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1、公路桥涵水文计算基本方法公路桥涵水文计算基本方法 前前 言言 众所周知，桥涵水文是公路、铁路、市政工程中桥梁、路基设计、众所周知，桥涵水文是公路、铁路、市政工程中桥梁、路基设计、建设的决定性因素之一，也是衡量桥梁、路基是否符合相应的行业标准建设的决定性因素之一，也是衡量桥梁、路基是否符合相应的行业标准的最基本标准。更为重要是它事关洪灾区人民的生命和财产的安全，是的最基本标准。更为重要是它事关洪灾区人民的生命和财产的安全，是灾区人民群众逃生和抢险时有限的几条通道之一。由此可见桥涵水文在灾区人民群众逃生和抢险时有限的几条通道之一。由此可见桥涵水文在桥梁、路基设计、建设中是极其重要的工作项目。桥梁、
2、路基设计、建设中是极其重要的工作项目。 桥涵水文与本行业其它专业有所不同，桥涵水文桥涵水文与本行业其它专业有所不同，桥涵水文调查、分析、计算调查、分析、计算本身并无本身并无精度指标精度指标要求，特别强调的是将通过各种途径和方法得到的计要求，特别强调的是将通过各种途径和方法得到的计算结果进行算结果进行比较、论证比较、论证后确定最终设计流量，后确定最终设计流量，使其更接近实际，更趋于使其更接近实际，更趋于合理合理。本次交流着重于桥涵水文分析、计算的基本方法和途径。本次交流着重于桥涵水文分析、计算的基本方法和途径。 以上内容是桥涵水文工作主要工作内容，但重中之重是设计流量的以上内容是桥涵水文工作主要
3、工作内容，但重中之重是设计流量的推算。至于桥长、冲刷、调治构造物、桥面标高计算相比之下要简单得推算。至于桥长、冲刷、调治构造物、桥面标高计算相比之下要简单得多，因此，本次交流的重点放在设计流量的推算、外业调查、勘测的主多，因此，本次交流的重点放在设计流量的推算、外业调查、勘测的主要过程以及内业工作的主要内容和步骤。要过程以及内业工作的主要内容和步骤。本次交流着重于以下内容：本次交流着重于以下内容： 第一章第一章 一般情况水文分析计算一般情况水文分析计算 第二章第二章 桥孔长度和桥孔布设桥孔长度和桥孔布设 第三章第三章 导治工程导治工程 第四章第四章 桥涵水文术语及桥涵水文术语及规范规范用语用语
4、第一章第一章 一般情况水文分析计算一般情况水文分析计算 第一节第一节 桥涵水文计算的内容和要求桥涵水文计算的内容和要求1 1，公路工程水文勘测设计包括路基和桥涵的，公路工程水文勘测设计包括路基和桥涵的水文调查和勘测，水文、水水文调查和勘测，水文、水 力计算，以及桥孔布设，调治工程的设置等。力计算，以及桥孔布设，调治工程的设置等。（内容）（内容）2 2，水文调查和勘测应根据设计要求和所在区域条件，采用相应的方法，水文调查和勘测应根据设计要求和所在区域条件，采用相应的方法， 收集和调查的资料应作可靠性评价，勘测精度应符合规定收集和调查的资料应作可靠性评价，勘测精度应符合规定（要求）（要求）。3 3
5、，水文、水力，水文、水力分析分析和和计算计算成果应作合理性成果应作合理性论证论证。对水文条件复杂或通航。对水文条件复杂或通航 等级较高的特殊大桥，应进行水文测验及水力模型试验（河工模型动、等级较高的特殊大桥，应进行水文测验及水力模型试验（河工模型动、 定床试验。定床试验。（途径）（途径）4 4，其他如：排水、输砂、通航、与路线排水系统、水利规划、农田排灌，其他如：排水、输砂、通航、与路线排水系统、水利规划、农田排灌 相配合。相配合。（其它附带条件）（其它附带条件）5 5，调治构造物的设置，应不影响河道的原有功能及两岸河提（岸）、村，调治构造物的设置，应不影响河道的原有功能及两岸河提（岸）、村
6、镇和农田安全。镇和农田安全。 （其它附带条件）（其它附带条件）6 6，此外，尚应符合现行国家颁发的有关标准、规范的规定。，此外，尚应符合现行国家颁发的有关标准、规范的规定。（前提）（前提）第二节第二节 水文勘测分析计算基本途径水文勘测分析计算基本途径 桥涵水文计算、分析基本途径如下：桥涵水文计算、分析基本途径如下： 1 1， 有水文观测资料有水文观测资料 水文统计法水文统计法 2 2， 无水文观测资料无水文观测资料 - - 形态断面法形态断面法 3 3， 无水文观测资料（无居民无水文观测资料（无居民) )经验公式法经验公式法 一，一， 有水文系列观测资料时水文统计法：有水文系列观测资料时水文统
7、计法：( (一一) )，资料搜集和准备：，资料搜集和准备： 1 1，外业勘测前的准备工作，外业勘测前的准备工作 1 1，1 1，了解桥梁所处的位置和所属河流、水系，勾绘汇水面积。，了解桥梁所处的位置和所属河流、水系，勾绘汇水面积。 1 1，2 2，收集与本桥位相关的水文、气象资料。，收集与本桥位相关的水文、气象资料。 （1 1）水文站的多年连续或不连续流量系列。）水文站的多年连续或不连续流量系列。 （2 2）水位站的多年连续或不连续水位系列。）水位站的多年连续或不连续水位系列。 （3 3）水文站多年使用的基本水文参数，如：糙率、比降、流速。）水文站多年使用的基本水文参数，如：糙率、比降、流速。
8、 （4 4）桥位上游是否有水坝，若有，其设计、较核频率各是）桥位上游是否有水坝，若有，其设计、较核频率各是 多少、多少、与桥梁设计同频率与桥梁设计同频率的放流情况如何。的放流情况如何。 （5 5）桥位附近是否有与已知水文站相关的其它水文站。）桥位附近是否有与已知水文站相关的其它水文站。 该水文站的水文系列如何。该水文站的水文系列如何。 （6 6）调查、搜集历史洪水情况（年份、流量、水位）。）调查、搜集历史洪水情况（年份、流量、水位）。 （7 7）收集所处地区的有关风、雨、流冰、气温等气象资料。）收集所处地区的有关风、雨、流冰、气温等气象资料。 2 2，水文观测资料的收集、整理和插补延长，水文观
9、测资料的收集、整理和插补延长 1 1） 调查法：通过调查、走访河流两岸附近居民，通过他们对历史洪水的记忆调查法：通过调查、走访河流两岸附近居民，通过他们对历史洪水的记忆 对已有的水文系列进行插补和延长。对已有的水文系列进行插补和延长。 2 2）考证法：通过文献、历史记载、碑刻、民间传说等对已有的水文系列进）考证法：通过文献、历史记载、碑刻、民间传说等对已有的水文系列进 行插补和延长。行插补和延长。 3 3）两系列的相关分析法：若）两系列的相关分析法：若分析站分析站水文系列较短，而同一流域内或相近的另水文系列较短，而同一流域内或相近的另 系列水文系列较长，则可将该站作为系列水文系列较长，则可将该
