橋涵水文計算基本方法

1、橋涵水文計算前前 言言l橋涵水文是公路、鐵路、市政工程中橋梁、路基設(shè)計、建設(shè)的決定性因素之一，也橋涵水文是公路、鐵路、市政工程中橋梁、路基設(shè)計、建設(shè)的決定性因素之一，也是衡量橋梁、路基是否符合相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最基本標(biāo)準(zhǔn)。更為重要是它事關(guān)洪災(zāi)是衡量橋梁、路基是否符合相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的最基本標(biāo)準(zhǔn)。更為重要是它事關(guān)洪災(zāi)區(qū)人民的生命和財產(chǎn)的安全，是災(zāi)區(qū)人民群眾逃生和搶險時有限的幾條通道之一。區(qū)人民的生命和財產(chǎn)的安全，是災(zāi)區(qū)人民群眾逃生和搶險時有限的幾條通道之一。由此可見橋涵水文在橋梁、路基設(shè)計、建設(shè)中是極其重要的工作項目。由此可見橋涵水文在橋梁、路基設(shè)計、建設(shè)中是極其重要的工作項目。l橋涵水文與本行業(yè)其

2、它專業(yè)有所不同，橋涵水文橋涵水文與本行業(yè)其它專業(yè)有所不同，橋涵水文調(diào)查、分析、計算調(diào)查、分析、計算本身并無本身并無精度指精度指標(biāo)標(biāo)要求，特別強(qiáng)調(diào)的是將通過各種途徑和方法得到的計算結(jié)果進(jìn)行要求，特別強(qiáng)調(diào)的是將通過各種途徑和方法得到的計算結(jié)果進(jìn)行比較、論證比較、論證后確后確定最終設(shè)計流量，定最終設(shè)計流量，使其更接近實際，更趨于合理使其更接近實際，更趨于合理。本次著重于橋涵水文分析、計算。本次著重于橋涵水文分析、計算的基本方法和途徑。的基本方法和途徑。l以上內(nèi)容是橋涵水文工作主要工作內(nèi)容，但重中之重是設(shè)計流量的推算。至于橋長、以上內(nèi)容是橋涵水文工作主要工作內(nèi)容，但重中之重是設(shè)計流量的推算。至于橋長、

3、沖刷、調(diào)治構(gòu)造物、橋面標(biāo)高計算相比之下要簡單得多，因此，本次的重點放在設(shè)沖刷、調(diào)治構(gòu)造物、橋面標(biāo)高計算相比之下要簡單得多，因此，本次的重點放在設(shè)計流量的推算、外業(yè)調(diào)查、勘測的主要過程以及內(nèi)業(yè)工作的主要內(nèi)容和步驟。計流量的推算、外業(yè)調(diào)查、勘測的主要過程以及內(nèi)業(yè)工作的主要內(nèi)容和步驟。l本次培訓(xùn)著重于以下內(nèi)容：本次培訓(xùn)著重于以下內(nèi)容： 一般情況水文分析計算一般情況水文分析計算 橋孔長度和橋孔布設(shè)橋孔長度和橋孔布設(shè) 橋涵水文設(shè)計注意幾點問題及探討橋涵水文設(shè)計注意幾點問題及探討第一節(jié)第一節(jié) 水文勘測分析計算基本途徑水文勘測分析計算基本途徑l橋涵水文計算、分析基本途徑如下：橋涵水文計算、分析基本途徑如下：

4、 1 1、有水文觀測資料、有水文觀測資料 水文統(tǒng)計法水文統(tǒng)計法 2 2、無水文觀測資料、無水文觀測資料 - - 形態(tài)斷面法形態(tài)斷面法 3 3、無水文觀測資料（無居民、無水文觀測資料（無居民)經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法l有水文系列觀測資料時水文統(tǒng)計法有水文系列觀測資料時水文統(tǒng)計法（1 1）資料搜集和準(zhǔn)備）資料搜集和準(zhǔn)備 了解橋梁所處的位置和所屬河流、水系，勾繪匯水面積。了解橋梁所處的位置和所屬河流、水系，勾繪匯水面積。 收集與本橋位相關(guān)的水文、氣象資料。收集與本橋位相關(guān)的水文、氣象資料。1 1）水文站的多年連續(xù)或不連續(xù)流量系列。）水文站的多年連續(xù)或不連續(xù)流量系列。2 2）水位站的多年連續(xù)或不連續(xù)水位系

5、列。）水位站的多年連續(xù)或不連續(xù)水位系列。3 3）水文站多年使用的基本水文參數(shù)，如：糙率、比降、流速。）水文站多年使用的基本水文參數(shù)，如：糙率、比降、流速。4 4）橋位上游是否有水壩，若有，其設(shè)計、較核頻率各是多少、）橋位上游是否有水壩，若有，其設(shè)計、較核頻率各是多少、與橋梁設(shè)計與橋梁設(shè)計同頻率同頻率的放流情況如何。的放流情況如何。5 5）橋位附近是否有與已知水文站相關(guān)的其它水文站。）橋位附近是否有與已知水文站相關(guān)的其它水文站。 該水文站的水文系該水文站的水文系列如何。列如何。6 6）調(diào)查、搜集歷史洪水情況（年份、流量、水位）。）調(diào)查、搜集歷史洪水情況（年份、流量、水位）。7 7）收集所處地區(qū)的

6、有關(guān)風(fēng)、雨、流冰、氣溫等氣象資料。）收集所處地區(qū)的有關(guān)風(fēng)、雨、流冰、氣溫等氣象資料。（2 2）水文觀測資料的收集、整理和插補延長）水文觀測資料的收集、整理和插補延長1 1） 調(diào)查法：通過調(diào)查、走訪河流兩岸附近居民，通過他們對歷史洪水的記憶對已有調(diào)查法：通過調(diào)查、走訪河流兩岸附近居民，通過他們對歷史洪水的記憶對已有的水文系列進(jìn)行插補和延長。的水文系列進(jìn)行插補和延長。2 2）考證法：通過文獻(xiàn)、歷史記載、碑刻、民間傳說等對已有的水文系列進(jìn)行插補和）考證法：通過文獻(xiàn)、歷史記載、碑刻、民間傳說等對已有的水文系列進(jìn)行插補和延長。延長。3 3）兩系列的相關(guān)分析法：若）兩系列的相關(guān)分析法：若分析站分析站水文系

