水文计算算例.doc

桥涵水文分析计算报告（1） 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 （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：（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，L.主沟长度H3N设计重现期为N的3小时面雨量（毫米）.C、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： （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）.流域汇流时间（小时）.损失参数（毫米/小时）.F流域面积（平方公里）.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：。（4）根据分区表查90区的对应值：值按取0.72，值取13.8， 5 采用全国水文分区经验公式，（）根据分区表查90区的对应值。查得，则， /=3.5，查得K1%=8.16，流量计算结果序号断面位置河名及桥名汇水面积F(Km)河沟长L（Km）河沟纵坡j公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)采用值(m/s)1K51+600.0*大桥18.28.50.0189432.2 237.2 499.4 131.5 499.42K51+860.0*大桥20.128.80.0189462.7 252.3 548.8 141.4 548.83K52+060.0*大桥20.128.80.0189462.7 252.3 548.8 141.4 548.82. 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%=548.8m/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(m/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m113河槽粗糙度m240右滩粗糙度m3132.2 断面桩号及标高数据列表桩号(m)标高(m)010161210101710081810062010002199823996.4427996.44339984010004810026410107110163 计算过程3.1 计算设计水位 根据几何方法计算得： 经过多次几何方法计算，确定设计洪水流量Qs=548.8(m/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1=0() 河槽过水面积2=87.092() 右滩过水面积3=0() 全断面过水面积s=1+2+3=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=/B 式中：为过水面积() B 为水面宽度(m) 河槽水力半径 R2=2/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) (5.3.1-3) 式中：R为水力半径(m) m为河床粗糙系数 I为河床比降 河槽流速= = 6.301(m/s) 3.5 计算流量 计算公式 Q = V 式中：为过水面积() V为流速(m/s) 河槽流量 Q2 = 2V2 =87.0926.301 = 548.799(m/s) 全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 548.799+0 = 548.799(m/s)3.6 计算全断面流速 Vs = Qs / s = 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(m/s)548.7994.2河槽数据河槽设计流速(m/s)6.301河槽设计流量(m/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()87.0925 河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中：设计流量=548.8 (m/s)设计洪水河槽流量=548.8 (m/s)河槽宽度=28.1m系数和指数，该河段属于稳定河段，可求得L=23.6m。本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径3520m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：计算断面的天然河槽流量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，所以设计流量；根据计算，=548.8 (m/s)天然河槽流量：根据计算，=548.8 (m/s)天然状态下河滩部分流量，=0所以，=548.8(m/s)计算断面天然河槽宽度， B=28.1m桥下断面天然河槽宽度， B=28.1m计算断面桥下河槽最大水深， hmax=5.3单宽流量集中系数： 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： =0.88所以 =6.24m即=6.24m，扣除原来水深5.3m，实际冲刷深度为。2 桥墩的局部冲刷计算 用65-2修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：式中：桥墩局部冲刷深度，从一般冲刷后床面算起；墩型系数；查表6-3-1得：=1河床粒径影响系数； 桥墩计算宽度；查表6-3-1得：=1.4墩前行近水流深度，以一般冲刷后水深代入； 冲刷层内泥沙平均粒径， 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，墩前行进流速采用下式计算：=4.12床沙启动速度；墩前泥沙启动速度；指数当时， =1当时，所以： 用65-1修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：清水冲刷：动床冲刷：式中：、意义同65-2。