10、站作为参证站参证站，将两站的水文系列，将两站的水文系列 通过回归分析的方法得到相关方程，再通过相关方程对较短的通过回归分析的方法得到相关方程，再通过相关方程对较短的 分析站分析站水文系列进行插补和延长，从而得到更长的水文系列。水文系列进行插补和延长，从而得到更长的水文系列。 4 4）流域面积比拟法：当上、下游水文站与测站流域面积相差不超过）流域面积比拟法：当上、下游水文站与测站流域面积相差不超过1010可可 直接引用。如较大但不超过直接引用。如较大但不超过2020可按下式计算：可按下式计算： Q Q1 1=(F=(F1 1/F/F2 2) ) Q Q2 2 5 5）水位、流量关系曲线法：当上、
11、下游水文站间无支流汇入，两站）水位、流量关系曲线法：当上、下游水文站间无支流汇入，两站 相同年的最大洪峰流量大致成比例，则可通过两站资料用相同年的最大洪峰流量大致成比例，则可通过两站资料用 如下函数进行插补和延长。如下函数进行插补和延长。 Q=fQ=f（QQ） H= fH= f（HH） Q= fQ= f（ HH） 6 6）过程线叠加法：利用两支流洪水过程线叠加得到合流后桥位处的过程线叠加法：利用两支流洪水过程线叠加得到合流后桥位处的 设计流量。设计流量。 示例示例 1 1， 两系列的相关分析法算例：两系列的相关分析法算例：例：某河有甲、乙两相邻水文站，甲站例：某河有甲、乙两相邻水文站，甲站(
12、(参证站参证站: :流量流量X)X)有有2424年观测资料，年观测资料， 乙站乙站 ( (分析站分析站: :流量流量Y)Y)有有1414年，试应用甲站资料延长乙站资料，两站年，试应用甲站资料延长乙站资料，两站 资料如下表。资料如下表。 序号序号年代年代流量流量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 25151617061704.204.2017.6417.64（39853985）（3.863.86）（15.1315.1
13、3）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 75656166016601.131.131.281.28（11441144）（1.121.12）（1.251.25
14、）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）0.120.1212126161184518451.261.261.581.581.691.692.8
15、62.8612761276（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）0.290.2915156464176017601.201.201.441.441.621.622.622.6210001000（0.980.98）（0.960.96）2.062.06161665652073207
16、31.411.411.991.991.901.903.613.6114001400（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）1.431.4319196868192019201.311.311.721.721.761.763.103.1016101610（1.571.57）（2.
17、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）1.041.04232372724074070.280.280.080.080.370.37.01
18、4.014350350（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水文系列回归分析计算表水文系列回归分析计算表（1 1）, ,回归分析方程式：回归分析方程式： Y-Y=Y-Y=gsy y/ /sx x(X(X-X)-X) 两系列近两系列近1414年平均流量年平
19、均流量 ：Y Y786786， X X10921092 （2 2）, ,经计算得经计算得: : 均方差均方差: : sy y=416 =416 sx x=629=629 相关系数相关系数 g=0.960.96 相关系数机误相关系数机误 E Eg0.0140.014（3 3），判断相关程度：），判断相关程度： 4 4E Eg=4 40.0140.0140.056 0.056 g0.960.96 4 4E Eg 相关良好相关良好（4 4），根据以上），根据以上回归分析方程式及相应各参数得到以下方程式：回归分析方程式及相应各参数得到以下方程式： Y Y7867860.960.964164166296
20、29（X X10921092） 整理得整理得: : Y= Y= 0.63X+98.040.63X+98.04 ( (本题为直线相关）本题为直线相关） 其中自变量其中自变量 X X为为参证站参证站（流量流量x x）系列流量）系列流量; ;y y为为分析站分析站（流量流量y y） 系列流量。上表括号内系列流量。上表括号内（流量流量y y）为插补后分析站流量）为插补后分析站流量y y的系的系 列流量列流量, ,插补延长所得资料不宜用于第三站，可能引起较大误差插补延长所得资料不宜用于第三站，可能引起较大误差。 方程：方程：Y=0.63Y=0.63x x+98.04+98.04* * * * * *40
21、0400800800120012001600160020002000240024002800280032003200360036004000400044004400 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 关关 分分 析析 方方 程程 图图 像像参参 证证 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 ) )。水位、流量关系曲线水
22、位、流量关系曲线分分析析站站流流量量和和水水位位参证站流量和水位参证站流量和水位Q H QHQ=Q=f(Hf(H ) )示例示例 2,水位、流量关系曲线法示例：水位、流量关系曲线法示例：水位、流量关系曲线法就是利用两系列的水位、流量对应关系曲线水位、流量关系曲线法就是利用两系列的水位、流量对应关系曲线,直接对分直接对分析站系列流量进行插补和延长，如下图：析站系列流量进行插补和延长，如下图： 示例示例 3 3，过程线叠加法：过程线叠加法： 当两支流上有较长的观测系列，合流后实测资料系列短，则可利用两只流当两支流上有较长的观测系列，合流后实测资料系列短，则可利用两只流 过程线叠加法，插补延长合流后
