水文計(jì)算算例資料

1、橋涵水文分析計(jì)算報(bào)告（一）全線典型大中橋水文計(jì)算分析水文計(jì)算的基本步驟：-對(duì)有水文資料的河流收集水文資料-確定橋位在地形圖上的位置-確定主流-勾繪匯水面積（五萬分之一地形圖）-計(jì)算流量-各水文參數(shù)計(jì)算1. *大橋水文計(jì)算（1）.設(shè)計(jì)流量計(jì)算 洪峰流量匯水面積相關(guān)法公式Qn 二KnF （1）式中：Qn某頻率洪峰流量（米3/秒）.n、Kn為重現(xiàn)期為N的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)F流域面積（平方公里）.用水文手冊(cè)(2)由延安地區(qū)實(shí)用水文 手冊(cè)和榆林地區(qū)實(shí) 附表（7-8）中查得：n = 0.61; Ki% = 60.1 綜合參數(shù)法：QmN =CNaF H3N其中：QmN 某頻率的洪峰流量（米3/秒）.N 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（年

2、）.流域形狀系數(shù)，二;L.主溝長(zhǎng)度H3N設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為N的3小時(shí)面雨量（毫米）.C、a、B、Y、n 分區(qū)綜合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)指數(shù) 式中參數(shù)的確定： 由延安地區(qū)實(shí)用水文 手冊(cè)和榆林地區(qū)實(shí) 用水文手冊(cè) 附表（7-9）中查得：C = 4.35、=0.15、=0.58、=0.11、= 0.49； 原交通部公路科學(xué)研究所推理公式法：Qp =0.278 S-J F （3）V J式中：Qp 某頻率洪峰流量（米3/秒）.Sp某一頻率雨力即最大1小時(shí)暴雨強(qiáng)度（毫米/小時(shí)）T流域匯流時(shí)間（小時(shí)）.卩一一損失參數(shù)（毫米/小時(shí)）.F流域面積（平方公里）.n暴雨遞減指數(shù).0.278 :單位換算系數(shù).由延安地區(qū)實(shí)用水文 手冊(cè)和榆林

3、地區(qū)實(shí) 用水文手冊(cè) 中查得：3% = 140mm由表二查得： 心=0.65,1=0.98u 二 Q 0 1 二 1.3 300.83 二 82.44mm/h由表三查得：K 0.334, =0.16橋涵水文分析計(jì)算報(bào)告 全國水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式：公式的基本形式：Q2% = KF n。 (4)根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對(duì)應(yīng)值：n值按取0.72，K值取13.8，Qi % = I.I8Q2% 采用全國水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式二 CF ，Qi%-Q0 (1 CvK1% )-6.1F0.65根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對(duì)應(yīng)值。查得C = 6.1 , n = 0.65則QoCv =1.55 Cs/Cv=3.5，查得 K1%=8.16

4、，Q1% =13.648Q0流量計(jì)算結(jié)果序號(hào)斷面位置河名及橋名匯水面積F(Km 2)河溝長(zhǎng)L(Km)河溝縱坡j公式(m3/s)公式(m 3/s)公式(m3/s)公式(m 3/s)采用值(m 3/s)1K51+600.0*大橋18.28.50.0189432.2237.2499.4131.5499.42K51+860.0*大橋20.128.80.0189462.7252.3548.8141.4548.83K52+060.0*大橋20.128.80.0189462.7252.3548.8141.4548.82.計(jì)算設(shè)計(jì)水位以及設(shè)計(jì)流速計(jì)算采用橋位設(shè)計(jì)信息軟件系統(tǒng) 2.0版本，河床斷面形態(tài)、河流 比

