（精心整理）水文計算算例

1、（1） 全線典型大中橋水文計算分析水文計算的基本步驟：-對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）-計算流量-各水文參數(shù)計算1 *大橋水文計算(1). 設(shè)計流量計算1 洪峰流量匯水面積相關(guān)法公式 （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)驗參數(shù)F流域面積（平方公里）.2 綜合參數(shù)法：（2）其中：QmN某頻率的洪峰流量（米3/秒）. N設(shè)計重現(xiàn)期（年）.流域形狀系數(shù)，L.主溝長度H3N設(shè)計重現(xiàn)期為N的3小時面雨量（毫米）.C、分區(qū)綜合經(jīng)驗參數(shù)指數(shù).式中參數(shù)的確定：3 原交通部公路科學(xué)研究所推理公式法： （3）式中

2、：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）.流域匯流時間（小時）.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).4 全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式： 公式的基本形式：。（4）根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應(yīng)值：值按取0.72，值取13.8， 5 采用全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式，（）根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應(yīng)值。查得，則， /=3.5，查得K1%=8.16，流量計算結(jié)果序號斷面位置河名及橋名匯水面積F(Km²)河溝長L（Km）河溝縱坡j公式(m³/s)公式(m³/s)公式(m³/s)公式(m

3、79;/s)采用值(m³/s)1K51+600.0*大橋18.28.50.0189432.2 237.2 499.4 131.5 499.42K51+860.0*大橋20.128.80.0189462.7 252.3 548.8 141.4 548.83K52+060.0*大橋20.128.80.0189462.7 252.3 548.8 141.4 548.82. 計算設(shè)計水位以及設(shè)計流速計算采用橋位設(shè)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(shè)計流量Q1%=548.8m&

4、#179;/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)場實測以及相關(guān)資料，確定河床比降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(shè)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(shè)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右分界樁號(m)71左灘粗糙度m113河槽粗糙度m240右灘粗糙度m3132.2 斷面樁號及標(biāo)高數(shù)據(jù)列表樁號(m)標(biāo)高(m)010161210101710081810062010002199

5、823996.4427996.44339984010004810026410107110163 計算過程3.1 計算設(shè)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(shè)計洪水流量Qs=548.8(m³/s)對應(yīng)的設(shè)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1=0() 河槽過水面積2=87.092() 右灘過水面積3=0() 全斷面過水面積s=1+2+3=87.092() 左灘水面寬度 B1=0(m) 河槽水面寬度 B2=71(m) 右灘水面寬度 B3=0(m)3.3 計算水力半

6、徑 計算公式 R=/B 式中：為過水面積() B 為水面寬度(m) 河槽水力半徑 R2=2/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(shè)計規(guī)程(JTG C30-2002) (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= = 6.301(m/s) 3.5 計算流量 計算公式 Q = ×V 式中：為過水面積() V為流速(m/s) 河槽流量 Q2 = 2×V2 =87.092×6.301 = 548.799(m³/s) 全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =

7、0 + 548.799+0 = 548.799(m³/s)3.6 計算全斷面流速 Vs = Qs / s = 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(shè)計流量(m³/s)548.7994.2河槽數(shù)據(jù)河槽設(shè)計流速(m/s)6.301河槽設(shè)計流量(m³/s)548.799河槽平均水深(m)1.227河槽最大水深(m)5.264河槽水面寬度(m)71河槽過水面積()87.0925 河流斷面圖3）.橋長計算河槽寬度計算公式式中：設(shè)計流量=548.8 (m³/s)設(shè)計洪水河槽流

8、量=548.8 (m³/s)河槽寬度=28.1m系數(shù)和指數(shù)，該河段屬于穩(wěn)定河段，可求得L=23.6m。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)計洪水頻率的泄洪要求，水文不控制跨徑布置。4）. 沖刷計算河槽一般沖刷由于公式64-1修整式對大顆粒土質(zhì)計算值偏大，對穩(wěn)定性河槽計算值偏大，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簡化公式計算河槽一般沖刷：式中：計算斷面的天然河槽流量橋下河槽部分通過的設(shè)計流量。根據(jù)調(diào)查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河槽不可能擴寬到全橋，所以設(shè)計流量；根據(jù)計算，=

9、548.8 (m³/s)天然河槽流量：根據(jù)計算，=548.8 (m³/s)天然狀態(tài)下河灘部分流量，=0所以，=548.8(m³/s)計算斷面天然河槽寬度， B=28.1m橋下斷面天然河槽寬度， B=28.1m計算斷面橋下河槽最大水深， hmax=5.3單寬流量集中系數(shù)： 設(shè)計水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對于天然寬線河槽，近似用一個墩寬中心距離之比； 橋梁壓縮系數(shù)： =0.88所以 =6.24m即=6.24m，扣除原來水深5.3m，實際沖刷深度為。2 橋墩的局部沖刷計算 用65-2修正式計算河槽中橋墩的局部沖刷：式中：橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床

10、面算起；墩型系數(shù)；查表6-3-1得：=1河床粒徑影響系數(shù)； 橋墩計算寬度；查表6-3-1得：=1.4墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深代入； 沖刷層內(nèi)泥沙平均粒徑， 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，墩前行進流速采用下式計算：=4.12床沙啟動速度；墩前泥沙啟動速度；指數(shù)當(dāng)時， =1當(dāng)時，所以： 用65-1修正式計算河槽中橋墩的局部沖刷：清水沖刷：動床沖刷：式中：、意義同65-2。河床泥沙啟動速度： 墩前起沖流速河床粒徑影響系數(shù)：指數(shù)：因為，所以屬動床沖刷：應(yīng)采用公式：進行計算： 由上述兩種方法確定最大的橋墩局部沖刷深度，在計算最低沖刷線標(biāo)高時采用此值。2 K80+