23、的流量，洪水传播时间按下式计算：过程线叠加法，插补延长合流后的流量，洪水传播时间按下式计算： t = L/Vt = L/VS S 其中：其中：L-L-洪水传播距离洪水传播距离(m)(m) V VS S洪水传播速度洪水传播速度( (m/sm/s) ) ，根据实测资料选其出现次数最多者，根据实测资料选其出现次数最多者桥位桥位支流支流1支流支流2支流支流1支流支流2洪水传播时间洪水传播时间 t t流流量量Q Q1111Q Q2121Q Q2222Q Q1212Q Q1313,Q,Q2323试比较：试比较：Q Q1111+Q+Q2121,Q,Q1212+Q+Q2222,Q,Q1313+Q+Q2323组
24、合结果的大小组合结果的大小合合流流t t1t t2( (二二) )，历史洪水情况的调查、考证和排序：，历史洪水情况的调查、考证和排序： 1 1，历史洪水的调查与流量计算（与形态断面法相同），历史洪水的调查与流量计算（与形态断面法相同） 1 1），调查河段的选择原则），调查河段的选择原则 （1 1），最好靠近所选断面附近），最好靠近所选断面附近 （2 2），选择有居民、易于指认洪痕的河段），选择有居民、易于指认洪痕的河段 （3 3），所选河段顺直，断面规整，），所选河段顺直，断面规整，基线与桥位间无支流汇入基线与桥位间无支流汇入 2 2），洪水发生年份的调查及方法），洪水发生年份的调查及方法 （
25、1 1），联系历史以便确认记忆），联系历史以便确认记忆 （2 2），引导群众以民间事件为突破点恢复当年的记忆），引导群众以民间事件为突破点恢复当年的记忆 （3 3），由民谚、刻字、碑文、报刊、历史文献、日记查得），由民谚、刻字、碑文、报刊、历史文献、日记查得 3) 3) ，指认并确定洪痕，指认并确定洪痕 2 2，历史洪水分析，历史洪水分析 1 1），洪水大、小的判断。其方法主要如下：），洪水大、小的判断。其方法主要如下： （1),1),根据洪水淹没深度来判断根据洪水淹没深度来判断 （2 2）根据建筑物破坏程度来判断）根据建筑物破坏程度来判断 （3 3）从诗文、叙事来判断）从诗文、叙事来判断 （
26、4 4）根据受灾范围、河流决口、漫溢的上下游位置来判断）根据受灾范围、河流决口、漫溢的上下游位置来判断 3 3，历史历史洪水的排位洪水的排位 历史洪水的顺位，应充分利用文献记载，将调查、考证和实测历史洪水的顺位，应充分利用文献记载，将调查、考证和实测 到的大洪水分别置于不同历史时期去考察。首位（或前几位）应根到的大洪水分别置于不同历史时期去考察。首位（或前几位）应根 据调查期和考证期综合排列。据调查期和考证期综合排列。 例：例： 某站某站3636年实测水文资料年实测水文资料(1935-1974)(1935-1974)，实测期实测期最大洪峰流量最大洪峰流量 9700m 9700m /s(/s(1
27、9741974年）。在近百年年）。在近百年调查期调查期中中 , ,大于大于19741974年的历史洪水年的历史洪水 有两次，分别为有两次，分别为36000m36000m /s/s（18671867年），年），31000m31000m /s/s（19211921年）；自文年）；自文 献上献上考证考证得知的特大洪水尚有得知的特大洪水尚有43000m43000m /s/s（15831583年），且有自年），且有自14001400年年 19741974年的年的574574年间，与年间，与18671867年大、小相当的洪水还发生过年大、小相当的洪水还发生过5 5次（分次（分 别为别为14161416、1
28、5831583、16931693、17701770、18521852年）年） 。能够确定大于。能够确定大于18671867年洪年洪 水的有三次，大于或相当于水的有三次，大于或相当于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年、年、 17061706年、年、17241724年三次。年三次。15831583年之前是否还有更大的洪水无从考证。年之前是否还有更大的洪水无从考证。 在对以上各流量进行排序时需注意以下几方面问题在对以上各流量进行排序时需注意以下几方面问题 （1 1），三个期限，即：），三个期限，即：实测期、调查期、考证期实测期、调查期、考证期。
29、（2 2），同一年份（流量）在不同系列中排号），同一年份（流量）在不同系列中排号 （3 3），同一年份（流量）在不同系列中排号哪个更合理。），同一年份（流量）在不同系列中排号哪个更合理。 （4 4），发生洪水的特征年），发生洪水的特征年: 1583: 1583、1867 1867 、1921 1921 、19741974年。年。 1 1，场次洪水次序和所处期限，场次洪水次序和所处期限 期限期限 时间时间 最大流量最大流量 1 1，实测期实测期 3636年年(1935-1974) 29700m(1935-1974) 29700m /s/s 2, 2, 调查期调查期 108108年年(1974(1
30、97418671867） 36000m36000m /s /s （18671867年）年） 31000m31000m /s /s （19211921年）年） 29700m29700m /s /s （19741974年）年） 3 3，考证考证期期 574574年年( (1974197414001400） 43000m43000m /s /s （15831583年）年） 其中：与其中：与18671867年大小相当的洪水还发生过年大小相当的洪水还发生过 5 5 次，分别为：次，分别为： 14161416、15831583、16931693、17701770、18521852年年 ， 能够确定大于能够
31、确定大于18671867年洪水的有年洪水的有 3 3 次。次。 相当于相当于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。 2,2, 排序结果如下排序结果如下： （1 1）, , 19741974年洪水：年洪水：实测实测3636年系列中年系列中2970029700 m m /s(1974/s(1974年）虽排序第一年）虽排序第一, ,但因系但因系 列过短已无意义。在列过短已无意义。在108108年的调查期内排第三位年的调查期内排第三位( (第一位第一位18671867年，第二位年，第二位 1
