不同行业桥梁壅水计算公式比较分析

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某高速公路桥梁跨河道壅水及行洪能力计算

《河南水利与南水北调》2023年第7期防汛抗旱某高速公路桥梁跨河道壅水及行洪能力计算赵从容（驻马店市河道管理局，河南驻马店463000）摘要：桥梁桥墩位于河槽内，作为阻水建筑物，必然缩小桥位断面处同水位下过水断面面积，在桥址上游形成壅水区。

壅水高度不仅决定桥梁高度，而且可能涉及两岸工程的高度和安全。

因此，需进行建桥后的壅水高度的分析计算。

关键词：桥梁；行洪能力；壅水；分析中图分类号：U442；TV882.3文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）07-0025-02Calculation of Backwater and Flood Discharge Capacity of a Highway Bridge Crossing aRiver ChanelZHAO Congrong（Zhumadian River Administration Bureau,Zhumadian 463000,China ）Abstract：The bridge pier is located in the river trough.As a water blocking building,it is necessary to reduce the area of the water section under the bridge section and the water level ，and form a backwater area in the upstream of the bridge site.The height of the backwater not only determines the height of the bridge,but also may involve the height and safety of the cross-strait project.Therefore,it is necessary to conduct an analysis and calculation of the waterlogging height after the bridge construction.Key words：bridge;flood discharge capacity;backwater;analysis作者简介：赵从容（1972—），女，正高级工程师，主要从事水利水电工程管理工作。

关于桥梁壅水计算中几种经验公式应用的探讨

最大壅水高度（；ｍ）建桥后过水断面总宽，河宽减去桥墩总
的情况下采用经验公式法计算壅水高度及壅水曲线长度也
可以满足计算精度要求。
喙鼍
圆形墩取０１；．８
（３）
式中：１１ ——与桥墩形状有关的系数，矩形墩取０５．，３
Ｖ、。： ——桥位断面和河道断面的平均流速（／）Ｖｍｓ。
台的压缩，使桥位处的流速增大，桥前水位抬高，产生壅水。壅水高度及壅水曲线长度与河道的流量、水位、过流面积、
Ｖ —— 建桥前断面平均流速（／）ｍｓ；ｈ ——建桥前断面平均水深（；瑚） △卜 ∑ｂ一
宽，ｍ）（。Ｈｎｅｓｎ公式：ｅｄｒｏ
、Ｖ／
１．０
ｖｖｇ—．ｃ＇Ｏ１
Ｋ一定床壅水系数，与建桥前后桥下断面流速
Ｋ＿与建桥后桥下水流流态有关的系数；ｖ一．
Ｑ广一设计流量ｍ３）／；ｓ
Ｖ一桥前断面平均流速（／）ｍｓ。
道布松公式即《桥位勘测设计规范》公路桥前最大壅水高度计算采用公式。该公式是道布松根据能量平衡原理首先
５ｘ０３９３８１１４２１３０７
７３３＿
８１９６４．１．０４９１７Ｏ
２７６９
２５８２１８１１９５３９２６
７３
８０７．９４４．１４．０５１．０６８
２常用经验公式介绍
经验公式法通常以水流能量守恒原理、动量守恒原理以及堰流理论为基础，通过某些假定，并根据一定的野外和室内实验或调查资料验证建立起来的具有半理论半经验性质的一类公式。由于经验公式法所需资料较少，计算简便，又有一定的精度，因此容易为使用单位接受和推广。道布松公式：