7、列較短，而同一流域內(nèi)或相近的另系列水水文系列較短，而同一流域內(nèi)或相近的另系列水文系列較長，則可將該站作為文系列較長，則可將該站作為參證站參證站，將兩站的水文系列通過回歸分析的方法得，將兩站的水文系列通過回歸分析的方法得到相關(guān)方程，再通過相關(guān)方程對較短的到相關(guān)方程，再通過相關(guān)方程對較短的分析站分析站水文系列進(jìn)行插補和延長，從而得水文系列進(jìn)行插補和延長，從而得到更長的水文系列。到更長的水文系列。4 4）流域面積比擬法：當(dāng)上、下游水文站與測站流域面積相差不超過）流域面積比擬法：當(dāng)上、下游水文站與測站流域面積相差不超過1010可直接引用?？芍苯右?。如較大但不超過如較大但不超過2020可按下式計算：可

8、按下式計算： Q Q1 1=(F=(F1 1/F/F2 2)Q)Q2 25 5）水位、流量關(guān)系曲線法：當(dāng)上、下游水文站間無支流匯入，兩站相同年的最大洪）水位、流量關(guān)系曲線法：當(dāng)上、下游水文站間無支流匯入，兩站相同年的最大洪峰流量大致成比例，則可通過兩站資料用如下函數(shù)進(jìn)行插補和延長。峰流量大致成比例，則可通過兩站資料用如下函數(shù)進(jìn)行插補和延長。 Q=fQ=f（QQ） H= fH= f（HH） Q= fQ= f（ HH）6 6）過程線疊加法：利用兩支流洪水過程線疊加得到合流后橋位處的過程線疊加法：利用兩支流洪水過程線疊加得到合流后橋位處的設(shè)計流量。設(shè)計流量。 示例示例 1 1， 兩系列的相關(guān)分析法算

9、例：兩系列的相關(guān)分析法算例：例：某河有甲、乙兩相鄰水文站，甲站例：某河有甲、乙兩相鄰水文站，甲站( (參證站參證站: :流量流量X)X)有有2424年觀測資料，乙站年觀測資料，乙站 ( (分析分析站站: :流量流量Y)Y)有有1414年，試應(yīng)用甲站資料延長乙站資料，兩站年，試應(yīng)用甲站資料延長乙站資料，兩站資料如下表。資料如下表。 序號序號年代年代流量流量x xK1K1K1K1 K1K1 K1K1 流量流量y yK2K2K2K2 K1K1 K2K21 1195019504734730.320.320.100.10（396396）（0.390.39）（0.150.15）2 251516170617

10、04.204.2017.6417.64（39853985）（3.863.86）（15.1315.13）3 35252100010000.680.680.460.46（728728）（0.710.71）（0.500.50）4 45353303030302.062.064.244.24（20072007）（1.961.96）（3.843.84）5 554549169160.630.630.400.40（675675）（0.660.66）（0.440.44）6 65555216021601.471.472.162.16（14591459）（1.421.42）（2.022.02）7 756561660

11、16601.131.131.281.28（11441144）（1.121.12）（1.251.25）8 857573933930.270.270.070.07（346346）（0.340.34）（0.120.12）9 95858391539152.672.677.127.12（25642564）（2.502.50）（6.256.25）101059592132130.150.150.020.02（232232）（0.230.23）（0.050.05）111160603373370.230.230.050.050.310.310.100.10295295（0.290.29）（0.080.08）0.

12、120.1212126161184518451.261.261.581.581.691.692.862.8612761276（1.241.24）（1.541.54）2.742.74131362628408400.570.570.320.320.770.770.590.59622622（0.610.61）（0.370.37）0.610.61141463635605600.380.380.140.140.510.510.260.26440440（0.430.43）（0.180.18）0.290.2915156464176017601.201.201.441.441.621.622.622.6210

13、001000（0.980.98）（0.960.96）2.062.0616166565207320731.411.411.991.991.901.903.613.6114001400（1.371.37）（1.881.88）3.383.38171766663403400.230.230.050.050.310.310.100.10275275（0.270.27）（0.070.07）0.110.1118186767152015201.041.041.081.081.391.391.931.93813813（0.790.79）（0.620.62）1.431.4319196868192019201.31

14、1.311.721.721.761.763.103.1016101610（1.571.57）（2.462.46）3.593.5920206969113011300.770.770.590.591.041.041.081.08965965（0.940.94）（0.880.88）1.281.28212170708408400.570.570.320.320.770.770.590.59618618（0.600.60）（0.360.36）0.610.6122227171109010900.740.740.550.551.001.001.001.00814814（0.790.79）（0.620.62）

15、1.041.04232372724074070.280.280.080.080.370.37.014.014350350（0.340.34）（0.120.12）0.160.16242473736306300.430.430.190.190.580.580.340.34529529（0.520.52）（0.270.27）0.390.393522235222242443.5943.5914.0214.0218.3218.32110071100713.9913.9917.6617.6617.8117.81水文系列回歸分析計算表水文系列回歸分析計算表回歸分析方程式：回歸分析方程式： Y-Y=Y-Y=g

16、sy y/ /sx x(X-X)(X-X) 兩系列近兩系列近1414年平均流量年平均流量 ：Y Y786786， X X10921092 經(jīng)計算得經(jīng)計算得: : 均方差均方差: : sy=416 y=416 sx=629x=629 相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù) g=0.960.96 相關(guān)系數(shù)機(jī)誤相關(guān)系數(shù)機(jī)誤 E Eg0.0140.014判斷相關(guān)程度：判斷相關(guān)程度： 4 4E Eg=4 40.0140.0140.056 0.056 g0.960.96 4 4E Eg 相關(guān)良好相關(guān)良好根據(jù)以上根據(jù)以上回歸分析方程式及相應(yīng)各參數(shù)得到以下方程式：回歸分析方程式及相應(yīng)各參數(shù)得到以下方程式： Y Y7867860.9