32、9211921年，第三位年，第三位19741974年）。年）。 （2 2）,1867,1867年洪水：理应是自年洪水：理应是自18671867年年19741974年这年这108108年的第一位，但通过文献考证年的第一位，但通过文献考证 知：自知：自14001400年年19741974年的年的574574年中，相当于年中，相当于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年系列中应排在第年系列中应排在第4 46 6位。位。 （3 3），），19211921年洪水；根据文献考证，在年洪水；根据文献考证，在
33、574574年中大于或相当于它的除以上年中大于或相当于它的除以上6 6次外尚次外尚 有有14271427、17061706、17241724年年3 3次共次共9 9次，由于本次洪水灾情小于次，由于本次洪水灾情小于18671867年，文献记年，文献记 载可能会有遗漏，尽管本次洪水同处于考证期和调查期之内，考虑到本次载可能会有遗漏，尽管本次洪水同处于考证期和调查期之内，考虑到本次 洪水相对较小洪水相对较小, ,和所在系列的相对可靠程度，因此，它的顺位可在调查期和所在系列的相对可靠程度，因此，它的顺位可在调查期 中（中（18761876年年19741974年）排位，即：年）排位，即：108108年中
34、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年这年这574574年中，没有超过它的洪水发生，因此年中，没有超过它的洪水发生，因此 15831583年的洪水在年的洪水在574574年中排第一位，再长时间无法考证。年中排第一位，再长时间无法考证。 各年流量对应频率排列表各年流量对应频率排列表 年份年份19741974192119211867186715831583 频率频率 3/1093/109 2/1092/109 4/575 4/575 1/5751/575各频率对应的流量根据形态断面
35、法计算，最终设计流量需论证确定各频率对应的流量根据形态断面法计算，最终设计流量需论证确定 第三节第三节 有水文系列设计流量计算方法有水文系列设计流量计算方法 例例 ： 某桥位附近有水文站，能搜集到某桥位附近有水文站，能搜集到2020年连续的流量观测资料，通过洪水年连续的流量观测资料，通过洪水 文献考证知，从文献考证知，从17841784年至年至19821982年期间，曾有年期间，曾有8 8年发生过较大洪水。年发生过较大洪水。 其中：其中：18801880年、年、19481948年和年和19551955年能调查到历史洪水位，可推算得洪水流年能调查到历史洪水位，可推算得洪水流 量；量；197519
36、75年在实测期内，有实测资料；其余年在实测期内，有实测资料；其余4 4年未能获得流量资料，只知年未能获得流量资料，只知 17841784年洪水大于年洪水大于18801880年，另年，另3 3年洪水均小于年洪水均小于19481948年，试求洪水流量年，试求洪水流量Q Q1%1%。 关键词：考证期、关键词：考证期、调查期、调查期、实测期、实测期、经验频率、经验频率曲线、经验频率、经验频率曲线、理论频率曲线理论频率曲线 重点参数和公式：重点参数和公式：Q Q、C CV V、C CS S、 P P 曲线和公式曲线和公式 Q QP%P% = Q(1+ = Q(1+ P PC CV V) ) 解：解： 1
37、 1，经验频率分析方法：，经验频率分析方法： （1 1），第一种方法：可分为），第一种方法：可分为3 3个独立系列：个独立系列： 1),1),考证期（考证期（17841784年年19821982年）年）N N2 2为为199199年，年，17841784年洪水频率为：年洪水频率为： P P1 1/(N+1)= 1/200 = 0.5%/(N+1)= 1/200 = 0.5%； ( (用公式（用公式（1 1）计算）计算） 2),2),调查期（调查期（18801880年年19821982年）年）N N1 1为为103103年，包括年，包括18801880年、年、19481948年、年、 19551
38、955年和年和19751975年（在实测期内）年（在实测期内）4 4个特大值。频率分别为：个特大值。频率分别为： P= P=M M/(103+1),/(103+1),M M取取1 1、2 2、3 3、4 4。 ( (用公式（用公式（1 1）计算）计算） 3),3),实测期（实测期（19631963年年19821982年）年）n n为为2020年，频率为：年，频率为： P=m/(n+1),mP=m/(n+1),m取取1 1、2 2、3 3、2020，其中，其中19751975年为特大年为特大 洪水，则洪水，则L=1L=1。 （2 2），）， 第二种方法：在考证期内第二种方法：在考证期内19919
39、9年中各流量统一排位：年中各流量统一排位：实测系列外特大值实测系列外特大值经验频率：经验频率：P PM/(N+1) M/(N+1) （1 1）实测系列内其它项实测系列内其它项经验频率：经验频率：Pm=P + (1-P)Pm=P + (1-P) (m-L)/(n-L+1) (m-L)/(n-L+1) （2 2） 考证期：考证期：N N199199年，年，,M,M=1,1784=1,1784年的流量年的流量, , 调查期调查期: n =103: n =103年，年，a a1 14 4，包括，包括18801880年、年、19481948年、年、19551955年和年和19751975年年 的特大洪水
40、。的特大洪水。L1L11 1，即，即19751975年洪水。年洪水。 实测期：实测期：n=20n=20年，包括特大值年，包括特大值19751975年流量，应在调查期内按特大值年流量，应在调查期内按特大值 排位。水文站观测资料只有排位。水文站观测资料只有2020年，年限较短，代表性不强，年，年限较短，代表性不强， 采用第二种方法的计算结果。采用第二种方法的计算结果。 ( (用公式（用公式（2 2）计算）计算） 1 19 95 55 51 19 97 75 51 19 94 48 81 18 88 80 01 17 78 84 4a a2 2=1=1a a1 1=4=41 19 96 63 3实测
41、期实测期n = 20n = 20调查期调查期N N1 1=103=103考证期考证期N N2 2=199=199L=1L=1按年份顺序排列按年份顺序排列按流量大小排列按流量大小排列经验频率经验频率 P P（）（）经验频率经验频率 P P（）（）方法二方法二经验频率经验频率 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)方法一方法一178417843800380017841784380038000.500.500.500.500.50.5188018803800380018801880380038001.001.000.960.961.00