南水北调中线干渠桥墩壅水计算公式的选择

ｃｎｌｅｄｗａｔｄｅｒｕｈ１ｕｒａｓｌｉｎｉｄｌｒｕｅｏｏｔ－ｏｎｒｔｒｒｎｆｒｒｊｃ．ａａｈａｓｓｕｉｔｏｇＤｎｍｅｉｌｉａｏｍｉｄｅｏｔｆＳｕｈｔ－ｏｔｗａｅａｓｏｅｔｄｈｃｍｕｔｎｈｔｅｐ
ｄｉ０３６／ｉｎ１７ —１８．０９０．２ｏ：．９９ｊｓ．６２６３２０６０６１ｓ
南水北调中线干渠桥墩壅水计算公式的选择
郭晓晨，文学，祥鹏，陈穆吴一红，刘之平
（中国水利水电科学研究院水力学研究所，京１０３）北００８
Ｋｅｒｓｒｄｅｐｅｓａｋｔｒｅｆｃｓｕｍｅｉａｉｌｔｎ；ＶＯＦｙｗｏｄ：ｒｉｇｉｒ；ｂｃｗａｅｆｅｔ；ｎｒｃｌｓｍｕａｉｏ
ｌ
刖
吾
方面已经取得了丰富的研究成果，常用的、有代表性的经验公
式有Ｙａｎｌ公式［Ｙｒｅ修正公式［Ｈｅｄｒｏｒｅｌ、ａｎｌｌ、ｎｅｓｎ公式＿３］
维数值仿真平台上分析了所有桥梁的壅水效应对渠首水位的影响。
关键词：墩；桥壅水；值模拟；ＯＦ方法数Ｖ
中图分类号：３．ＴＶ１１４
文献标识码：Ａ
文章编号：６２１８（０９０ —１８０１７—６３２０）６００—５
ＦｏｍｕａＳｌｃｉｎ０１ＢａｋｔｒＥｆｅｔｆＢｒｄｅＰｉｒｏｈｉｌｒｌｅｅｔｏ１ｃｗａｅｆｃｓｏｉｇｅｓｆｒｔｅＭｄｄｅＲｏｕｅｔ

桥墩壅水的计算方法比较

由于桥墩的阻碍和束窄作用，水流经过桥墩时需要克服
桥墩施加的阻力，而在桥墩前形成一定的水化壅高，从并损失
一
定的水头。在长距离输水工程和交通工程中，桥墩壅水高
义。。例如，］南水北调中线工程总千渠全长约１２０ｋ受７ｍ，
度的确定对工程防洪设计和水头损失分析等具有重要意地形高程条件的限制，总可利用水头不到１０ｎ，０ｌ水头十分宝贵。但总干渠上除了大量的渡槽、虹吸、倒隧洞、涵等过水暗
科技
ＡｂｔａｔＢｒｄｅｐｅｓｉｔｒｄｉｅｓｏｐｎｃａｎｌｌｏｂｔｕｔｔｅｆｏａｄｍａａｅａｎｒａｅｉｔｒｌｖｌｓｒａｏｈｅｂｒｇｅｓｒｃ：ｉｇｉｒｎｗａｅｖｒｉｎｏｅｈｎｅｓｗｉｌｓｒｃｈｌｗｎｙｃｕｓｎｉｃｅｓｎｗａｅｅｅｓｕｐｔｅｍｆｔｉｄｓｒｃｕｅＦｔｒｌｖｌｉｒａｅｃｕｅｙｔｅｐｅｅｃｆｉｇｉｒｓｃｌｄｂｃｗａｅ．Ｔｈｘｍｕｂａｋｔｒｉｆｅｔｄｂｙｔｅｒｔｔｕｔｒ．ｈｅｗａｅｅｅｎｃｅｓａｓｄｂｈｒｓｎｅｏｄｅｐｅｓｉａｌａｋｔｒｂｒｅｅｍａｉｍｃｗａｅａｆｃｅｈａｉｏｆｓｏｔｅｆｏａｅｂｔｕｔｄｂｈｉｒｏｔｏａｌａｅｏｓｒａｏｈｉｒ。ｔｅＦｒｕｅｎｕｅ。ｔｅｐｅｈａｅａｎｏｆｒｔｎ，ａｄｈｌｗｒａｏｓｒｃｅｙｔｅｐｅｓｔｈｅｔｔｌｆｏｗｒａｄｗｎｔｅｍｆｔｅｐｅｓｈｏｄｍｂｒｈｉｒｓｐｄｃｎｉａｉｇｕｏｎｔｅｃｎｌｇｏｔｙａｄｆｉｔｏａｔｒｈｈａｎｅｅｍｅｒｎｒｃｉｎｆｃｏ．Ｔｈｓｐｐｅｘｍｉｅｅｅａｘｓｉｇｍｏｅｓｆｒｂｒｇｅｂｃｉａｒｅａｎｄｓｖｒｌｉｔｄｌｏｉａｋｗａｅｈｏｇｈｕｉｇｅｐｒｍｅｔｌａａｆｏｅｎｄｔｒｔｒｕｓｎｘｅｉｎａｔｒｍｄｐｙｉａｄｌ．Ｙａｎｌｓｅａｉｎｓｗｓａｇｏｇｒｅｎｔｘｅｉｅｔｌａａ．ａｄｃｎｂｐｌｄｆｒｃｌｕｌｔｎｒｄｅｂｃｗａｅｎｓｂｈｓｃ１ｍｏｅｓｒｅｌｑｕｔｏｈｏｏｄａｅｍｅｔｗｉｈｅｐｒｍｎａｔｄｎａｅａｐｉＯａｃａｉｇｂｉｇａｋｔｒｉｕｅｃｉｉａｌｗｓｗｉｈｌｒｅｆｏｒｔ．ｒｔｃｌｆｏｔａｇｌｗａｅＫｅｒＢｒｄｅｐｅ；Ｂａｋｔｒｕｂｒｔｃｌｆｏｙｗｏｄ：ｉｇｉｒｃｗａｅ￣Ｓｃｉｉａｌｗ；ＹａｎｌＳｅｕｔｏｒｅｌｑａｉｎ