11、120*大橋水文計算(1). 設(shè)計流量計算1 洪峰流量匯水面積相關(guān)法公式 （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)驗參數(shù)F流域面積（平方公里）.2 綜合參數(shù)法：（2）其中：QmN某頻率的洪峰流量（米3/秒）. N設(shè)計重現(xiàn)期（年）.流域形狀系數(shù)，L.主溝長度H3N設(shè)計重現(xiàn)期為N的3小時面雨量（毫米）.C、分區(qū)綜合經(jīng)驗參數(shù)指數(shù).式中參數(shù)的確定：3 原交通部公路科學(xué)研究所推理公式法： （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）.流域匯流時間（小時）.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).0.27

12、8：單位換算系數(shù).4 全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式： 公式的基本形式：。（4）根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應(yīng)值：值按取0.72，值取13.8， 5 采用全國水文分區(qū)經(jīng)驗公式，（）根據(jù)分區(qū)表查90區(qū)的對應(yīng)值。查得，則， /=3.5，查得K1%=8.16，流量計算結(jié)果中心樁號河名及橋名匯水面積F(Km²)河溝長L（Km）河溝縱坡j公式(m³/s)公式(m³/s)公式(m³/s)公式(m³/s)采用值(m³/s)K80+120.0*大橋8.354.2 0.0156254.5 277.3 254.1 75.1 277.32. 計算設(shè)計水位以及設(shè)計流速計算采

13、用橋位設(shè)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(shè)計流量Q1%=277.3m³/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=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(biāo)準(zhǔn)II設(shè)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(shè)計洪水流量(m3/s)277.3計算斷面名稱80270河床比降()15.6

14、左分界樁號(m)0右分界樁號(m)74左灘粗糙度m113河槽粗糙度m233右灘粗糙度m3132.2 斷面樁號及標(biāo)高數(shù)據(jù)列表樁號(m)標(biāo)高(m)08772487135866388654486961878748833 計算過程3.1 計算設(shè)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(shè)計洪水流量Qs=277.3(m3/s)對應(yīng)的設(shè)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： 左灘過水面積1=0() 河槽過水面積2=64.87() 右灘過水面積3=0() 全斷面過水面積s=1+2+3=64.87() 左灘水面

15、寬度 B1=0(m) 河槽水面寬度 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=/B 式中：為過水面積() B 為水面寬度(m) 河槽水力半徑 R2=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(shè)計規(guī)程(JTG C30-2002) (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= = 4.275(m/s) 3.5 計算流量 計算公式 Q = ×V 式中：為過水面積() V為流速(m/s) 左灘流量 Q1 = 1×V1 =0×0 = 0(m3

16、/s) 河槽流量 Q2 = 2×V2 =64.87×4.275 = 277.299(m3/s) 右灘流量 Q3 = 3×V3 =0×0 = 0(m3/s) 全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 277.299+0 = 277.299(m3/s)3.6 計算全斷面流速 Vs = Qs / s = 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(shè)計流量(m3/s)277.2994.2 河槽數(shù)據(jù)河槽設(shè)計流速(m/s)4.275河槽設(shè)計流量(m3/s)277.29

17、9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()64.875 河流斷面圖3）.橋長計算河槽寬度計算公式式中：設(shè)計流量=277.3 (m³/s)設(shè)計洪水河槽流量=277.3 (m³/s)河槽寬度=24.2m系數(shù)和指數(shù)，該河段屬于穩(wěn)定河段，可求得L=20.3m。本橋跨徑設(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)計洪水頻率的泄洪要求，水文不控制跨徑布置。4）. 沖刷計算河槽一般沖刷由于公式64-1修整式對大顆粒土質(zhì)計算值偏大，對穩(wěn)定性河槽計算值偏大，而本河流屬于河槽穩(wěn)定，

18、河床土質(zhì)主要為粒徑較小的沙礫，因此采用64-2簡化公式計算河槽一般沖刷：式中：計算斷面的天然河槽流量橋下河槽部分通過的設(shè)計流量。根據(jù)調(diào)查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河槽不可能擴寬到全橋，所以設(shè)計流量；根據(jù)計算，=277.3 (m³/s)天然河槽流量：根據(jù)計算，=277.3 (m³/s)天然狀態(tài)下河灘部分流量，=0所以，=277.3 (m³/s)計算斷面天然河槽寬度， B=24.2m橋下斷面天然河槽寬度， B=24.2m計算斷面橋下河槽最大水深， hmax=3.3單寬流量集中系數(shù)： 設(shè)計水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對于天然寬線河槽，近似用一個墩寬中心距離之比； 橋梁壓縮系數(shù)： =0.93所以 =4.03m即=4.03m，扣除原來水深3.3m，實際沖刷深度為。3 橋墩的局部沖刷計算 用65-2修正式計算河槽中橋墩的局部沖刷：式中：橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；墩型系數(shù)；查表6-3-1得：=1河床粒徑影響系數(shù)； 橋墩計算寬度；查表6-3-1得：=1.4墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深代入； 沖刷層內(nèi)泥沙平均粒徑， 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，墩前行進流速采用下式計算：=4.03床