水文計算算例

1、橋涵水文分析計算報告（一）全線典型大中橋水文計算分析水文計算的基本步驟：一對有水文資料的河流收集水文資料一確定橋位在地形圖上的位置一確定主流一勾繪匯水面積（五萬分之一地形圖）-計算流量-各水文參數(shù)計算1. * * *大橋水文計算（1） .設計流量計算洪峰流量匯水面積相關(guān)法公式Qn KNFn1）（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)驗參數(shù)F流域面積（平方公里）。由延安地區(qū)實用水文 手冊和榆林地區(qū)實 用水文手冊 附表（7 8）中查得：n 0.61; Ki% 60.1綜合參數(shù)法：QmN CNk H3N2）（其中：QmN-某頻率的洪峰流量（米3/秒）。N -設計重現(xiàn)期（年

2、）-流域形狀系數(shù)，F(xiàn)_L2橋涵水文分析計算報告L.主溝長度H3N 設計重現(xiàn)期為N的3小時面雨量（毫米）。C、%、（3、丫、刀一一分區(qū)綜合經(jīng)驗參數(shù)指數(shù).式中參數(shù)的確定：由延安地區(qū)實用水文 手冊和榆林地區(qū)實 用水文手冊 附表（7 9）中查得：C 4.35、0.15、0.58、0.11、0.49；原交通部公路科學研究所推理公式法：Qp 0.278 SPF （3式中：Qp某頻率洪峰流量（米3/秒）。Sp某一頻率雨力即最大1小時暴雨強度（毫米/小時）7流域匯流時間（小時）.片一損失參數(shù)（毫米/小時）.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)實用水文 手冊和榆林地區(qū)

3、實 用水文手冊 中查得：S1% 140mm 由表二查得：K1 0.65, 1 0.98 u K1spi 1.3 300.83 82.44mm/h 由表三查得：K2 0.334,0.16L7j0.16K2 才 0.334橋涵水文分析計算報告 全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式：公式的基本形式：Q2% KFn。(4)根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應值：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)驗公式Qo CFn,Qi% Qo(1 CvKi%)(-5 )根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應值.查得C 6.1,n 0.65則Q0 6.1F0.65,Cv 1.55 Cs/Cv=3.5,查得 K1%=8

4、。16, Q1% 13.648Q0流量計算結(jié)果序號斷面位置河名及橋名匯水面積F(Km 2)河溝長L(Km )河溝縱坡j公式(m 3/s)公式(m 3/s)公式(m 3/s)公式(m 3/s)采用值(m3 /s)1K51+600。0夫夫夫大橋18。28 o 50.0189432.2237。2499.4131。5499。42K51+860.0夫夫夫大橋20。128.80.0189462。7252。3548.8141。4548.83K52+060。0* *大橋20.128。80。0189462。7252。3548.8141。4548。82。計算設計水位以及設計流速計算采用橋位設計信息軟件系統(tǒng) 2。0

5、版本，河床斷面形態(tài)、河 流比降根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)輸入軟件，糙率結(jié)合現(xiàn)場實測情況，根據(jù)規(guī) 范規(guī)定進行選取。根據(jù)前文的流量計算，確定百年一遇的設計流量 Q1 % =548。 8m 3/s ;河梢以黃土沙石為主，并根據(jù)從當?shù)厮块T搜集的資料，確 定糙率取1/n=45 ;根據(jù)現(xiàn)場實測以及相關(guān)資料 ，確定河床比降橋涵水文分析計算報告J=0.015 ,利用計算軟件可以求得:1橋梁基本信息橋梁類型大設計洪水頻率（）1橋梁中心樁號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* * *設計洪水流量（m3/s）548。8計算斷面名稱51860河床比降（。）18。9左分界樁號（m）0右

6、分界樁號（m）71左灘粗糙度m113河梢粗糙度m240右灘粗糙度m3132。2斷面樁號及標高數(shù)據(jù)列表樁號（m）標高（m）橋涵水文分析計算報告010161210101710081810062010002199823996.4427996。44339984010004810026410107110163計算過程3.1計算設計水位根據(jù)幾何方法計算得：經(jīng)過多次幾何方法計算，確定設計洪水流量Qs=548。8(m3/s)對應的設計洪水位為1001。704 (m),即H=1001 。 704 (m)3.2 計算河床各部分的過水面積和水面寬度根據(jù)幾何方法計算得：左灘過水面積3 1=0( m2)橋涵水文分析計算