17、60.96416416629629（X X10921092） 整理得整理得: : Y= Y= 0.63X+98.040.63X+98.04 ( (本題為直線相關(guān)）本題為直線相關(guān)） 其中自變量其中自變量 X X為為參證站參證站（流量流量x x）系列流量）系列流量; ;y y為為分析站分析站（流量流量y y）系）系列流量。上表括號內(nèi)列流量。上表括號內(nèi)（流量流量y y）為插補后分析站流量）為插補后分析站流量y y的系列流量的系列流量, ,插補插補延長所得資料不宜用于第三站，可能引起較大誤差延長所得資料不宜用于第三站，可能引起較大誤差。 方程：方程：Y=0.63Y=0.63x x+98.04+98.0

18、4* * * * * *400400800800120012001600160020002000240024002800280032003200360036004000400044004400 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000相相 關(guān)關(guān) 分分 析析 方方 程程 圖圖 像像參參 證證 站站 流流 量量分分 析析 站站 流流 量量Q= f ( Q Q= f ( Q ) )。H=f( H H=f( H

19、) )。水位、流量關(guān)系曲線水位、流量關(guān)系曲線分析站流量和水位分析站流量和水位參證站流量和水位參證站流量和水位Q H QHQ=f(HQ=f(H ) )示例示例 2,水位、流量關(guān)系曲線法示例：水位、流量關(guān)系曲線法示例：水位、流量關(guān)系曲線法就是利用兩系列的水位、流量對應(yīng)關(guān)系曲線水位、流量關(guān)系曲線法就是利用兩系列的水位、流量對應(yīng)關(guān)系曲線,直接對分直接對分析站系列流量進(jìn)行插補和延長，如下圖：析站系列流量進(jìn)行插補和延長，如下圖：示例示例 3 3，過程線疊加法：過程線疊加法： 當(dāng)兩支流上有較長的觀測系列，合流后實測資料系列短，則可利用兩支流過程當(dāng)兩支流上有較長的觀測系列，合流后實測資料系列短，則可利用兩支流

20、過程線疊加法，插補延長合流后的流量，洪水傳播時間按下式計算：線疊加法，插補延長合流后的流量，洪水傳播時間按下式計算： t = L/Vt = L/VS S 其中：其中：L-L-洪水傳播距離洪水傳播距離(m)(m) V VS S洪水傳播速度洪水傳播速度(m/s) (m/s) ，根據(jù)實測資料選其出現(xiàn)次數(shù)最多者，根據(jù)實測資料選其出現(xiàn)次數(shù)最多者橋位橋位支流支流1支流支流2支流支流1支流支流2洪水傳播時間洪水傳播時間 t t流量流量Q Q1111Q Q2121Q Q2222Q Q1212Q Q1313,Q,Q2323試比較：試比較：Q Q1111+Q+Q2121,Q,Q1212+Q+Q2222,Q,Q13

21、13+Q+Q2323組合結(jié)果的大小組合結(jié)果的大小合流合流t t1t t23 3、歷史洪水情況的調(diào)查、考證和排序歷史洪水情況的調(diào)查、考證和排序（1 1）歷史洪水的調(diào)查與流量計算（與形態(tài)斷面法相同）歷史洪水的調(diào)查與流量計算（與形態(tài)斷面法相同） 1 1）調(diào)查河段的選擇原則）調(diào)查河段的選擇原則最好靠近所選斷面附近最好靠近所選斷面附近選擇有居民、易于指認(rèn)洪痕的河段選擇有居民、易于指認(rèn)洪痕的河段所選河段順直，斷面規(guī)整，所選河段順直，斷面規(guī)整，基線與橋位間無支流匯入基線與橋位間無支流匯入 2 2）洪水發(fā)生年份的調(diào)查及方法）洪水發(fā)生年份的調(diào)查及方法聯(lián)系歷史以便確認(rèn)記憶聯(lián)系歷史以便確認(rèn)記憶引導(dǎo)群眾以民間事件為突

22、破點恢復(fù)當(dāng)年的記憶引導(dǎo)群眾以民間事件為突破點恢復(fù)當(dāng)年的記憶由民諺、刻字、碑文、報刊、歷史文獻(xiàn)、日記查得由民諺、刻字、碑文、報刊、歷史文獻(xiàn)、日記查得 3) 3) 指認(rèn)并確定洪痕指認(rèn)并確定洪痕4 4、歷史洪水分析、歷史洪水分析 1 1）洪水大、小的判斷。其方法主要如下：）洪水大、小的判斷。其方法主要如下：根據(jù)洪水淹沒深度來判斷根據(jù)洪水淹沒深度來判斷 根據(jù)建筑物破壞程度來判斷根據(jù)建筑物破壞程度來判斷從詩文、敘事來判斷從詩文、敘事來判斷根據(jù)受災(zāi)范圍、河流決口、漫溢的上下游位置來判斷根據(jù)受災(zāi)范圍、河流決口、漫溢的上下游位置來判斷 5 5、歷史、歷史洪水的排位洪水的排位 歷史洪水的順位，應(yīng)充分利用文獻(xiàn)記載

23、，將調(diào)查、考證和實測到的大洪歷史洪水的順位，應(yīng)充分利用文獻(xiàn)記載，將調(diào)查、考證和實測到的大洪水分別置于不同歷史時期去考察。首位（或前幾位）應(yīng)根據(jù)調(diào)查期和考證期水分別置于不同歷史時期去考察。首位（或前幾位）應(yīng)根據(jù)調(diào)查期和考證期綜合排列。綜合排列。例：某站例：某站3636年實測水文資料年實測水文資料(1935-1974)(1935-1974)，實測期實測期最大洪峰流量最大洪峰流量9700m 9700m /s(/s(19741974年）。在近百年年）。在近百年調(diào)查期調(diào)查期中中 , ,大于大于19741974年的歷史洪水有兩次，分別為年的歷史洪水有兩次，分別為36000m36000m/s/s（18671