42、1.001.01.0194819483350335019551955355035501.921.921.961.962.02.0195519553350335019751975347034702.882.884.764.762.922.922.92.9196319632570257019481948335033503.853.853.883.883.93.9196419643025302519641964302530259.529.528.698.698.78.71965196517501750197019702805280514.2914.2913.4913.4913.513.5196619
43、6616001600196319632570257019.0519.0518.3018.3018.318.31967196714901490196819682270227023.8123.8123.1023.1023.123.11968196822702270197419741960196028.5728.5727.9127.9127.927.91969196912801280197919791840184033.3333.3332.7232.7232.732.71970197028502850196519651750175038.1038.1037.5237.5237.537.5经经 验验
44、频频 率率 计计 算算 表表1971197116801680197219721710171042.8642.8642.3342.3342.342.31972197217101710197119711680168047.6247.6247.1347.1347.147.11973197315801580196619661600160052.3852.3851.9451.9451.951.91974197419601960197319731580158057.1457.1456.7556.7556.756.71975197534703470197819781550155061.9061.9061.5
45、561.5561.661.61976197611001100198119811510151066.6766.6766.3666.3666.466.41977197713101310196719671490149071.4371.4371.1671.1671.271.21978197815501550198219821460146076.1976.1975.9775.9776.076.01979197918401840197719771310131080.9580.9580.8780.8780.880.819801980840840196919691280128085.7185.7185.588
46、5.5885.685.61981198115101510197619761100110090.4890.4890.9390.9390.490.419821982146014601980198084084095.2495.2495.1995.1995.295.2 2, 2, 点绘经验频率曲线：点绘经验频率曲线： 将经验频率点群点绘于海森几率格纸上，目估通过点群分布中心，将经验频率点群点绘于海森几率格纸上，目估通过点群分布中心， 并兼顾到特大值作曲线，得到经验频率曲线。并兼顾到特大值作曲线，得到经验频率曲线。3 3，适线中重点参数的求算：，适线中重点参数的求算： （1 1）, ,应用应用3 3点适
47、线法确定统计参数点适线法确定统计参数 Q Q、 C CV V和和 C CS S。 在经验频率在经验频率曲线上读曲线上读 P P5%,5%, P P50%,50%, P P95%95%所对应的流量得所对应的流量得 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=970 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）/ /
48、（31203120970970）0.2740.274 查表得：查表得：C CS S0.99 0.99 ，并知，当，并知，当C CS S0.990.99时，时，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 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
49、式：C CV V （ Q Q1 1Q Q3 3）/(Q/(Q3 3 1 1 Q Q1 1 3 3） 0.360.36 4 4，作理论频率曲线、适线、推求设计流量，作理论频率曲线、适线、推求设计流量（1 1），作理论频率曲线、适线：），作理论频率曲线、适线： 以以Q Q = 1857 = 1857 m m /s /s 、 C CV V 0.360.36、 C CS S0.99 0.99 选取选取P1%P1%、2 29595各频率各频率并查表得各对应的并查表得各对应的P P值，根据值，根据 P P 曲线公式：曲线公式： Q QP%P% = Q (1 + = Q (1 + P P C CV V) )
50、求得求得: : 作理论频率曲线作理论频率曲线: Q: QP%P% = 1857*(1 + 0.36 = 1857*(1 + 0.36P P ) ) 各各P%P%频率对应的流量频率对应的流量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 51010202050507575909095953.013.012.542.541.881.881.341.340.760.76-0.16-0.16-0.73-0.73-1.13-1.13-1.32-1.32K KP P2.082.081.911.911.681.681.