7、報告河梢過水面積3 2=87.092( m2)右灘過水面積3 3=0 ( m2)全斷面過水面積 3 s= 3 1+ 32+ 3=87.092 ( m2)左灘水面寬度B1=0(m)河梢水面寬度B2=71(m)右灘水面寬度 B3=0 (m)3.3 計算水力半徑計算公式R= gj/B式中：3為過水面積(ttf)B為水面寬度(m )河梢水力半徑 R2= w2/B2=87.092/71 = 1.227(m)3.4 計算流速計算公式按照公路工程水文勘測設計規(guī)程(JTG C30- 2002)錯誤！(5。3。1-3)式中：R為水力半徑(m)m為河床粗糙系數(shù)I為河床比降河梢流速錯誤!=錯誤！ = 6。301 (

8、m/s)3.5 計算流量計算公式橋涵水文分析計算報告Q = 3或式中：3為過水面積(rn2)V為流速(m/s)河梢流量 Q2 = 3 2XV2 =87 。 092 X6.301 =548.799 (m3/s)全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 +548.799+0 = 548.799(m3/s)3.6計算全斷面流速Vs = Qs / 3s = 548.799 / 87.092 = 6。 301(m/s)4計算結(jié)果列表4.1全斷面數(shù)據(jù)斷面平均流速（m/s）6.301斷面設計流量（m3/s）548.7994.2河梢數(shù)據(jù)河梢設計流速（m/s ）6.301河梢設計流量（m3/s）54

9、8.799河梢平均水深（m）1。227河梢最大水深（m）5.264河梢水面寬度（m）71河梢過水面積（m2）87。0925河流斷面圖橋涵水文分析計算報告3).橋長計算河梢寬度計算公式LjKQpcjQcc式中:設計流量 Qp=548.8 (m 3/s)設計洪水河梢流量Qc=548 。 8 (m 3/s)河梢寬度Bc=28.1m系數(shù)K和指數(shù)n3,該河段屬于穩(wěn)定河段，K0.84,n30.9可求得L=23.6m橋涵水文分析計算報告本橋跨徑設置主要受地形影響，采用跨徑 35 X20m組合箱梁， 綜合考慮角度、橋墩布置等因素，橋跨布置滿足設計洪水頻率的泄洪 要求，水文不控制跨徑布置。4)。沖刷計算河梢一般

10、沖刷由于公式64-1修整式對大顆粒土質(zhì)計算值偏大，對穩(wěn)定性河梢 計算值偏大，而本河流屬于河梢穩(wěn)定，河床土質(zhì)主要為粒徑較小的沙 礫，因此采用642簡化公式計算河梢一般沖刷：0.900.66Q2Bchp 1.04 AQ2chmaxQc(1 ) B2式中：Q1 -計算斷面的天然河梢流量Q2 一橋下河梢部分通過的設計流量.根據(jù)調(diào)查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河梢不可能擴寬到全橋，所以Q2 fQsQc QtQs一設計流量；根據(jù)計算，Qs=548.8(m3/s)Q天然河梢流量：根據(jù)計算，Qc=548。8 (m3/s)Qt”天然狀態(tài)下河灘部分流量，Qt =0所以，Q2 TTTQs =548 。 8 (m3

11、/s) Qc QtBc一計算斷面天然河梢寬度，B=28。1m員一橋下斷面天然河梢寬度，B=28。1mhmax 一計算斷面橋下河梢最大水深，hmax=5.3橋涵水文分析計算報告_ 0,15A一單寬流量集中系數(shù)： A 更 1.05H一設計水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對于天然寬線河梢，近似用一個墩寬中心距離之比;1.4200.07一橋梁壓縮系數(shù)：巧0 。 88所以0.90hp 1.04 AQ2pQcBc(1) B20.66hmax=6。24 m即hp =6 。 24m ,扣除原來水深5.3m,實際沖刷深度為hp hmax 0.94m。橋墩的局部沖刷計算用65-2修正式計算河梢中橋墩的

12、局部沖刷n,K K 2 BThJ15匕*V。式中：hb 一橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；K 一墩型系數(shù) 渣表6 31得：K =1K 2河床粒徑影響系數(shù)；K2空等0.375產(chǎn)0.37 dB1一橋墩計算寬度；查表 6 31得：B1=1.4 mhp一墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深hp代入；hp 6.24md 一沖刷層內(nèi)泥沙平均粒徑，d 1mm橋涵水文分析計算報告v 一墩前行近流速;由于一般沖刷采用64-2簡化公式進行計算，因此，墩前行進流速v采用下式計算:01 0.1人Q2v1.04 Qc0.34Bc(1)Bcghmaxhc2/3v0 5.24m/s c=4.12 m/sv0 一床沙啟

13、動速度;0.28(d_0 5_ _0.7)0.37m/sv。一墩前泥沙啟動速度;v0 0.12(d 0.7)0.55 0.15m/sn一指數(shù)當v v0時，n=1n當v v0時,0.23 0.19lg d vO所以:hbK K 2-0.60,0.15B1hpnV V0 02.80mVoD 用65 1修正式計算河梢中橋墩的局部沖刷:清水沖刷V v0 ：hbK K 1B10.60 VV。動床沖刷v v0hbK K 1B1060 V0VonV V0V0 V0式中:hb、K、Bi、vV。v0意義同65-2.河床泥沙啟動速度v0:橋涵水文分析計算報告0.14 hp v00.0246 pd10 hp332d