24、867年），年），31000m31000m/s/s（19211921年）；自文獻(xiàn)上年）；自文獻(xiàn)上考證考證得知的特大洪得知的特大洪水尚有水尚有43000m43000m/s/s（15831583年），且有自年），且有自14001400年年19741974年的年的574574年間，與年間，與18671867年年大、小相當(dāng)?shù)暮樗€發(fā)生過大、小相當(dāng)?shù)暮樗€發(fā)生過5 5次（分別為次（分別為14161416、15831583、16931693、17701770、18521852年）年） 。能夠確定大于。能夠確定大于18671867年洪水的有三次，大于或相當(dāng)于年洪水的有三次，大于或相當(dāng)于19211921年的洪

25、水除年的洪水除上述上述6 6次以外尚有次以外尚有14721472年、年、17061706年、年、17241724年三次。年三次。15831583年之前是否還有更大年之前是否還有更大的洪水無從考證。的洪水無從考證。 在對以上各流量進(jìn)行排序時需注意以下幾方面問題在對以上各流量進(jìn)行排序時需注意以下幾方面問題 三個期限，即：三個期限，即：實測期、調(diào)查期、考證期實測期、調(diào)查期、考證期。 同一年份（流量）在不同系列中排號。同一年份（流量）在不同系列中排號。 同一年份（流量）在不同系列中排號哪個更合理。同一年份（流量）在不同系列中排號哪個更合理。 發(fā)生洪水的特征年發(fā)生洪水的特征年: 1583: 1583、1

26、867 1867 、1921 1921 、19741974年。年。 6 6、場次洪水次序和所處期限、場次洪水次序和所處期限 期限期限 時間時間 最大流量最大流量 實測期實測期 3636年年(1935-1974) 29700m(1935-1974) 29700m/s/s 調(diào)查期調(diào)查期 108108年年(19741867(19741867） 36000m36000m/s /s （18671867年）年） 31000m31000m/s /s （19211921年）年） 29700m29700m/s /s （19741974年）年） 考證考證期期 574574年年( (1974197414001400

27、） 43000m43000m/s /s （15831583年）年）其中：與其中：與18671867年大小相當(dāng)?shù)暮樗€發(fā)生過年大小相當(dāng)?shù)暮樗€發(fā)生過 5 5 次，分別為：次，分別為： 14161416、15831583、16931693、17701770、18521852年年 ，能夠確定大于，能夠確定大于18671867年洪水的有年洪水的有 3 3 次。相當(dāng)于次。相當(dāng)于19211921年的洪水除上述年的洪水除上述6 6次以外尚有：次以外尚有：14721472、17061706、17241724年年 3 3 次。次。 7 7、排序結(jié)果如下、排序結(jié)果如下： （1 1）19741974年洪水：年洪水：

28、實測實測3636年系列中年系列中2970029700 m m /s(1974/s(1974年）雖排序第一年）雖排序第一, ,但因系但因系 列過短已無意義。列過短已無意義。在在108108年的調(diào)查期內(nèi)排第三位年的調(diào)查期內(nèi)排第三位( (第一位第一位18671867年，第二位年，第二位 19211921年，第三位年，第三位19741974年）。年）。 （2 2）18671867年洪水：理應(yīng)是自年洪水：理應(yīng)是自18671867年年19741974年這年這108108年的第一位，但通過文獻(xiàn)考證年的第一位，但通過文獻(xiàn)考證 知：自知：自14001400年年19741974年的年的574574年中，相當(dāng)于年中

29、，相當(dāng)于18671867年年5 5次，其中大于次，其中大于18671867年年3 3 次，因此次，因此18671867年洪水在年洪水在574574年系列中應(yīng)排在第年系列中應(yīng)排在第4 46 6位。位。 （3 3）19211921年洪水；根據(jù)文獻(xiàn)考證，在年洪水；根據(jù)文獻(xiàn)考證，在574574年中大于或相當(dāng)于它的除以上年中大于或相當(dāng)于它的除以上6 6次外尚次外尚 有有14271427、17061706、17241724年年3 3次共次共9 9次，由于本次洪水災(zāi)情小于次，由于本次洪水災(zāi)情小于18671867年，文獻(xiàn)記年，文獻(xiàn)記 載可能會有遺漏，盡管本次洪水同處于考證期和調(diào)查期之內(nèi)，考慮到本次載可能會有遺

30、漏，盡管本次洪水同處于考證期和調(diào)查期之內(nèi)，考慮到本次 洪水相對較小洪水相對較小, ,和所在系列的相對可靠程度，因此，它的順位可在調(diào)查期和所在系列的相對可靠程度，因此，它的順位可在調(diào)查期 中（中（18761876年年19741974年）排位，即：年）排位，即：108108年中居第二位年中居第二位,1867,1867年排第一位）。年排第一位）。 （4 4）15831583年洪水在年洪水在14001400年年19741974年這年這574574年中，沒有超過它的洪水發(fā)生，因此年中，沒有超過它的洪水發(fā)生，因此 15831583年的洪水在年的洪水在574574年中排第一位，再長時間無法考證。年中排第一位

31、，再長時間無法考證。 各年流量對應(yīng)頻率排列表各年流量對應(yīng)頻率排列表 年份年份19741974192119211867186715831583 頻率頻率 3/109 3/109 2/109 2/109 4/575 4/575 1/575 1/575各頻率對應(yīng)的流量根據(jù)形態(tài)斷面法計算，最終設(shè)計流量需論證確定各頻率對應(yīng)的流量根據(jù)形態(tài)斷面法計算，最終設(shè)計流量需論證確定 第二節(jié)第二節(jié) 有水文系列設(shè)計流量計算方法有水文系列設(shè)計流量計算方法例例 ：某橋位附近有水文站，能搜集到：某橋位附近有水文站，能搜集到2020年連續(xù)的流量觀測資料，通過洪水文獻(xiàn)考年連續(xù)的流量觀測資料，通過洪水文獻(xiàn)考證知，從證知，從1784

