桥涵水文分析与计算

桥涵水文分析与计算

(技术讲座稿)

一、概述

桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。

水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。

从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。

需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。

另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类：

I>1

1.粘性土：塑性指数

p

I≤7；

亚砂土或轻亚粘土1<

p

亚粘土 7

塑性指数p I =l W （液限）－p W （塑限）；

而粘性土壤的状态用液性指数（即稠度系数）l I 分为四级，l I =

p

l p o w w w w --；

o W —天然含水量；

l I <0为坚硬半坚硬 标贯>3.5；

0≤l I <0.5为硬塑 标贯>－3.5； 0.5≤l I <1为软塑 标贯<－7；

l I ≥1 为极软 标贯<2；

淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或亚粘土和孔隙比大于1.5的粘土均称淤泥。

2.砂性土：塑性指数p I ≤1

砾砂：粒径>20mm 的颗粒干燥时重量占全部重量25～50%； 粗砂：粒径>0.5mm 的颗粒干燥时重量占全部重量超过50%； 中砂：粒径>0.25mm 的颗粒干燥时重量占全部重量超过50%； 细砂：粒径>0.1mm 的颗粒干燥时重量占全部重量超过75%； 粉土：粒径>0.1mm 的颗粒干燥时重量占全部重量少于75%； 3.碎石卵石类土:

碎石、卵石粒径大于20mm 的颗粒干燥时的重量占全部重量超过50%； 角砾、园砾粒径大于2mm 的颗粒干燥时的重量占全部重量超过50%；

二 洪水流量的计算

（一）1.小流域山丘区设计洪水流量的计算：首先要找水文分区图

1.1推理公式：

Q p =0.278(

n

p

S τ－μ)F (m 3 /s)；

S p —设计频率暴雨雨力 (mm/小时)； τ—汇流时间 (小时)； n —暴雨递减指数

μ—损失系数(或损失率) (mm/小时)； S p 由汇水面积中心和设计频率查附图1频率等值线； n 由桥涵所在地及汇流时间查图2； μ=KS p β

K 、β—地区特征参数，由桥涵所在地查附图3找出水文分区，然后查表1； F —汇水面积平方公里，由地形图勾绘；

表1

τ=m(

)J L a

L —主河沟长 由地形图量取；

J —主河沟比降 由地形图量取,加权平均计算‰；

J=

2

012211102)()()(L L

Z Z Z L Z Z L Z Z n n -++++++-Λ

m 、α—为地区特征参数，桥涵所在地查附图3水文分区，再查表2。 表2

1.2经验公式：

Q p =CS n F λρ

C 、λ、n —地区特征参数由水文分区查表4

表4

1.3简化公式：

Q p =φ（S p －μ）m F n

φ

、m 、n —地区特征参数查表3

表3

以上公式适用1—300平方公里,超过也可用做计算方法一， 当汇水面积小于1平方公里应用修正参数修正 实例：

我省07211工程，管道口—长水公路，中周峪桥地处黄河流域属水文分Ⅳ区，F=10.9Km 2，主河沟长L=1.7Km ，主河沟平均比降J=21.8%。

推理公式：μ=KS p

β

其中查表1： K=0.8， β =0.51

S 2%=80mm/小时 μ=0.8×800.51=7.94mm/小时 τ=m （L/α

)J =0.8(

2

.0)1000

8.217.1 =1.3小时 其中：表2 m=0.8，а=0.2

查图2 n=0.75

Q 2%=0.278(

)48.73

.18075

.0-×10.9=174m 3

/s 简化公式：Q p =φ（S p -μ）m F n

查表3φ=0.28 m=1.07 n=0.81

Q 2%=0.28(80－7.48)1.07

×10.90.81

=190m 3

/s

经验公式：Q =CS n F λρ

查表4查得 C=0.48 λ=0.95 n=0.8

Q 2%= CS λρn F =0.48×800.95

×10.90.8

=209m 3

/s

2. 迳流形式法

2.1公路科学研究所的简化公式：全国划分18暴雨分区： 考虑洪峰削减： Q p =ψ（h-z ）3/2F 4/5δγβ⋅⋅ 不考虑洪峰削减：Q p =ψ（h-z ）3/2F 4/5

ψ —地貌系数根据F ，Ｉ（比降）地形查表；

n —迳流厚度（mm ）按暴雨分区（大部分属4区），土壤吸水类属（一级Ⅱ、Ⅲ区，且西部黄土属Ⅳ区）汇流时间如20

Z —被植物或坑洼滞留的迳流厚度，有表查；

β —洪峰传播的流量折减系数平原山区不一样依据汇水面积中心至桥位距离查表；