14、0.72pd1.95m/ s0.06墩前起沖流速Vod0.462 一 v0 0.26m/sBi河床粒徑影響系數(shù)1.61K 0.8 d指數(shù)n：0.190.25dV0 n v因為v v,所以屬動床沖刷：應采用公式：hbK K 1B1060 VoVonV V0V0 V0進行計算:hbK K 1B1060 V0VonV V0V0 V03.37m由上述兩種方法確定最大的橋墩局部沖刷深度hb3.37 m ,在計算最低沖刷線標高時采用此值。2 . K80+120 * * *大橋水文計算(1)。設計流量計算1)(洪峰流量匯水面積相關(guān)法公式QnKnF式中：Qn-某頻率洪峰流量(米3/秒)橋涵水文分析計算報告n、

15、Kn一為重現(xiàn)期為N的經(jīng)驗參數(shù)F流域面積（平方公里）。由延安地區(qū)實用水文 手冊和榆林地區(qū)實 用水文手冊 附表（7 8）中查得：n 0.61; Ki% 60.1綜合參數(shù)法：QmN CNF H3N2）（其中：QmN 某頻率的洪峰流量（米3/秒）。N 設計重現(xiàn)期（年）.流域形狀系數(shù)，F(xiàn)2L2L主溝長度H3N 設計重現(xiàn)期為N的3小時面雨量（毫米）。C、%、（3、丫、-丁分區(qū)綜合經(jīng)驗參數(shù)指數(shù)。式中參數(shù)的確定：由延安地區(qū)實用水文 手冊和榆林地區(qū)實 用水文手冊 附表（7 9）中查得：C 4.35、0.15、0.58、0.11、0.49；原交通部公路科學研究所推理公式法:QP 0.278 SpF 3)(式中：Q

16、p某頻率洪峰流量（米3/秒）.Sp某一頻率雨力即最大1小時暴雨強度（毫米/小時）流域匯流時間（小時）。橋涵水文分析計算報告損失參數(shù)(毫米/小時).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)實用水文 手冊和榆林地區(qū)實 用水文手冊 中查得：S1% 140mm 由表二查得：K1 0.65, 1 0.98 u Ki Sp 1 1.3 300.83 82.44mm/h 由表三查得：K2 0.334,0.160.16K2 -L-0.334 -L.j. j 全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式：公式的基本形式：Q2% KFn。4)根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應值：n值按取0.72, K值取13

17、。8, Q1%1.18Q2% 采用全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式Q CFn, Q1% Q(1 CVK1%) (5 )根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應值。查得C 6.1, n 0.65則Q0 6.1F0.65,Cv 1.55 Cs/Cv=3。5,查得 K1%=8.16 , Q1% 13.648Q0流量計算結(jié)果中心樁號河名及橋名匯水面積F(Km 2)河溝長L(Km)河溝縱坡j公式(m3 /s)公式(m 3/s)公式(m 3/s)公式(m3/s)采用值(m 3/s)K80+120.0* * *大橋80 354.20O 0156254.5277 o3254 0 175 0 1277 o3橋涵水文分析計算報告2.計算設計

18、水位以及設計流速計算采用橋位設計信息軟件系統(tǒng) 2.0版本，河床斷面形態(tài)、河流比 降根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)輸入軟件，糙率結(jié)合現(xiàn)場實測情況 根據(jù)規(guī)范規(guī) 定進行選取。根據(jù)前文的流量計算，確定百年一遇的設計流量Q1 % =277 o3m 3/s;河梢以黃土沙石為主，并根據(jù)從當?shù)厮块T搜集的資料，確 定糙率取1/n=35 ;根據(jù)現(xiàn)場實測以及相關(guān)資料，確定河床比降J=0.0156,利用計算軟件可以求得： 1橋梁基本信息橋梁類型大通航標準II設計洪水頻率（ ）1橋梁中心樁號凌汛要求無水流與橋軸線的夾角0跨河位置K80+2502河流資料2。1基本資料河流名稱蔡家溝設計洪水流量（m3/s）277。3計算斷面名稱80