河床泥沙启动速度： 墩前起冲流速河床粒径影响系数：指数：因为，所以属动床冲刷：应采用公式：进行计算： 由上述两种方法确定最大的桥墩局部冲刷深度，在计算最低冲刷线标高时采用此值。2 K80+120*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 （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：（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，L.主沟长度H3N设计重现期为N的3小时面雨量（毫米）.C、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： （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）.流域汇流时间（小时）.损失参数（毫米/小时）.F流域面积（平方公里）.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：。（4）根据分区表查90区的对应值：值按取0.72，值取13.8， 5 采用全国水文分区经验公式，（）根据分区表查90区的对应值。查得，则， /=3.5，查得K1%=8.16，流量计算结果中心桩号河名及桥名汇水面积F(Km)河沟长L（Km）河沟纵坡j公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)采用值(m/s)K80+120.0*大桥8.354.2 0.0156254.5 277.3 254.1 75.1 277.32. 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%=277.3m/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=35；根据现场实测以及相关资料，确定河床比降J=0.0156，利用计算软件可以求得：1 桥梁基本信息桥梁类型大通航标准II设计洪水频率(%)1桥梁中心桩号凌汛要求无水流与桥轴线的夹角0跨河位置K80+2502 河流资料2.1 基本资料河流名称蔡家沟设计洪水流量(m3/s)277.3计算断面名称80270河床比降()15.6左分界桩号(m)0右分界桩号(m)74左滩粗糙度m113河槽粗糙度m233右滩粗糙度m3132.2 断面桩号及标高数据列表桩号(m)标高(m)08772487135866388654486961878748833 计算过程3.1 计算设计水位 根据几何方法计算得： 经过多次几何方法计算，确定设计洪水流量Qs=277.3(m3/s)对应的设计洪水位为870.125(m)，即 H=870.125(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1=0() 河槽过水面积2=64.87() 右滩过水面积3=0() 全断面过水面积s=1+2+3=64.87() 左滩水面宽度 B1=0(m) 河槽水面宽度 B2=74(m) 右滩水面宽度 B3=0(m)3.3 计算水力半径 计算公式 R=/B 式中：为过水面积() B 为水面宽度(m) 河槽水力半径 R2=2/B2=64.87/74=0.877(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) (5.3.1-3) 式中：R为水力半径(m) m为河床粗糙系数 I为河床比降 河槽流速= = 4.275(m/s) 3.5 计算流量 计算公式 Q = V 式中：为过水面积() V为流速(m/s) 左滩流量 Q1 = 1V1 =00 = 0(m3/s) 河槽流量 Q2 = 2V2 =64.874.275 = 277.299(m3/s) 右滩流量 Q3 = 3V3 =00 = 0(m3/s) 全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 277.299+0 = 277.299(m3/s)3.6 计算全断面流速 Vs = Qs / s = 277.299 / 64.87 = 4.275(m/s)4 计算结果列表4.1 全断面数据断面平均流速(m/s)4.275断面设计流量(m3/s)277.2994.2 河槽数据河槽设计流速(m/s)4.275河槽设计流量(m3/s)277.299河槽平均水深(m)0.877河槽最大水深(m)5.125河槽水面宽度(m)74河槽过水面积()64.875 河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中：设计流量=277.3 (m/s)设计洪水河槽流量=277.3 (m/s)河槽宽度=24.2m系数和指数，该河段属于稳定河段，可求得L=20.3m。本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径1820m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：计算断面的天然河槽流量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，所以设计流量；根据计算，=277.3 (m/s)天然河槽流量：根据计算，=277.3 (m/s)天然状态下河滩部分流量，=0所以，=277.3 (m/s)计算断面天然河槽宽度， B=24.2m桥下断面天然河槽宽度， B=24.2m计算断面桥下河槽最大水深， hmax=3.3单宽流量集中系数： 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： =0.93所以 =4.03m即=4.03m，扣除原来水深3.3m，实际冲刷深度为。3 桥墩的局部冲刷计算 用65-2修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：式中：桥墩局部冲刷深度，从一般冲刷后床面算起；墩型系数；查表6-3-1得：=1河床粒径影响系数； 桥墩计算宽度；查表6-3-1得：=1.4墩前行近水流深度，以一般冲刷后水深代入； 冲刷层内泥沙平均粒径， 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，墩前行进流速采用下式计算：=4.03床沙启动速度；墩前泥沙启动