桥梁防洪评价壅水计算方法浅析

式中：Δz— ——桥前最大壅水高度，m；
参数较多，一般难以满足，故防洪评价计算中要慎用；
K— ——壅水系数；
对于矩形过水断面的小桥涵可采用式（2）；对于资料
V軍0M2 — ——天然状态下桥下平均流速，m/s； V軍M2 — ——桥下平均流速，m/s。
比较齐全的工程可采用式（3）；对于资料不全、精度要求不是很高的工程可采用式（4）。上述桥梁壅水计算公式主要适用于缓坡河道，陡坡河道一般不会出现很
规则的天然河床断面计算相当复杂。所以式（2）多用
于影响不大且过水断面为矩形的小桥涵壅水计算。
3.3 《桥位设计》公式之一
Δz=
K 2g
（V軍M2
-V軍0M2）.
（3）
V軍M2 — ——桥下平均流速，m/s； V軍02 — ——断面平均流速，m/s。该计算方法的优点是：需要的已知参数较少，计算过程简单；缺点是计算精度不高。虽然该计算方法的精度不太高，但完全能够满足一般工程的要求，因此该公式在防洪评价的壅水计算中应用较多。 4 结语通过对以上四种壅水计算公式的分析可知：在推求整个河道水面曲线计算中，对最高壅水位与桥墩的准确距离等要求不是很高，所以部分因素可以忽略，此时采用水面曲线计算公式较为简单，但对于防洪评价中的桥梁壅水计算，精度要求相对较高，若采用该公式进行计算，不仅计算过程复杂，而且要求的计算
山西水利
防灾减灾·2010 年第 11 期
桥梁防洪评价壅水计算方法浅析
李江海
（吕梁市横泉水库建设管理局，山西吕梁市 033000）
［摘要］阐述了防洪评价中壅水计算的作用，针对目前防洪评价壅水计算方法不统一、计算结果差距较大的情
况，通过对常用公式的优缺点分析，提出了各公式的适用条件。

桥梁阻水壅高值计算方法分析

桥桥墩阻水情况见表２。
表１路溪河桥位各级频率洪水成果
角约为１０，长度为１６跨径组合为６ ×２ｍ预１。总２ｍ，ｍ０
应力砼简支空心板，下部构造均采用圆柱墩配钻孑灌注Ｌ桩基础，台采用肋式台配桩基础。共布置５排桥墩，桥承台埋入河床以下。桥位处河段由于受两岸低丘控制
路溪河二桥
６２８
６．９５８
６７０
６．０５５
５７０
４９６．３
３桥梁阻水壅高值计算桥梁阻水壅高值计算的目的是推算桥梁阻水引起
的水位壅高变化。本次分别采用经验公式法与水动力
收稿日期：００— ３～１：２１００
修回日期：００— ３— ７２１０２
作者简介：秦蓓蕾（９１，，１８一）女硕士，工程师，主要从事水资源与环评水保工作。
２１００年４月
第４期
秦蓓蕾：梁阻水壅高值计算方法分析桥表３路溪河一桥、二桥桥墩阻水壅高值计算成果
形成天然峡口，位处两岸低丘坡脚之间间距仅约为桥
路溪河一桥６２８６．６５８６７０６．６５４５７０６０４９
６ｍ，５主河槽宽约为２ｍ，溪河一桥１４桥墩布置０路～涉及路溪水两岸边坡。路溪河二桥桥梁轴线方向与主河槽水流方向的夹角约为１６，溪河二桥位于路溪河一桥上游约为４。路