32、1784年至年至19821982年期間，曾有年期間，曾有8 8年發(fā)生過較大洪水。其中：年發(fā)生過較大洪水。其中：18801880年、年、19481948年和年和19551955年能調(diào)查到歷史洪水位，可推算得洪水流量；年能調(diào)查到歷史洪水位，可推算得洪水流量；19751975年在實測期內(nèi)，有年在實測期內(nèi)，有實測資料；其余實測資料；其余4 4年未能獲得流量資料，只知年未能獲得流量資料，只知17841784年洪水大于年洪水大于18801880年，另年，另3 3年洪年洪水均小于水均小于19481948年，試求洪水流量年，試求洪水流量Q Q1%1%。 關(guān)鍵詞：考證期、關(guān)鍵詞：考證期、調(diào)查期、調(diào)查期、實測期、

33、實測期、經(jīng)驗頻率、經(jīng)驗頻率曲線、經(jīng)驗頻率、經(jīng)驗頻率曲線、理論頻率曲線理論頻率曲線 重點參數(shù)和公式：重點參數(shù)和公式：Q Q、C CV V、C CS S、 P P 曲線和公式曲線和公式 Q QP%P% = Q(1+ = Q(1+ P PC CV V) )解：解： 經(jīng)驗頻率分析方法：經(jīng)驗頻率分析方法：l 第一種方法：可分為第一種方法：可分為3 3個獨立系列：個獨立系列： 考證期（考證期（17841784年年19821982年）年）N N2 2為為199199年，年，17841784年洪水頻率為：年洪水頻率為：P P1 1/(N+1)= /(N+1)= 1/200 = 0.5%1/200 = 0.5%

34、。 調(diào)查期（調(diào)查期（18801880年年19821982年）年）N N1 1為為103103年，包括年，包括18801880年、年、19481948年、年、19551955年和年和19751975年年（在實測期內(nèi)）（在實測期內(nèi)）4 4個特大值。頻率分別為：個特大值。頻率分別為：P=P=M M/(103+1),/(103+1),M M取取1 1、2 2、3 3、4 4 實測期（實測期（19631963年年19821982年）年）n n為為2020年，頻率為：年，頻率為：P=m/(n+1),mP=m/(n+1),m取取1 1、2 2、3 3、2020，其中其中19751975年為特大洪水，則年為特

35、大洪水，則L=1L=1。 l 第二種方法：在考證期內(nèi)第二種方法：在考證期內(nèi)199199年中各流量統(tǒng)一排位：年中各流量統(tǒng)一排位：實測系列外特大值實測系列外特大值經(jīng)驗頻率：經(jīng)驗頻率：P PM/(N+1) M/(N+1) （1 1）實測系列內(nèi)其它項實測系列內(nèi)其它項經(jīng)驗頻率：經(jīng)驗頻率：Pm=P + (1-P)Pm=P + (1-P) (m-L)/(n-L+1) (m-L)/(n-L+1) （2 2） 考證期：考證期：N N199199年，年，,M,M=1,1784=1,1784年的流量年的流量, , 調(diào)查期調(diào)查期: n =103: n =103年，年，a a1 14 4，包括，包括18801880年、

36、年、19481948年、年、19551955年和年和19751975年年 的特大洪水。的特大洪水。L1L11 1，即，即19751975年洪水。年洪水。 實測期：實測期：n=20n=20年，包括特大值年，包括特大值19751975年流量，應(yīng)在調(diào)查期內(nèi)按特大值排位。年流量，應(yīng)在調(diào)查期內(nèi)按特大值排位。水文站觀測資料只有水文站觀測資料只有2020年，年限較短，代表性不強(qiáng)，采用第二種方法的計算結(jié)年，年限較短，代表性不強(qiáng)，采用第二種方法的計算結(jié)果。果。 ( (用公式（用公式（2 2）計算）計算） 1955195519751975194819481880188017841784a a2 2=1=1a a1

37、 1=4=419631963實測期實測期n = 20n = 20調(diào)查期調(diào)查期N N1 1=103=103考證期考證期N N2 2=199=199L=1L=1按年份順序排列按年份順序排列按流量大小排列按流量大小排列經(jīng)驗頻率經(jīng)驗頻率 P P（）（）經(jīng)驗頻率經(jīng)驗頻率 P P（）（）方法二方法二經(jīng)驗頻率經(jīng)驗頻率 P P（）（）采用值采用值年份年份流量流量(m(m/s)/s)年份年份流量流量(m(m/s)/s)方法一方法一178417843800380017841784380038000.500.500.500.500.50.5188018803800380018801880380038001.001.

38、000.960.961.001.001.01.0194819483350335019551955355035501.921.921.961.962.02.0195519553350335019751975347034702.882.884.764.762.922.922.92.9196319632570257019481948335033503.853.853.883.883.93.9196419643025302519641964302530259.529.528.698.698.78.71965196517501750197019702805280514.2914.2913.4913.49

39、13.513.51966196616001600196319632570257019.0519.0518.3018.3018.318.31967196714901490196819682270227023.8123.8123.1023.1023.123.11968196822702270197419741960196028.5728.5727.9127.9127.927.91969196912801280197919791840184033.3333.3332.7232.7232.732.71970197028502850196519651750175038.1038.1037.5237.52

40、37.537.5經(jīng)經(jīng) 驗驗 頻頻 率率 計計 算算 表表3.88+3.88+（100-3.88100-3.88）* *（2-12-1）/(20-1+1)/(20-1+1)1+1+（100-1100-1）* *（2-12-1）/(103-1+1)/(103-1+1)1971197116801680197219721710171042.8642.8642.3342.3342.342.31972197217101710197119711680168047.6247.6247.1347.1347.147.11973197315801580196619661600160052.3852.3851.945