5、降根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)輸入軟件，糙率結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況，根據(jù)規(guī)范 規(guī)定進(jìn)行選取。根據(jù)前文的流量計(jì)算，確定百年一遇的設(shè)計(jì)流量 Q1%=548.8m 3 /s;河槽以黃土沙石為主，并根據(jù)從當(dāng)?shù)厮块T搜集的資料，確定 糙率取1/n=45 ;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以及相關(guān)資料，確定河床比降J=0.015 ,利用計(jì)算軟件可以求得:1橋梁基本信息橋梁類型大設(shè)計(jì)洪水頻率()1橋梁中心樁號(hào)凌汛要求無水流與橋軸線的夾角0跨河位置河灣2河流資料2.1基本資料河流名稱*設(shè)計(jì)洪水流量(m3/s)548.8計(jì)算斷面名稱51860河床比降(%。)18.9左分界樁號(hào)(m)0右分界樁號(hào)(m)71左灘粗糙度ml13河槽粗糙度m240右灘粗糙

6、度m3132.2斷面樁號(hào)及標(biāo)高數(shù)據(jù)列表樁號(hào)(m)標(biāo)高(m)橋涵水文分析計(jì)算報(bào)告010161210101710081810062010002199823996.4427996.44339984010004810026410107110163計(jì)算過程3.1計(jì)算設(shè)計(jì)水位根據(jù)幾何方法計(jì)算得：經(jīng)過多次幾何方法計(jì)算，確定設(shè)計(jì)洪水流量Qs=548.8(m 3/s)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水位為1001.704(m),即H=1001.704(m)3.2計(jì)算河床各部分的過水面積和水面寬度根據(jù)幾何方法計(jì)算得： 左灘過水面積3仁0( m2)河槽過水面積3 2=87.092( m2)右灘過水面積3 3=0( m)全斷面過水面積3

7、 s= 31+ 32+ 33=87.092( m)左灘水面寬度B仁0(m)河槽水面寬度B2=71(m)右灘水面寬度B3=0(m)3.3計(jì)算水力半徑計(jì)算公式R= 3/B式中：3為過水面積(m)B為水面寬度(m)河槽水力半徑 R2= 32/B2=87.092/7 仁 1.227(m)3.4計(jì)算流速計(jì)算公式按照公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)程(JTG C30-2002)V = m R2/3 I1/2(5.3.1-3)式中：R為水力半徑(m)m為河床粗糙系數(shù)I為河床比降河槽流速V2 = m2 R2 2/3 11/2=40 X1.2272/3 x(18.9/1000) 1/2= 6.301(m/s)3.5計(jì)算流

8、量計(jì)算公式Q = 3刃式中：3為過水面積(川)V為流速(m河 槽流量 Q2 = 3 2 XV2 =87.092 X6.301=548.799(m 3/s)全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 548.799+0=548.799(m 33.6計(jì)算全斷面流速Vs = Qs / 3S = 548.799 / 87.092 = 6.301(m/s)4計(jì)算結(jié)果列表4.1全斷面數(shù)據(jù)斷面平均流速(m/s)6.301斷面設(shè)計(jì)流量(m3/s)548.7994.2河槽數(shù)據(jù)河槽設(shè)計(jì)流速(m/s)6.301河槽設(shè)計(jì)流量(m3/s)548.799河槽平均水深(m)1.227河槽最大水深(m)5.26

9、4河槽水面寬度(m)71河槽過水面積(川)87.0925河流斷面圖橋涵水文分析計(jì)算報(bào)告3) 橋長(zhǎng)計(jì)算河槽寬度計(jì)算公式式中:設(shè)計(jì)流量 Qp=548.8 (m 3/s)設(shè)計(jì)洪水河槽流量Qc=548.8 (m 3河槽寬度Bc=28.1m系數(shù)K和指數(shù)n3，該河段屬于穩(wěn)定河段，K = 0.84, n3 =0.9可求得L=23.6m。橋涵水文分析計(jì)算報(bào)告本橋跨徑設(shè)置主要受地形影響，采用跨徑35 20m組合箱梁，綜 合考慮角度、橋墩布置等因素，橋跨布置滿足設(shè)計(jì)洪水頻率的泄洪要 求，水文不控制跨徑布置。4).沖刷計(jì)算河槽一般沖刷由于公式64-1修整式對(duì)大顆粒土質(zhì)計(jì)算值偏大，對(duì)穩(wěn)定性河槽 計(jì)算值偏大，而本河流屬

