算该水位时的过水断面面积、流速、流量。
2.5.3 确定各洪水大小的顺序排位和其相应的重现期重现期的确定方法:⑴根据当地老人的记述来确定;⑵按历史洪水发生的时间距今的年数来确定;重现期T=现在-发生年份﹢1⑶从历史文献考证来确定当历史洪水发生年份距今较近,采用上述办法决定重现期往往较小,此时应尽量通过历史文献考证向前追溯,例如1969年发生一次特大洪水,至今调查时的2005年只有37年,一次作为重现期可能偏小,通过考证分析,它在137年考证中可以连续顺位,其序位为第三,既在137年考证期中还有两次历史洪水比1969年洪水大,而其余各年洪水比1969年洪水小由此可得1969年洪水的重现期为:T﹦137/3﹦46年2.6 水库情况调查水库需要调查以下内容:⑴水库建成年代;⑵水库总库容;⑶水库类型;⑷水库控制的汇水面积;⑸水库设计洪水频率;⑹水库校核洪水频率;⑺百年一遇洪水入库流量;⑻百年一遇洪水最大泄洪量;⑼三百年一遇洪水入库流量;⑽三百年一遇洪水最大泄洪量;⑾水库到桥址的距离;⑿坝桥区间的汇水面积。