41、1.9451.951.91974197419601960197319731580158057.1457.1456.7556.7556.756.71975197534703470197819781550155061.9061.9061.5561.5561.661.61976197611001100198119811510151066.6766.6766.3666.3666.466.41977197713101310196719671490149071.4371.4371.1671.1671.271.21978197815501550198219821460146076.1976.1975.977

42、5.9776.076.01979197918401840197719771310131080.9580.9580.8780.8780.880.819801980840840196919691280128085.7185.7185.5885.5885.685.61981198115101510197619761100110090.4890.4890.9390.9390.490.419821982146014601980198084084095.2495.2495.1995.1995.295.2l 點繪經(jīng)驗頻率曲線：點繪經(jīng)驗頻率曲線： 將經(jīng)驗頻率點群點繪于海森幾率格紙上，目估通過點群分布中心，并兼

43、顧到將經(jīng)驗頻率點群點繪于海森幾率格紙上，目估通過點群分布中心，并兼顧到特大值作曲線，得到經(jīng)驗頻率曲線。特大值作曲線，得到經(jīng)驗頻率曲線。l 適線中重點參數(shù)的求算：適線中重點參數(shù)的求算： 應(yīng)用應(yīng)用3 3點適線法確定統(tǒng)計參數(shù)點適線法確定統(tǒng)計參數(shù) Q Q、 C CV V和和 C CS S。在經(jīng)驗頻率。在經(jīng)驗頻率曲線上讀曲線上讀 P P5%,5%, P P50%,50%, P P95%95%所對應(yīng)的流量得所對應(yīng)的流量得 Q Q5%5%=3210 m=3210 m/s(Q/s(Q1 1) )、 Q Q50%50%=1750 m=1750 m/s(Q/s(Q2 2) )、Q Q95%95%=970 m=97

44、0 m/s(Q/s(Q3 3) ) 公式：公式：S S(Q1+Q3-2Q2)/(Q1-Q3(Q1+Q3-2Q2)/(Q1-Q3） S S（312031209709702 217501750）/ /（31203120970970）0.2740.274 查表得：查表得：C CS S0.99 0.99 ，并知，當(dāng)，并知，當(dāng)C CS S0.990.99時，時，P P1 15%,5%,1 1=1.88=1.88 P P2 2=50%, =50%, 2 2=-0.16, P=-0.16, P3 3=95%, =95%, 3 3=-1.32=-1.32 公式：公式：Q Q =(Q =(Q3 3 1 1 Q

45、Q1 1 3 3）/ /（ 1 1 3 3） 9709701.881.8831203120（1.321.32）/1.88/1.88（.32.32） 1857 1857 m m/s /s 公式：公式：C CV V （ Q Q1 1Q Q3 3）/(Q/(Q3 3 1 1 Q Q1 1 3 3） 0.360.36l 作理論頻率曲線、適線、推求設(shè)計流量作理論頻率曲線、適線、推求設(shè)計流量 作理論頻率曲線、適線：作理論頻率曲線、適線： 以以Q Q = 1857 = 1857 m m/s /s 、 C CV V 0.360.36、 C CS S0.99 0.99 選取選取P1%P1%、2 29595各頻各

46、頻率并查表得各對應(yīng)的率并查表得各對應(yīng)的P P值，根據(jù)值，根據(jù) P P 曲線公式：曲線公式： Q QP%P% = Q (1 + = Q (1 + P P C CV V) )求得求得: : 作理論頻率曲線作理論頻率曲線: Q: QP%P% = 1857 = 1857* *(1 + 0.36(1 + 0.36P P ) ) 各各P%P%頻率對應(yīng)的流量頻率對應(yīng)的流量Q QP%P% 如下表如下表 表中表中 KP = (1 + KP = (1 + P P C CV V) )P(%)P(%)1 12 25 51010202050507575909095953.013.012.542.541.881.881.

47、341.340.760.76-0.16-0.16-0.73-0.73-1.13-1.13-1.32-1.32K KP P2.082.081.911.911.681.681.481.481.271.270.940.940.740.740.590.590.520.52Q QP P3863386335473547312031202748274823582358174617461374137410961096966966 將各頻率將各頻率P%P%和對應(yīng)的流量和對應(yīng)的流量QP%QP%點繪于點繪于海森幾率格紙上，檢測理論曲線和經(jīng)驗海森幾率格紙上，檢測理論曲線和經(jīng)驗曲線的符合狀況，若符合很好，則該理論曲線即

48、為所求，否則調(diào)整曲線的符合狀況，若符合很好，則該理論曲線即為所求，否則調(diào)整CVCV值值后重復(fù)后重復(fù)以上過程重新適線，直至兩線符合很好為止，再利用最終的理論曲線參數(shù)再推以上過程重新適線，直至兩線符合很好為止，再利用最終的理論曲線參數(shù)再推求設(shè)計流量。求設(shè)計流量。l 推求設(shè)計流量：推求設(shè)計流量： 利用利用P P 曲線公式并查各表得設(shè)計頻率曲線公式并查各表得設(shè)計頻率1 1, ,計算可得設(shè)計流量計算可得設(shè)計流量Q1Q1, ,即：即： Q1 Q1Q(1 + Q(1 + 1 1CV)=3863 CV)=3863 m m/s/s 經(jīng)驗頻率計算及經(jīng)驗頻率曲線、理論頻率曲線見下圖經(jīng)驗頻率計算及經(jīng)驗頻率曲線、理論頻