10、于河槽穩(wěn)定，河床土質(zhì)主要為粒徑較小的沙礫，因此采用64-2簡(jiǎn)化公式計(jì)算河槽一般沖刷:hp皿心90iQc.66Bemax式中:Q1 計(jì)算斷面的天然河槽流量Q2 橋下河槽部分通過的設(shè)計(jì)流量。根據(jù)調(diào)查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河槽不可能擴(kuò)寬到全橋，所以Q2二Qe QsQe+QtQs 設(shè)計(jì)流量；根據(jù)計(jì)算，Qs=548.8 (m 3/s)Qe 天然河槽流量：根據(jù)計(jì)算，Qe =548.8 (m 3/s)Q天然狀態(tài)下河灘部分流量，Q =o所以，Q2 N QcQ Qs=548.8(m 3/s)Qc QtBc 計(jì)算斷面天然河槽寬度，B=28.1mB2 橋下斷面天然河槽寬度，B=28.1mhmax 計(jì)算斷面橋

11、下河槽最大水深，hmax=5.3A 單寬流量集中系數(shù):設(shè)計(jì)水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對(duì)于天然寬線河槽，近似用一個(gè)墩寬中心距離之比;1.420-0.07橋梁壓縮系數(shù):卩=0.88所以hp嚴(yán)衛(wèi).90q2、= 1.04 A 丄I Qc尹J.66BcW -心陽2max=6.24m即hp =6.24m ,扣除原來水深5.3m ,實(shí)際沖刷深度為hp -hmax = 0.94m。 橋墩的局部沖刷計(jì)算 用65-2修正式計(jì)算河槽中橋墩的局部沖刷： hb=KFK/BThp.15_ V0 丿式中：一橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；K 墩型系數(shù)；查表6-3-1得：K =1K 2河床粒徑影響系

12、數(shù)；K 2 = .0023 0.375d4 =0.37dB1 橋墩計(jì)算寬度；查表6-3-1得：B1=1.4mhp 墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深hp代入；hp= 6.24md 沖刷層內(nèi)泥沙平均粒徑，d =1mm墩前行近流速;由于一般沖刷米用64-2簡(jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算，因此，墩前行進(jìn)流速v采用下式計(jì)算:Be0.342/3hmax1.04 jQeL%i)Beg jve 二 5.24m/ s=4.12 m/sv0 床沙啟動(dòng)速度；v =0.28(d 0.7)0. 0.37m/sVo墩前泥沙啟動(dòng)速度；v0 = O.12(d 0.7)0.55 = 0.15m/sn 指數(shù)當(dāng)心V。時(shí)，n =i當(dāng)v -vo時(shí)

13、，f、0.23_0.19lgdX %v所以:0.600.15hb = K，： K 2 B1 hpV -VoV。=2.80m 用65-1修正式計(jì)算河槽中橋墩的局部沖刷:h K K iBi0.60 V -Vo動(dòng)床沖刷v八0 :0.600.60J V V0 hb = KB1(V0 V0 I lV0 V0 J式中：hb、K、B1、v、v0、vJ意義同 65-2河床泥沙啟動(dòng)速度Vo :0.14Vo = 0.0246 -d -10 + hp332d + _0.72d二 1.95m/ s墩前起沖流速Vo“462制0.06v0 = 0.26m/ s河床粒徑影響系數(shù)K :K = 0.81 + 0.15 d丿=

14、1.6指數(shù)n :_0.190.25dVo0.8772/3 x(20/1000) 1/2 = 4.275(m3.5計(jì)算流量計(jì)算公式Q = wX/式中：3為過水面積(川)V為流速(m左灘流量 Q1 = w1X/1 =0 X) = 0(m 3/s)河槽流量 Q2 = w2X/2 =64.87 X4.275 = 277.299(m 3/s)右灘流量 Q3 = w3X/3 =0 X) = 0(m 3/s)全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 277.299+0 =277.299(m 3/s)3.6計(jì)算全斷面流速Vs = Qs / ws = 277.299 / 64.87 = 4.27