51、481.481.271.270.940.940.740.740.590.590.520.52Q QP P3863386335473547312031202748274823582358174617461374137410961096966966 将各频率将各频率P%P%和对应的流量和对应的流量QP%QP%点绘于点绘于海森几率格纸上，海森几率格纸上， 检测理论曲线和经验曲线的符合状况，若符合很好，检测理论曲线和经验曲线的符合状况，若符合很好， 则该理论曲线即为所求，否则调整则该理论曲线即为所求，否则调整CVCV值值后重复以上过程重新适线，后重复以上过程重新适线， 直至两线符合很好为止，再利用最终
52、的理论曲线参数再推求设计流量。直至两线符合很好为止，再利用最终的理论曲线参数再推求设计流量。 （2 2），），推求设计流量：推求设计流量： 利用利用P P 曲线公式并查各表得设计频率曲线公式并查各表得设计频率1 1, ,计算可得设计流量计算可得设计流量Q1Q1, ,即：即： Q1Q1Q(1 + Q(1 + 1 1CV)=3863 CV)=3863 m m /s/s 经验频率计算及经验频率曲线、理论频率曲线见下图经验频率计算及经验频率曲线、理论频率曲线见下图 经验频率曲线经验频率曲线理论频率曲线理论频率曲线 10001000 2000 20003000300040004000 50005000
53、60006000 7000 7000 8000 8000 1 15 5 10102020 3030 40 40 5050 6060 7070808090909595100(%100(%) ). . . . . . . . . . . . . . . 关于关于理论理论频率曲线频率曲线 我国长期以来采用皮尔逊我国长期以来采用皮尔逊型曲线（型曲线（P P 型曲线）作为洪水特征的频率曲线，型曲线）作为洪水特征的频率曲线，它是一种概括性较强，适应性较大的频率分布线型。由于我国幅员辽阔，它是一种概括性较强，适应性较大的频率分布线型。由于我国幅员辽阔，水文条件复杂，流域特征各异，洪峰流量多变，且呈随即变化规
54、律，所以，水文条件复杂，流域特征各异，洪峰流量多变，且呈随即变化规律，所以，如采用单一统一频率分布线型来描述各地资料出现的各种情况，还不够完善，如采用单一统一频率分布线型来描述各地资料出现的各种情况，还不够完善，因此，在特殊情况下可以采用与经验频率点据相配和较好的其它线型。如：因此，在特殊情况下可以采用与经验频率点据相配和较好的其它线型。如：克里茨基与闵凯里曲线（简称克里茨基与闵凯里曲线（简称K-K-M M曲线）和耿贝尔曲线。这些理论曲线都已经曲线）和耿贝尔曲线。这些理论曲线都已经有相关的参数表，可在工作中随时查阅。有相关的参数表，可在工作中随时查阅。 1 1，皮尔逊，皮尔逊型曲线型曲线 基本
55、方程：基本方程：Y=YY=Y0 0(1+x/a)(a/d)*(1+x/a)(a/d)*e(-x/de(-x/d) ) 统计学方程：统计学方程： Q QP%P% = Q(1+ = Q(1+ P PC CV V) ) 2 2，K-MK-M曲线曲线 基本方程：基本方程：f(xf(x)=)=f(z)(dz/dxf(z)(dz/dx) ) 3 3，耿贝尔曲线耿贝尔曲线 基本方程：基本方程：y = -ln-ln(1-P)y = -ln-ln(1-P) 统计学方程统计学方程:X=x+:X=x+pnpnsx x 说明说明: :（1 1），），严格说，严格说， P P 型曲线只有在型曲线只有在C CS S22才
56、能应用，但在实际工作中，才能应用，但在实际工作中， C CS S很难确定，一般是借助经验频率曲线位置来估定，不深究上很难确定，一般是借助经验频率曲线位置来估定，不深究上 述情况。述情况。 （2 2），耿贝尔曲线较简单，在我国交通部），耿贝尔曲线较简单，在我国交通部海洋水文海洋水文中规定推算潮中规定推算潮 水位应予应用。水位应予应用。第四节第四节 形态断面法推求设计流量形态断面法推求设计流量( (无观测资料）无观测资料） 一一 ，形态断面位置的选择，形态断面位置的选择 1 1），河道顺直，），河道顺直， 2 2）滩、槽力求分明，）滩、槽力求分明， 3 3）形态断面与桥位间）形态断面与桥位间 无支
57、流汇入，无支流汇入，4 4）河槽中无岛与沙洲）河槽中无岛与沙洲 ， 5 5）形态断面的位置尽量）形态断面的位置尽量 便于洪水点的指认和测量便于洪水点的指认和测量二二 ，洪水调查及洪水位测量，洪水调查及洪水位测量 1 1），场次洪水的调查），场次洪水的调查 ： 方法与前述相同，但须在指认地现场钉桩、编号、方法与前述相同，但须在指认地现场钉桩、编号、 口述记录，调查时应有第三者确认签字。口述记录，调查时应有第三者确认签字。 2 2），洪水位的测量：要从水准点引测通过中间转点直至调查指认的各洪水），洪水位的测量：要从水准点引测通过中间转点直至调查指认的各洪水 位点，并回测闭合到水准点。位点，并回测闭
58、合到水准点。 3 3），通过被调查人口述的时间或年龄确定对应场次洪水的对应频率，并须注意），通过被调查人口述的时间或年龄确定对应场次洪水的对应频率，并须注意 该场次洪水的实际频率与此人实际年纪的关系。该场次洪水的实际频率与此人实际年纪的关系。三，洪水（水面）比降的调查和测量：三，洪水（水面）比降的调查和测量： 1)1)，洪水比降是指沿河流某岸调查同一场次洪水所得到的多个洪水位点，再通，洪水比降是指沿河流某岸调查同一场次洪水所得到的多个洪水位点，再通 过测量（方法同洪水位测量）得到各点标高，将其投影至中泓轴线上，点过测量（方法同洪水位测量）得到各点标高，将其投影至中泓轴线上，点 绘在坐标纸上（纵
59、：洪水点标高，横：轴线上各点投影距离）再计算确定绘在坐标纸上（纵：洪水点标高，横：轴线上各点投影距离）再计算确定 洪水比降洪水比降 i i值。值。 2 2），现有河流水面比降的测量方法：），现有河流水面比降的测量方法： 沿现有河流水面按沿现有河流水面按水文勘测规范水文勘测规范有关规定，在桥位上、下游事先有关规定，在桥位上、下游事先 布点，各点一人，每人一个木桩。先将木桩打入土中但不能打到与水布点，各点一人，每人一个木桩。先将木桩打入土中但不能打到与水 面平面平 。 看信号，所有人同时将木桩打至桩顶与水面平齐。看信号，所有人同时将木桩打至桩顶与水面平齐。 测量各桩顶标高、点绘各点、推求水面比降，
60、用以代替洪水比降。测量各桩顶标高、点绘各点、推求水面比降，用以代替洪水比降。被调查人被调查人年年 龄龄职职 业业居居 住住 地地其它被调查人其它被调查人胡胡 车车 60 放羊官放羊官巴离村巴离村 胡胡 优优记述：记述： 我是当地生人，今年我是当地生人，今年60岁，一直生活在这里。我记得我岁，一直生活在这里。我记得我21岁那年蛤蟆河发大水，水很大，我很害怕，水面在这儿也岁那年蛤蟆河发大水，水很大，我很害怕，水面在这儿也到我腰这麽深（就地量测：到我腰这麽深（就地量测：1.1米），我记得那年老王家狗剩米），我记得那年老王家狗剩取的媳妇，但大水两天就退了。这场水还不是最大的，我取的媳妇，但大水两天就退