49、率曲線見下圖 經(jīng)驗頻率曲線經(jīng)驗頻率曲線理論頻率曲線理論頻率曲線 10001000 2000 20003000300040004000 50005000 60006000 7000 7000 8000 8000 1 15 5 10102020 3030 40 40 5050 6060 7070808090909595100(%)100(%). . . . . . . . . . . . . . .第三節(jié)第三節(jié) 形態(tài)斷面法推求設(shè)計流量形態(tài)斷面法推求設(shè)計流量( (無觀測資料）無觀測資料）l形態(tài)斷面位置的選擇形態(tài)斷面位置的選擇1 1）河道順直。）河道順直。2 2）灘、槽力求分明。）灘、槽力求分明。3

50、3）形態(tài)斷面與橋位間無支流匯入。）形態(tài)斷面與橋位間無支流匯入。4 4）河槽中無島與沙洲）河槽中無島與沙洲 。5 5）形態(tài)斷面的位置盡量便于洪水點的指認(rèn)和測量。）形態(tài)斷面的位置盡量便于洪水點的指認(rèn)和測量。l洪水調(diào)查及洪水位測量洪水調(diào)查及洪水位測量1 1）場次洪水的調(diào)查）場次洪水的調(diào)查 ：方法與前述相同，但須在指認(rèn)地現(xiàn)場釘樁、編號、口述記錄，：方法與前述相同，但須在指認(rèn)地現(xiàn)場釘樁、編號、口述記錄，調(diào)查時應(yīng)有第三者確認(rèn)簽字。調(diào)查時應(yīng)有第三者確認(rèn)簽字。2 2）洪水位的測量：要從水準(zhǔn)點引測通過中間轉(zhuǎn)點直至調(diào)查指認(rèn)的各洪水位點，并回）洪水位的測量：要從水準(zhǔn)點引測通過中間轉(zhuǎn)點直至調(diào)查指認(rèn)的各洪水位點，并回測

51、閉合到水準(zhǔn)點。測閉合到水準(zhǔn)點。3 3）通過被調(diào)查人口述的時間或年齡確定對應(yīng)場次洪水的對應(yīng)頻率，并須注意該場次）通過被調(diào)查人口述的時間或年齡確定對應(yīng)場次洪水的對應(yīng)頻率，并須注意該場次洪水的實際頻率與此人實際年紀(jì)的關(guān)系。洪水的實際頻率與此人實際年紀(jì)的關(guān)系。l 洪水（水面）比降的調(diào)查和測量：洪水（水面）比降的調(diào)查和測量：1)1) 洪水比降是指沿河流某岸調(diào)查同一場次洪水所得到的多個洪水位點，再通過洪水比降是指沿河流某岸調(diào)查同一場次洪水所得到的多個洪水位點，再通過測量（方法同洪水位測量）得到各點標(biāo)高，將其投影至中泓軸線上，點繪在測量（方法同洪水位測量）得到各點標(biāo)高，將其投影至中泓軸線上，點繪在坐標(biāo)紙上（

52、縱：洪水點標(biāo)高，橫：軸線上各點投影距離）再計算確定洪水比坐標(biāo)紙上（縱：洪水點標(biāo)高，橫：軸線上各點投影距離）再計算確定洪水比降降 i i值。值。2 2）現(xiàn)有河流水面比降的測量方法：）現(xiàn)有河流水面比降的測量方法： 沿現(xiàn)有河流水面按沿現(xiàn)有河流水面按水文勘測規(guī)范水文勘測規(guī)范有關(guān)規(guī)定，在橋位上、下游事先布點，有關(guān)規(guī)定，在橋位上、下游事先布點，各點一人，每人一個木樁。先將木樁打入土中但不能打到與水面平各點一人，每人一個木樁。先將木樁打入土中但不能打到與水面平 。 看信號，所有人同時將木樁打至樁頂與水面平齊?？葱盘枺腥送瑫r將木樁打至樁頂與水面平齊。 測量各樁頂標(biāo)高、點繪各點、推求水面比降，用以代替洪水比

53、降。測量各樁頂標(biāo)高、點繪各點、推求水面比降，用以代替洪水比降。被調(diào)查人被調(diào)查人年年 齡齡職職 業(yè)業(yè)居居 住住 地地其它被調(diào)查人其它被調(diào)查人胡胡 車車 60 放羊官放羊官巴離村巴離村 胡胡 優(yōu)優(yōu)記述：記述： 我是當(dāng)?shù)厣?，今年我是?dāng)?shù)厣?，今?0歲，一直生活在這里。我記得我歲，一直生活在這里。我記得我21歲那年蛤蟆河發(fā)大水，水很大，我很害怕，水面在這兒也歲那年蛤蟆河發(fā)大水，水很大，我很害怕，水面在這兒也到我腰這麼深（就地量測：到我腰這麼深（就地量測：1.1米），我記得那年老王家狗米），我記得那年老王家狗剩取的媳婦，但大水兩天就退了。這場水還不是最大的，我剩取的媳婦，但大水兩天就退了。這場水還不

54、是最大的，我48歲那年水更大，大水到我家房檐了，全村的人都跑后山上歲那年水更大，大水到我家房檐了，全村的人都跑后山上去了，我可以領(lǐng)你們到河邊的山坡再看，這里水深有去了，我可以領(lǐng)你們到河邊的山坡再看，這里水深有1.3米。米。我一生就遇上這兩場大洪水，但我聽老一輩人說民國初還發(fā)我一生就遇上這兩場大洪水，但我聽老一輩人說民國初還發(fā)生過一場洪水，聽它們講的情景要比這兩次洪水大得多，聽生過一場洪水，聽它們講的情景要比這兩次洪水大得多，聽說那次洪水后這個村子房子全沒了，人也死了說那次洪水后這個村子房子全沒了，人也死了200多。多。證明人：它說后兩次的我也經(jīng)歷了，民國初還發(fā)生過的那場證明人：它說后兩次的我也