15、5(m/s)4計(jì)算結(jié)果列表4.1全斷面數(shù)據(jù)斷面平均流速(m/s)4.275斷面設(shè)計(jì)流量(m3/s)277.2994.2河槽數(shù)據(jù)河槽設(shè)計(jì)流速(m/s)4.275河槽設(shè)計(jì)流量(m3/s)277.299河槽平均水深(m)0.877河槽最大水深(m)5.125河槽水面寬度(m)74河槽過水面積(川)64.875河流斷面圖3) 橋長(zhǎng)計(jì)算河槽寬度計(jì)算公式(Qp朝Lj = KBe j g丿式中：設(shè)計(jì)流量 Qp=277.3 (m 3/s)設(shè)計(jì)洪水河槽流量Qe=277.3 (m 3/s)河槽寬度Be=24.2m系數(shù)K和指數(shù)n3，該河段屬于穩(wěn)定河段，K = 0.84, “3 =0.9可求得L=20.3m。本橋跨徑

16、設(shè)置主要受地形影響，采用跨徑18 20m組合箱梁，綜 合考慮角度、橋墩布置等因素，橋跨布置滿足設(shè)計(jì)洪水頻率的泄洪要 求，水文不控制跨徑布置。4).沖刷計(jì)算河槽一般沖刷由于公式64-1修整式對(duì)大顆粒土質(zhì)計(jì)算值偏大，對(duì)穩(wěn)定性河槽計(jì)算值偏大，而本河流屬于河槽穩(wěn)定，河床土質(zhì)主要為粒徑較小的沙礫，因此采用64-2簡(jiǎn)化公式計(jì)算河槽一般沖刷:0902_hp =1.04 AQe JBe0.66hmax式中:Qi 計(jì)算斷面的天然河槽流量Q2 橋下河槽部分通過的設(shè)計(jì)流量。根據(jù)調(diào)查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河槽不可能擴(kuò)寬到全橋，所以Q2二門-QsQe +QtQs 設(shè)計(jì)流量；根據(jù)計(jì)算，Qs=277.3 (m 3/

17、s)Qc 天然河槽流量：根據(jù)計(jì)算，Qc=277.3 (m 3/s)Q天然狀態(tài)下河灘部分流量，Q =0所以，Q2 N QcQ Qs=277.3 (m 3/s)Qc QtBc 計(jì)算斷面天然河槽寬度，B=24.2mB2 橋下斷面天然河槽寬度，B=24.2mhmax 計(jì)算斷面橋下河槽最大水深，hmax =3.3A 單寬流量集中系數(shù)： A =0.15= 1.07設(shè)計(jì)水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對(duì)于天然寬線河槽，近似用一個(gè)墩寬中心距離之比;1.40.0720橋梁壓縮系數(shù)：尸0.93所以”.Q 90Be1(1 -心陽20.66hmax=4.03m即 hp =4.03m ,扣除原來水深3.3m

18、，實(shí)際沖刷深度為hp -hmax =0.73m。橋墩的局部沖刷計(jì)算 用65-2修正式計(jì)算河槽中橋墩的局部沖刷：,_ 0.60 0.15 V V0入=2心9 hp 式中：hb 橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；K 墩型系數(shù)；查表6-3-1得：K =15 河床粒徑影響系數(shù)；= 00023 +0.375d= 0.33d .B1橋墩計(jì)算寬度；查表6-3-1得：B1=1.4mhp 墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深hp代入；hp = 4.03md 沖刷層內(nèi)泥沙平均粒徑，d = 0.5mmV 墩前行近流速;由于一般沖刷米用64-2簡(jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算，因此，墩前行進(jìn)流速v采用下式計(jì)算:Ad0.1Q2Ca -嚴(yán)i)Bcg jBc0.342/3vc = 5.24m/ shmaxhc=4.03 m/s床沙啟動(dòng)速度;Vo-o 5= 0.28(d0.7)=