61、了。这场水还不是最大的，我48岁那年水更大，大水到我家房檐了，全村的人都跑后山上去岁那年水更大，大水到我家房檐了，全村的人都跑后山上去了，我可以领你们到河边的山坡再看，这里水深有了，我可以领你们到河边的山坡再看，这里水深有1.3米。我米。我一生就遇上这两场大洪水，但我听老一辈人说民国初还发生一生就遇上这两场大洪水，但我听老一辈人说民国初还发生过一场洪水，听它们讲的情景要比这两次洪水大得多，听说过一场洪水，听它们讲的情景要比这两次洪水大得多，听说那次洪水后这个村子房子全没了，人也死了那次洪水后这个村子房子全没了，人也死了200多。多。证明人：它说后两次的我也经历了，民国初还发生过的那场证明人：它
62、说后两次的我也经历了，民国初还发生过的那场洪水我听说也是这样。洪水我听说也是这样。结论：结论：被调查人记忆清晰，且有其它事实佐证，旁证也被调查人记忆清晰，且有其它事实佐证，旁证也证实事实准确。证实事实准确。调查人调查人 张张 三三 证明人证明人 李李 四四洪洪 水水 调调 查查 表表洪水编号：洪洪水编号：洪1调查时间：调查时间：99.6.5四，形态断面法洪水点勘测过程示意图四，形态断面法洪水点勘测过程示意图水文基线断面水文基线断面桥位（顺桩断面）桥位（顺桩断面）。洪洪1洪洪2洪洪3洪洪4。线外水准点。线外水准点1。线外水准点。线外水准点2中泓轴线中泓轴线水准路线水准路线流向流向BMBM1 1B
63、MBM2 2转点转点+ 转点转点+ 转点转点+ +转点转点+转点转点河滩河滩m1 1河滩河滩m3 3边滩边滩m2 2边滩边滩m2 2主槽主槽m1 1按按水面比降水面比降从洪水点从洪水点推算至基线断面处的推算至基线断面处的调查洪水位调查洪水位。洪。洪4洪洪3洪洪2洪洪1桩号桩号河河底底标标高高洪水点在中泓线间距洪水点在中泓线间距各各洪洪水水位位标标高高水面比降计算图水面比降计算图某洪水位在基线处状况某洪水位在基线处状况m m为糙率系数为糙率系数 五，设计流量、设计水位的推求：五，设计流量、设计水位的推求： 有水文系列设计流量的推求方法是用观测资料直接推求系列平均有水文系列设计流量的推求方法是用观
64、测资料直接推求系列平均 流量流量 Q Q 和参数和参数 CvCv ， 然后再利用然后再利用PP公式公式 推求设计流量推求设计流量Q QP%P%。无水文系。无水文系 列时利用形态断面法推求设计流量。列时利用形态断面法推求设计流量。 形态断面法：形态断面法： 1 1） 将测得各洪水位推算至已测的形态断面内，推求对应将测得各洪水位推算至已测的形态断面内，推求对应 频率频率（P%)P%)下的流量下的流量 Q QP%P% 2 2），根据已知频率查表得），根据已知频率查表得P%P%值，并根据桥梁所在区域查阅有关资料值，并根据桥梁所在区域查阅有关资料 得到得到CvCv值，根据值，根据PP公式公式 Q QP%
65、P%= Q(1+ = Q(1+ P%P% CvCv) )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%对应对应1%1%值，根据已求得的平均流量值，根据已求得的平均流量 Q Q 值再通过值再通过 PP公公式式 Q Q1%1%= Q(1+ = Q(1+ 1%1% CvCv) )即可得到即可得到设计流量设计流量 Q Q1%1%。 4 4），将通过以上计算所得的每个流量（含经验公式法结果）一并通过论），将通过以上计算所得的每个流量（含经验公式法结果）一并通过论证确定最终设计流量证确定最终设计流量 5 5），将设计流量），将设计流量 Q Q1%1%放在形态断面内得到了形态
66、断面处水位放在形态断面内得到了形态断面处水位HH1%1% 6 6），将形态断面处水位），将形态断面处水位HH1%1% 通过洪水水面比降推算至桥位处的通过洪水水面比降推算至桥位处的设计水位设计水位 H H1%1% 六，六，形态断面法推求设计流量工作流程：形态断面法推求设计流量工作流程： 重点工作步骤：重点工作步骤：1 1，调查得到形态断面处某年洪水位，调查得到形态断面处某年洪水位 H H，并确定，并确定该年该年 洪水频率洪水频率 P P，测得，测得洪洪 水水面比降水水面比降 I I 2 2，将该洪水位，将该洪水位 H H将该洪水位通过洪水比降将该洪水位通过洪水比降I I推算至推算至 形态断面处，
67、得到形态断面处洪水位形态断面处，得到形态断面处洪水位H H1 1 H H1 1 H H I IL L，其余流程如下：，其余流程如下：已知已知形态断面处形态断面处H H1 1（对应）（对应）P P 根据河床面根据河床面 选择滩、槽选择滩、槽糙率系数糙率系数M M根据形态断面根据形态断面上计算该上计算该H H1 1、糙率系数糙率系数M M利用水利学利用水利学原理计算原理计算P P对应对应流量流量Q QP P根据已求得根据已求得的流量的流量Q QP P、区域区域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根据平均流量根据平均流量Q Q、查表得、查表得1 1再根据再根据P P公式推求
68、公式推求Q Q1%1%将将Q Q1%1%重置于重置于形态断面上，并计算该流量形态断面上，并计算该流量对应的水位对应的水位H H，将该，将该H H推算至桥位处得推算至桥位处得H HQ Q七，流量观测资料缺乏时洪峰流量的推求七，流量观测资料缺乏时洪峰流量的推求 (1),(1),根据调查历史洪水资料推求设计流量根据调查历史洪水资料推求设计流量 若调查历史洪水若调查历史洪水 Q Q1 1和和Q Q2 2 根据根据皮尔逊皮尔逊型曲线型曲线（P )P )公式公式 ： Q Q1 1= Q(1+ = Q(1+ 1 1 CvCv) ) Q Q2 2 = Q(1+ = Q(1+ 2 2 CvCv) )得得 X X
69、Q Q1 1/Q/Q2 2 = Q(1+ = Q(1+ 1 1 CvCv)/ Q(1+ )/ Q(1+ 2 2 CvCv) 既既 X XK K1 1/K/K2 2 由此可得由此可得 Q QP P= =（K KP P/K/K2 2）Q Q2 2 其中其中K KP P/K/K2 2可查表获得。可查表获得。例：例： 根据调查历史洪水资料得两个洪水资料根据调查历史洪水资料得两个洪水资料, ,相相应应洪水重洪水重现现期分期分别别 为为2020年和年和8 8年，年， 相相应应流量分流量分别为别为 Q Q2020=150m=150m /s,Q/s,Q8 8=97=97m m /s/s，求，求设计设计 流量流