55、經(jīng)歷了，民國初還發(fā)生過的那場洪水我聽說也是這樣。洪水我聽說也是這樣。結(jié)論：結(jié)論：被調(diào)查人記憶清晰，且有其它事實佐證，旁證也被調(diào)查人記憶清晰，且有其它事實佐證，旁證也證實事實準(zhǔn)確。證實事實準(zhǔn)確。調(diào)查人調(diào)查人 張張 三三 證明人證明人 李李 四四洪洪 水水 調(diào)調(diào) 查查 表表洪水編號：洪洪水編號：洪1調(diào)查時間：調(diào)查時間：99.6.5l 形態(tài)斷面法洪水點勘測過程示意圖形態(tài)斷面法洪水點勘測過程示意圖水文基線斷面水文基線斷面橋位（順樁斷面）橋位（順樁斷面）。洪洪1洪洪2洪洪3洪洪4。線外水準(zhǔn)點。線外水準(zhǔn)點1。線外水準(zhǔn)點。線外水準(zhǔn)點2中泓軸線中泓軸線水準(zhǔn)路線水準(zhǔn)路線流向流向BMBM1 1BMBM2 2轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)

56、點+ 轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點+ 轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點+ +轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點+轉(zhuǎn)點轉(zhuǎn)點河灘河灘m1 1河灘河灘m3 3邊灘邊灘m2 2邊灘邊灘m2 2主槽主槽m1 1按按水面比降從洪水點推算至基線斷面處的水面比降從洪水點推算至基線斷面處的調(diào)查洪水位調(diào)查洪水位。洪。洪4洪洪3洪洪2洪洪1樁號樁號河底標(biāo)高河底標(biāo)高洪水點在中泓線間距洪水點在中泓線間距各洪水位標(biāo)高各洪水位標(biāo)高水面比降計算圖水面比降計算圖某洪水位在基線處狀況某洪水位在基線處狀況m m為糙率系數(shù)為糙率系數(shù) l 設(shè)計流量、設(shè)計水位的推求：設(shè)計流量、設(shè)計水位的推求： 有水文系列設(shè)計流量的推求方法是用觀測資料直接推求系列平均流量有水文系列設(shè)計流量的推求方法是用觀測資料直接推求系列

57、平均流量 Q Q 和和參數(shù)參數(shù) Cv Cv ， 然后再利用然后再利用PP公式公式 推求設(shè)計流量推求設(shè)計流量Q QP%P%。無水文系列時利用形態(tài)斷面法無水文系列時利用形態(tài)斷面法推求設(shè)計流量。推求設(shè)計流量。l 形態(tài)斷面法：形態(tài)斷面法：1 1）將測得各洪水位推算至已測的形態(tài)斷面內(nèi)，推求對應(yīng)頻率）將測得各洪水位推算至已測的形態(tài)斷面內(nèi)，推求對應(yīng)頻率（P%)P%)下的流量下的流量 Q QP%P%2 2）根據(jù)已知頻率查表得）根據(jù)已知頻率查表得P%P%值，并根據(jù)橋梁所在區(qū)域查閱有關(guān)資料得到值，并根據(jù)橋梁所在區(qū)域查閱有關(guān)資料得到CvCv值，根據(jù)值，根據(jù)PP公式公式 Q QP%P%= Q(1+ = Q(1+ P%

58、P% Cv)Cv)反求平均流量反求平均流量 Q Q。3 3）查表得）查表得 Q Q1%1%對應(yīng)對應(yīng)1%1%值，根據(jù)已求得的平均流量值，根據(jù)已求得的平均流量 Q Q 值再通過值再通過 PP公式公式 Q Q1%1%= = Q(1+ Q(1+ 1%1% Cv)Cv)即可得到即可得到設(shè)計流量設(shè)計流量 Q Q1%1%。4 4）將通過以上計算所得的每個流量（含經(jīng)驗公式法結(jié)果）一并通過論證確定最終設(shè)）將通過以上計算所得的每個流量（含經(jīng)驗公式法結(jié)果）一并通過論證確定最終設(shè)計流量計流量5 5）將設(shè)計流量）將設(shè)計流量 Q Q1%1%放在形態(tài)斷面內(nèi)得到了形態(tài)斷面處水位放在形態(tài)斷面內(nèi)得到了形態(tài)斷面處水位HH1%1%

59、6 6）將形態(tài)斷面處水位）將形態(tài)斷面處水位HH1%1% 通過洪水水面比降推算至橋位處的通過洪水水面比降推算至橋位處的設(shè)計水位設(shè)計水位 H H1%1% l 形態(tài)斷面法推求設(shè)計流量工作流程：形態(tài)斷面法推求設(shè)計流量工作流程： l 重點工作步驟：重點工作步驟：1 1）調(diào)查得到形態(tài)斷面處某年洪水位）調(diào)查得到形態(tài)斷面處某年洪水位 H H，并確定，并確定該年該年 洪水頻率洪水頻率 P P，測得，測得洪洪 水水面比降水水面比降 I I 2 2）將該洪水位）將該洪水位 H H通過洪水比降通過洪水比降I I推算至推算至形態(tài)斷面處，得到形形態(tài)斷面處，得到形態(tài)斷面處洪水位態(tài)斷面處洪水位H H1 1 H H1 1 H

60、H I IL L，其余流程如下：，其余流程如下：已知已知形態(tài)斷面處形態(tài)斷面處H H1 1（對應(yīng)）（對應(yīng)）P P 根據(jù)河床面根據(jù)河床面 選擇灘、槽選擇灘、槽糙率系數(shù)糙率系數(shù)M M根據(jù)形態(tài)斷面根據(jù)形態(tài)斷面上計算該上計算該H H1 1、糙率系數(shù)糙率系數(shù)M M利用水利學(xué)利用水利學(xué)原理計算原理計算P P對應(yīng)對應(yīng)流量流量Q QP P根據(jù)已求得根據(jù)已求得的流量的流量Q QP P、區(qū)域區(qū)域C CV V用用P P公式公式反算平均反算平均流量流量 Q Q根據(jù)平均流量根據(jù)平均流量Q Q、查表得、查表得1 1再根據(jù)再根據(jù)P P公式推求公式推求Q Q1%1%將將Q Q1%1%重置于重置于形態(tài)斷面上，并計算該流量形態(tài)斷面