桥梁壅水计算

桥梁壅水计算我多次参加桥梁防洪评价评审工作，对桥梁壅水计算使用的经验公式多种多样，究竟哪个合适，评审无所是从。

水利部发布的《洪水影响评价报告编制导则》LS520－2014附录A给出了答案，A.2.2.3 “桥梁等阻水建筑物壅水高度及壅水曲线长度的计算，应参照TB10017和JTG C30进行。

”其中TB10017即《铁路工程水文勘测设计规范》TB10017－99，现将规范的计算公式介绍如下：3.5.1桥前壅水可按下式计算：△ZM =η（22vv M ）（3.5.1）式中：△ZM—桥前最大壅水高度（m）；η—系数，应按表3.5.1的规定取值；v—断面平均流速，为设计流量被全河过水断面（包括边滩和河滩）除得之商（m/s）；Mv—桥下平均流速，应按表3.5.1－2规定计算求得（m/s）。

3.5.2桥下壅水高度可采用桥前最大壅水高度的一半。

对于山区和山前河流，洪水涨落急骤，历时短促，且河床质坚实不易冲刷时，桥下壅水高度可采用桥前最大壅水值。

对于平原洪水涨落很缓慢的河流，且河床质松软，易于造成冲刷时，桥下壅水可不计。

（见下页）表3.5.1－2 桥下平均流速表3.5.1－2中： P —冲刷系数； gxP ωω=g ω—桥下供给过水断面积（m 2），当桥址上、下游有阻水山包或其他挡水建筑物时，桥下供给过水断面积应扣除其影响部分；x ω—桥下需要过水断面积（m 2）； x ω=αcos p Pv Qp v —设计流速（m/s ），对河滩较小、压缩不多的河段，可采用通过设计流量时河槽（包括边滩）的天然平均流速；当河滩很大时，可按经验确定；渠道或运河上的桥，可采用设计渠道或运河的设计流速；p Q —设计流量（m 3/s ）；α—水流方向与桥梁轴线之法线间的夹角（º）。

3.5.3 壅水曲线全长可按下列公式估算： 02I Z L My ∆= 式中： y L —壅水曲线全长（m ）；I—桥址河段天然水面坡度。

桥梁壅水计算

桥梁壅水计算我多次参加桥梁防洪评价评审工作，对桥梁壅水计算使用的经验公式多种多样，究竟哪个合适，评审无所是从。

3.5.2桥下壅水高度可采用桥前最大壅水高度的一半。

对于山区和山前河流，洪水涨落急骤，历时短促，且河床质坚实不易冲刷时，桥下壅水高度可采用桥前最大壅水值。

对于平原洪水涨落很缓慢的河流，且河床质松软，易于造成冲刷时，桥下壅水可不计。

3.5.3 壅水曲线全长可按下列公式估算： 02I Z L My ∆= 式中： y L —壅水曲线全长（m ）；I—桥址河段天然水面坡度。

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规划设计
【文章编号］１００２－０６２４（２０１５）１０－０００４－０２
东北水利水电
２０１５年第ｌ０期
不同行业桥梁壅水计算公式比较分析
张旭
（深圳市深水水务咨询有限公司，广东深圳５１８００３）
水影响线内的河道堤防都要考虑加高，桥梁净空的设计也必须考虑桥梁壅水的影响。根据＜河道管
△ ０ ——上游壅高水头， △ ｚ０＝ＡＺ＋ｖ：／，ｍ；
△卜水面壅高值，ｍ；：／２厂上游渠道行近
中值粒径，即按质量计５０％都较它为小的粒径，无公式（２）系铁道部科学研究院陆浩、曹瑞章、王玉洁１９９８年的铁道部课题成果，也是由能量方程推导而来，根据我国模型试验和４Ｏ余座桥梁调
查资料，经过多年不断完善和检验制定的，考虑了建桥前后过水面积的变化和河床冲刷对壅水高值的影响，但是没有像无坎宽顶堰流公式那样考虑桥孔进出口型式及桥墩形状有关的因素影响。１．３铁路行业桥梁壅水计算公式铁路行业桥梁壅水计算公式（６）在ＴＢ１００１７ —
上游渠道行近流流速水头，ｍ，一般可忽略；
理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）＞的规定 “ 对占用河道断面，影响洪水下泄的阻水建筑物，应进行壅水计算” 。但水利行业、公路行
业及铁路行业桥梁壅水计算规范或手册推荐的计算公式都不尽相同。
速，ｍ／ｓ；重力加速度，ｍ／ｓ ’ ｏ
由公式（１）的构成可以看出，水利行业壅水计算公式考虑桥孔进出口型式及桥墩形状因素对壅
高值的影响，和这２个相关系数都不同程度的加大了壅高值。但是，公式中没有考虑河底过流
冲刷对壅高值的影响。
１不同行业桥梁壅水计算公式
１．１水利行业桥梁壅水计算公式

