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1、桥涵水文分析与计算一、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
2、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：1.粘性土：塑性指数 1亚砂土或轻亚粘土17；亚粘土 717；粘土 17；塑性指数 =（液限）（塑
3、限）；而粘性土壤的状态用液性指数（即稠度系数）分为四级， =；天然含水量；3.5；03.5；0.51为软塑 标贯7；1 为极软 标贯20mm的颗粒干燥时重量占全部重量2550%； 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
4、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：p=0.278()F (m3 /s)； Sp设计频率暴雨雨力 (mm/小时)； 汇流时间 (小时)； n暴雨递减指数 损失系数(或损失率) (mm/小时)； Sp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； =KSpK、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推理公式 水文区系或指数=KSpK0.00250.0571.000.81.751.00.710.51=m(aL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
5、=m、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=m（）a 水文区系或指数m0.730.0380.630.800.320.750.150.201.2经验公式：p=CSC、n地区特征参数由水文分区查表4表4经验公式 水文区系或指数p=CSC0.180.450.360.481.01.091.070.95n0.860.650.670.80 1.3简化公式：p=（Sp）mFn、m、n地区特征参数查表3表3简化公式 水文区系或指数p=（Sp）mFn0.220.660.760.28m0.981.031.001.07n0.860.650.670.81 以上公式适用1300平方公里,超过也可
6、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水文分区修正参数1.21.50.50.60.50.70.50.7 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区，F=10.9Km2，主河沟长L=1.7Km，主河沟平均比降J=21.8%。推理公式：=KSp 其中查表1： K=0.8， =0.51 S2%=80mm/小时 =0.8800.51=7.94mm/小时=m（L/=0.8( =1.3小时 其中：表2 m=0.8，=0.2查图2 n=0.752%=0.278(10.9=174m3/s简化公式：p=（Sp-）mFn查表3=0.28 m=1.07 n=0.8
7、12%=0.28(807.48)1.0710.90.81=190m3/s经验公式：=CS查表4查得 C=0.48 =0.95 n=0.82%= CS=0.48800.9510.90.8=209m3/s2. 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： p=（h-z）3/2F4/5 不考虑洪峰削减：p=（h-z）3/2F4/5 地貌系数根据F，（比降）地形查表； n迳流厚度（mm）按暴雨分区（河南大部分属4区），土壤吸水类属（河南一级、区，且西部黄土属区）汇流时间如20F30为80min暴雨区，土壤类别设计频率1%查有关表n=90，查有关表；Z被植物或坑洼滞留的
8、迳流厚度，有表查；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； 汇水区降雨量不均匀系数依据汇水时间，汇水面积长度查表； 湖泊水库影响折减系数查表；2.经验公式：p=KFn 其中：K迳流模量，华北华中K2%=23.4，有表查 n指数华北华中为0.75，有表查 此公式适于F10Km2当有降雨资料时p=CSF2/3 其中:S为设计频率一小时降雨量；C系数根据不同地貌查表1 表1平原区黄土丘陵区丘陵区石山区0.40.300.470.370.50.40.600.55当F3Km2时 p=CSF 符号同上(二)大流域平原区山丘区洪水流量计算1. 分区法分区经验公式表省分区号全国统一分
9、区号区名o=CFn2=KFn1%/2%CS/CV44淮河山丘区o=51F0.452=145F0.481.182.542淮河平原区o=0.46F0.82=7.65F0.631.152.045长江流域o=8.85F0.652=58F0.571.182.543黄河流域o=2.35F0.732=7.3F0.781.152.0省分区号全国统一分区号区名C值上限C值下限K值上限K值下限44淮河山丘区66.335.718810142淮平原区0.6080.3289.955.3545长江流域11.56.2744043黄河流域3.061.649.55.1 例：洛阳洛河大桥求1% F=11，581平方公里 属黄河流
10、域 2%=7.3F0.73=7.311，5810.73=10790m3/s1%=107901.2=12947m3/s 2. 分区法：o=CF0.6先由汇水面积中心查河南省C值等值线图(图7)；再查“河南省Cv等值线图（图8）根据分区Cv/Cs求出Cs再查皮曲线模比系数求得Kp；则o=CF0.6 p=oKp例 息县淮河大桥F=9000Km2汇水面积中心位置东径11412,北纬3214求50年一遇。 查“河南省C等值线图C=13.6o=CF0.6=13.690000.6=3207m3/s查:河南省Cv等值线图Cv=0.8查分区经验公式表Cs=2.5Cv查皮模比系数K2%=3.332%=oKp=32
11、073.33=10678m3/秒，如果我们按分区法计算：2%=145F0.48=14590000.48=11466m3/s(三) 形态法:这是最普通又是最常用的方法1 首先选择形态断面一般12个，应选在人口房屋多的有洪水调查资料的河段上，要求断面上下游顺直，河岸稳定冲淤变化不大，洪水泛滥宽度小，不受壅水和死水影响，断面垂直水流，形态断面测量范围为历史最高洪水位0.5m。2 洪水调查的方法：2.1 访问群众年岁要注意，洪痕有几个群众指点为最有效。还要了解河道变化冲刷情况。2.2 向水利部门、水位站了解搜集。2.3 现场洪痕调查：寺庙老房墙上洪水痕迹，岩石河岸，水工建筑反复冲刷，青苔覆盖痕迹，其上
12、缘一般为5年一遇，沿岸大树干上成束残余漂流物（小草、小树枝、淤泥等），附近岸缝中泥砂淤泥这些洪痕一般频率为1020年一遇。2.4 多年平均洪水位调查：岩石河岸受水流长期反复冲刷所遗留的条带痕迹，岩石青苔覆盖物的条带痕迹下缘，平坦河滩植物分界线或水草颜色分界线，自然岸坡涂 1：11：2与1：51：10的分界线都为平均洪水位，这些是经验，可做为参考，最好还要结合其它调查资料或计算。3 调查洪水频率的确定：一般采用维泊尔公式：，以%计，举例：2004年去某河调查一老人，年岁70岁即1934年生，该老人19岁生儿，第二年发生大洪水，这次洪水频率多大。1934+20=1954年这是发洪水年份2004-1954=50年，p=2%相当50年一遇洪水如果过4年又是洪水则是1954+4=1958年该年洪水频率为4%相当25年一遇4 洪水比降的测绘根据调查的洪水点测出距离和标高
