水文计算算例
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水文计算算例(总18页)
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-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 2 （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 nNNFKQ…………………………………（1）
式中：QN——某频率洪峰流量（米3/秒）.
n、KN——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：
3NHFβαCNQmN………………………………………（2）
其中：QmN——某频率的洪峰流量（米3/秒）.
N——设计重现期（年）.
——流域形状系数，2LF
L.——主沟长度
H3N——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：
FSQnPP278.0…………………………………（3）
式中：Qp——某频率洪峰流量（米3/秒）.
SP——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）. 3 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：nKFQ%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%118.1QQ
⑤ 采用全国水文分区经验公式
0nQCF，)1(%10%1KCQQv………………………………（５）
根据分区表查90区的对应值。查得1.6C，65.0n则65.001.6FQ，55.1vC
sC/vC=3.5，查得K1%=8.16，0%1648.13QQ
流量计算结果
序号 断面位置 河名及桥名 汇水面积F
(Km2) 河沟长L（Km） 河沟纵坡j 公式①
(m3/s) 公式②
(m3/s) 公式③
(m3/s) 公式④
(m3/s) 采用值
(m3/s)
1 K51+600.0 ***大桥 18.2 8.5 0.0189 432.2 237.2 499.4 131.5 499.4
2 K51+860.0 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8
3 K52+060.0 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8
2. 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。
根据前文的流量计算，确定百年一遇的设计流量Q1%=548.8m3/s；河槽以黄土沙石为主，并根据从当地水利部门搜集的资料，确定糙率取1/n=45；根据现场实测以及相关资料，确定河床比降J=0.015，利用计算软件可以求得：
1 桥梁基本信息
桥梁类型 大
设计洪水频率(%) 1
桥梁中心桩号
凌汛要求 无 4 水流与桥轴线的夹角 0
跨河位置 河湾
2 河流资料
2.1 基本资料
河流名称 ***
设计洪水流量(m3/s) 548.8
计算断面名称 51860
河床比降(‰) 18.9
左分界桩号(m) 0
右分界桩号(m) 71
左滩粗糙度m1 13
河槽粗糙度m2 40
右滩粗糙度m3 13
2.2 断面桩号及标高数据列表
桩号(m) 标高(m)
0 1016
12 1010
17 1008
18 1006
20 1000
21 998
23 996.44
27 996.44
33 998
40 1000
48 1002
64 1010
71 1016
3 计算过程
3.1 计算设计水位
根据几何方法计算得： 5 经过多次几何方法计算，确定设计洪水流量Qs=548.8(m3/s)对应的设计洪水位为1001.704(m)，即
H=1001.704(m)
3.2 计算河床各部分的过水面积和水面宽度
根据几何方法计算得：
左滩过水面积ω1=0(㎡)
河槽过水面积ω2=87.092(㎡)
右滩过水面积ω3=0(㎡)
全断面过水面积ωs=ω1+ω2+ω3=87.092(㎡)
左滩水面宽度 B1=0(m)
河槽水面宽度 B2=71(m)
右滩水面宽度 B3=0(m)
3.3 计算水力半径
计算公式
R=ω/B
式中：ω为过水面积(㎡)
B 为水面宽度(m)
河槽水力半径 R2=ω2/B2=87.092/71=1.227(m)
3.4 计算流速
计算公式
按照《公路工程水文勘测设计规程》(JTG C30-2002)
式中：R为水力半径(m)
m为河床粗糙系数 6 I为河床比降
河槽流速V2 = m2 R22/3 I1/2 =40 ×1.2272/3 ×(18.9/1000)1/2 = 6.301(m/s)
3.5 计算流量
计算公式
Q = ω×V
式中：ω为过水面积(㎡)
V为流速(m/s)
河槽流量 Q2 = ω2×V2 =87.092×6.301 = 548.799(m3/s)
全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 548.799+0 = 548.799(m3/s)
3.6 计算全断面流速
Vs = Qs / ωs = 548.799 / 87.092 = 6.301(m/s)
4 计算结果列表
4.1 全断面数据
断面平均流速(m/s) 6.301
断面设计流量(m3/s) 548.799
4.2河槽数据
河槽设计流速(m/s) 6.301
河槽设计流量(m3/s) 548.799
河槽平均水深(m) 1.227
河槽最大水深(m) 5.264
河槽水面宽度(m) 71
河槽过水面积(㎡) 87.092
5 河流断面图
3）.桥长计算
河槽宽度计算公式
式中： 7 设计流量pQ=548.8 (m3/s)
设计洪水河槽流量cQ=548.8 (m3/s)
河槽宽度cB=28.1m
系数K和指数3n，该河段属于稳定河段，9.0,84.03nK
可求得
L=23.6m。
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。
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：
式中：
1Q—计算断面的天然河槽流量
2Q—桥下河槽部分通过的设计流量。根据调查资料以及两岸河滩情况判断，桥下河槽不可能扩宽到全桥，所以stccQQQQQ"2
sQ—设计流量；根据计算，sQ=548.8 (m3/s)
cQ—天然河槽流量：根据计算，cQ=548.8 (m3/s)
"tQ—天然状态下河滩部分流量，"tQ=0
所以，stccQQQQQ"2=548.8(m3/s)
cB—计算断面天然河槽宽度， B=28.1m
2B—桥下断面天然河槽宽度， B=28.1m 8 maxh—计算断面桥下河槽最大水深， hmax=5.3
A—单宽流量集中系数： 05.115.0HBA
—设计水位下，桥墩阻水总面积与桥下过水面积的比值；对于天然宽线河槽，近似用一个墩宽中心距离之比；
—桥梁压缩系数： μ=0.88
所以
=6.24m
即ph=6.24m，扣除原来水深5.3m，实际冲刷深度为mhhp94.0max。
⑵ 桥墩的局部冲刷计算
① 用65-2修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：
式中：
bh—桥墩局部冲刷深度，从一般冲刷后床面算起；
K—墩型系数；查表6-3-1得：K=1
2K—河床粒径影响系数； 37.0375.00023.024.02.22ddK
1B—桥墩计算宽度；查表6-3-1得：1B=1.4m
ph—墩前行近水流深度，以一般冲刷后水深ph代入；mhp24.6
d—冲刷层内泥沙平均粒径， mmd1
v—墩前行近流速；
由于一般冲刷采用64-2简化公式进行计算，因此，墩前行进流速v采用下式计算：
=4.12sm/
0v—床沙启动速度；smdv/37.0)7.0(28.05.00
'0v—墩前泥沙启动速度；smdv/15.0)7.0(12.0'55.00