１．２公路行业桥梁壅水计算公式公路行业现行的ＴＴＧＣ３０ — ２００２＜公路工程水文勘测设计规范＞没有列入桥梁壅水的计算公式，
水利行业常用的桥梁壅水计算公式为＜水利计算手册＞（第二版）中推荐的无坎宽顶堰流公式，该公式由能量方程推导而来，建立在堰流理论和渠道桥梁壅水试验的基础之上。一般情况下，水流流经桥孔，由于受桥台、桥墩的侧向约束，使过水断面减小，形成宽顶堰溢流。由于桥孔下坎高度为零，故桥孔的过水可以看做无底坎平底（ｉ＝０）的宽
速，ｍ／ｓ；ｖ ——河槽平均流速，ｍ／ｓ；一量纲；『＿重力加速度，ｍ／ｓ３。河床质
素。由系数值可以看出由较平顺型式过渡到欠平
顺的进出口型式（扭曲面型式～淹没拱脚的拱桥型式）壅高值在加大；同样的桥墩形状，桥墩阻水比越大，壅高值也越大。
４・
２０１５年第ｌ０
东北水利水电
裹１，，系鼓
（５）
式中： △卜
桥前最大壅水高度，ｍ；Ｋ ——修正
系数，当桥下河床为岩石或有铺砌时，取１．０； — —
定床壅水系数；ｔ，ｖ ——冲刷后桥下平均流速，ｍ／ｓ，
当桥下河床为岩石或有铺砌时，即为； ——冲
果的差异，为河岸堤防及桥梁设计提供可参考的依据。
［关键词】桥梁壅水；不同行业；计算公式；比较分析【中图分类号】ＴＵ９９７［文献标识码］Ｂ
０引言
在涉河影响建筑物中，跨河桥梁是主要形式之一。设置在河道中的桥墩（台）不同程度的减少
刷前桥下平均流速，为设计流量除以桥下净过水
水利行业的计算公式（１）以堰流理论为基础，计算公式就是无坎宽顶堰公式，参数中主要的流
量系数是桥孔进出口型式和桥墩形状这两个因
面积，ｎ１／ｓ；ｔ， ——天然状态下桥孔部分平均流
【摘要】桥梁壅水计算是建设项目防洪评价及桥梁水力计算的主要内容之一。桥梁壅水计算蛄果直接影响到桥梁上下游河岸堤防的修筑高度和桥梁的桥下净空设计。但是，不同行业采用的桥梁壅水计算公式不尽相同。文章主要对不同行业规范推荐的或常用的壅水计算公式比较分析，研究其理论依据、适用条件等，结合深圳市常见跨径涉河桥梁工程实例研究其计算结
坡取Ｏ．８１，八字翼墙取Ｏ７６，淹没拱脚的拱桥取０．６，无量纲；￡广一与桥墩形状及阻水比有关的流
量系数，无量纲； ∞ —— 桥孔总过水断面面积，；
了桥下过流断面的面积，造成桥梁壅水，直接的影响是抬高了桥梁上游水位，增大了淹没面积，在壅
顶堰溢流。
但是＜公路工程水文勘测设计指南＞推荐下式作为
计算桥前最大壅水高度的计算公式。
△ ｚ＝警（２）
２
（２）
（３）
０．５
（４）
式中：
・
通过桥孔的流量，ｍ ’ ； —— 与桥孔进
、／
出口型式有关的流量系数，扭曲面取０．９０，锥形护