19、270河床比降（。）15.6橋涵水文分析計算報告左分界樁號(m)0右分界樁號(m)74左灘粗糙度ml13河梢粗糙度m233右灘粗糙度m3132.2斷面樁號及標高數(shù)據(jù)列表樁號(m)標高(m)08772487135866388654486961878748833計算過程3.1計算設計水位根據(jù)幾何方法計算得：經(jīng)過多次幾何方法計算，確定設計洪水流量Qs=277 。3(m3/s)對應的設計洪水位為870.125(m )，即H=870 。 125 (m)3.2計算河床各部分的過水面積和水面寬度根據(jù)幾何方法計算得:橋涵水文分析計算報告左灘過水面積3 1=0 (ttf)河梢過水面積3 2=64.87 ( m2

20、)右灘過水面積3 3=0 ( m2)全斷面過水面積3 s= 31+ 32+ 33=64 。 87 (itf)左灘水面寬度B1=0(m)河梢水面寬度B2=74 (m)右灘水面寬度B3=0(m)3。3計算水力半徑計算公式R= WB式中：3為過水面積(m2)B為水面寬度(m)河梢水力半徑 R2= w 2/B2=64.87/74=0.877(m)3.4計算流速計算公式按照公路工程水文勘測設計規(guī)程(JTG C30-2002)錯誤！(5。3。1 3)式中：R為水力半徑(m)m為河床粗糙系數(shù)I為河床比降河梢流速錯誤!=錯誤！ = 4。275(m/s)橋涵水文分析計算報告3。5計算流量計算公式Q = w W式

21、中：3為過水面積(m2)V為流速(m/s )左灘流量 Q1 = w1 XV1 =0 X0 = 0(m 3/s)河梢流量 Q2 =(o2XV2 =64.87 X4.275 = 277。299(m3/s)右灘流量 Q3 = (o3XV3 =0 X0 = 0(m 3/s)全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 277。299+0 =277.299(m 3/s)3。6計算全斷面流速Vs = Qs / 3s = 277 。 299 / 64 。 87 = 4.275(m/s )4計算結(jié)果列表4.1全斷面數(shù)據(jù)斷面平均流速（m/s）4。275斷面設計流量（m3/s）277.2994.2河梢

22、數(shù)據(jù)河梢設計流速（m/s ）4。275河梢設計流量（m3/s）277。299河梢平均水深（m）0.877河梢最大水深（m）5。125橋涵水文分析計算報告河梢水面寬度(m)74河梢過水面積(m2)64.875河流斷面圖3) .橋長計算河梢寬度計算公式-03QpLj K -p-Bcj Qcc式中：設計流量 Qp=277.3(m 3/s)設計洪水河梢流量Qc=277.3 (m 3/s)河梢寬度Bc=24.2m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可求得橋涵水文分析計算報告L=20.3m本橋跨徑設置主要受地形影響，采用跨徑 18X20m組合箱梁，綜 合考慮角度、橋墩布置等因

23、素，橋跨布置滿足設計洪水頻率的泄洪要 求，水文不控制跨徑布置。4),沖刷計算河梢一般沖刷由于公式64-1修整式對大顆粒土質(zhì)計算值偏大，對穩(wěn)定性河 梢計算值偏大，而本河流屬于河梢穩(wěn)定，河床土質(zhì)主要為粒徑較小的沙 礫，因此采用642簡化公式計算河梢一般沖刷:0.66Bc(1)B2max0.90hp 1.04 AQ2 pQc式中：Q1 一計算斷面的天然河梢流量Q2 一橋下河梢部分通過的設計流量.根據(jù)調(diào)查資料以及兩岸河灘情況判斷,橋下河梢不可能擴寬到全橋，所以Q2 -Q-Qs Qc QtQs一設計流量；根據(jù)計算，Qs=277.3(m3/s)Qc-天然河梢流量：根據(jù)計算 Qc =277.3(m3/s)Q

24、”一天然狀態(tài)下河灘部分流量，Qt =0所以,Q2 :r7Qs=277.3 (m 3/s) Qc QtBc 一計算斷面天然河梢寬度，B=24.2mB2一橋下斷面天然河梢寬度，B=24 。 2m橋涵水文分析計算報告hmax 一計算斷面橋下河梢最大水深，h max =3 o 30.15A一單寬流量集中系數(shù)：A 叵 1.07H一設計水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對于天然寬線河梢，近似用一個墩寬中心距離之比;1.40.0720一橋梁壓縮系數(shù):巧0.93所以0.90hp 1.04 AQ2pQcBc(1) B20.66hmax=4.03m即 hp =4 。 03m，扣除原來水深3.3m ,實際沖刷深度為hD hmax 0.73m。 pi max橋墩的局部沖刷計算用65 2修正式計算河梢中橋墩的局部沖刷:nhbK K 2 屋610.15 式中：二一橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；K 一墩型系數(shù)；查表6-3-1得：K =1K 2河床粒徑影響系數(shù)；K 2空浮0.375d 0.24 0.33 dB一橋墩計算寬度；查表 6 3-1得：Bi=1。4mhp一墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深hp代入;hp 4.03m橋涵水文分