70、量 Q Q1%.1%. 根据以上公式得根据以上公式得 X XQ Q2020/Q/Q8 8 = =150150/97/971.55 1.55 查查有关表得有关表得 CvCv1.31.3 该值与桥位所在区域得该值与桥位所在区域得CvCv相符，再查本表得相符，再查本表得 K K100100/K/K8 8 = 2.58,= 2.58,所以由所以由 公式公式 ： Q Q1% 1% （K K100100/K/K8 8） Q Q8 8 即即 Q Q1% 1% 2.582.589797250m250m /s/s （2 2）根据地区洪水经验公式推求设计流量根据地区洪水经验公式推求设计流量 地区洪水经验公式较多，
71、所以要注意以下问题地区洪水经验公式较多，所以要注意以下问题: : 1), 1),什麽行业的公式，什麽行业的公式， 2 2）适用区域）适用区域 小小 结结 本章重点内容：本章重点内容： 一一，有水文观测资料时设计流量的推求，有水文观测资料时设计流量的推求 1 1，外业前准备工作，外业前准备工作 2 2，水文资料的调查、考证，水文资料的调查、考证 3 3，水文系列的插补和延长，水文系列的插补和延长 4 4，水文观测资料的搜集和整理，水文观测资料的搜集和整理 5 5，各场次洪水频率的确定和排位，各场次洪水频率的确定和排位 6 6，皮尔逊，皮尔逊型曲线和公式：型曲线和公式： Q QP%P%= = Q(
72、1+ Q(1+ P%P% C Cv v) )的应用的应用 7 7，曲线的点绘和适线方法，曲线的点绘和适线方法 8 8，利用水文观测资料和皮尔逊，利用水文观测资料和皮尔逊型曲线推求设计流量型曲线推求设计流量1.1. 二，无水文观测资料时，利用形态断面法推求设计流量二，无水文观测资料时，利用形态断面法推求设计流量 1 1，场次洪水水位、洪水比降的调查，场次洪水水位、洪水比降的调查 2 2，场次洪水对应频率的确定，场次洪水对应频率的确定 3 3，形态断面的选择和洪水比降的测量，形态断面的选择和洪水比降的测量 4 4，利用皮尔逊，利用皮尔逊型曲线和公式推求设计流量型曲线和公式推求设计流量 三，流量观测
73、资料缺乏时洪峰流量的推求三，流量观测资料缺乏时洪峰流量的推求 1 1，理论、经验公式的选择和利用，理论、经验公式的选择和利用 四，各种方法所得设计流量的综合论证和最终设计流量的确定四，各种方法所得设计流量的综合论证和最终设计流量的确定 第二章第二章 桥孔长度和桥孔布设桥孔长度和桥孔布设 第一节第一节 桥孔长度的确定桥孔长度的确定 一，概念：一，概念： 1 1，桥孔长度：沿着设计水位的水面线，两桥台前缘的水面长度，桥孔长度：沿着设计水位的水面线，两桥台前缘的水面长度 2 2，桥孔净长：桥孔长度扣除桥墩宽度后的长度，桥孔净长：桥孔长度扣除桥墩宽度后的长度 二，二，桥孔长度的计算及适用条件桥孔长度的
74、计算及适用条件 （一）（一）勘规勘规公式公式 1 1，河槽宽度公式：，河槽宽度公式： LjLj= = KqKqBcBc(Q(QP P/Q/QC C) ) 适用条件：开口、顺直微弯段及滩、槽可分的不稳定河段适用条件：开口、顺直微弯段及滩、槽可分的不稳定河段 重点参数：重点参数：河槽宽度河槽宽度 BcBc 2 2，单宽流量公式：，单宽流量公式： LjLj= Q= QP P/(/(q qc c) ) 其中：其中： q qc cQ QC C/B/BC C 适用条件：宽滩河段适用条件：宽滩河段 重点参数：重点参数：河槽平均单宽流量河槽平均单宽流量 q qc c（m m /s.m)/s.m) 3 3，基本
75、河宽公式，基本河宽公式 LjLj= = C CP PB B0 0 适用条件：滩、槽难分的不稳定河段适用条件：滩、槽难分的不稳定河段 重点参数：重点参数：B B0 0基本河槽宽度（公式计算）基本河槽宽度（公式计算）n n3 3 （二）参考方法（二）参考方法 1 1，供需面积法：，供需面积法： （1 1）所需过水面积）所需过水面积 S SX X 为为 S SX X= Q= QP P/(/( V VP P) ) 其中：其中： V VP P 设计流速，依河槽情况而定，一般取河槽平均流速。设计流速，依河槽情况而定，一般取河槽平均流速。 水流压缩系数水流压缩系数 （2 2）桥下供给面积）桥下供给面积 S
76、SG G 根据计算所需桥长在顺桩断面上两桥台所截取的累计根据计算所需桥长在顺桩断面上两桥台所截取的累计 面积差而得：面积差而得： S SG G S S2 2 S S1 1 。 （3 3）冲刷系数：）冲刷系数： P= SP= SX X/ S/ SG G S SX X 冲刷终止时桥下需要过水面积冲刷终止时桥下需要过水面积 S SG G 冲刷前桥下提供过水面积冲刷前桥下提供过水面积 该冲刷系数一般在该冲刷系数一般在 1.21.21.41.4之间之间 （4 4）桥位的布设）桥位的布设 桥下供给面积桥下供给面积 S SG G 应该扣除锥坡、桥墩所占的过水应该扣除锥坡、桥墩所占的过水 面积。面积。 桥位的
77、具体布设应根据河槽的滩、槽具体分布情况桥位的具体布设应根据河槽的滩、槽具体分布情况 据实布设，最后得到最终桥位，同时获得最终桥下据实布设，最后得到最终桥位，同时获得最终桥下 下供给面积下供给面积 S SG G 。 过水面积累计曲线过水面积累计曲线桥孔布设桥孔布设高高程程累累计计面面积积S S2 2S S1 1供给面积供给面积 S SG G = S = S2 2S S1 1桩号桩号设计水位设计水位供需面积法桥孔布设供需面积法桥孔布设S=S=f(Lf(L) )河槽河槽L1L1L2L2桥长桥长L L2 2 - L- L1 1 第二节第二节 桥面设计高程的确定桥面设计高程的确定 一，无通航河流桥面设计
78、高程的确定一，无通航河流桥面设计高程的确定 H Hmin min = H= Hs s + + h + h + h hj j + + h h0 0 其中：其中： H Hs s 为设计水位为设计水位 h h 为考虑壅水、浪高等因素为考虑壅水、浪高等因素 h hj j 为桥下净空安全值为桥下净空安全值 h h0 0 为桥梁上部结构建筑高度为桥梁上部结构建筑高度 1 1， 在计算浪高时风玫瑰图的使用：在计算浪高时风玫瑰图的使用： NWNW桥位桥位浪程浪程LNEWSNWSENESW风玫瑰图风玫瑰图 22.5河流河流风向（最大）风向（最大）SESE 2 2， 浪高、浪高、壅高、壅高、波浪侵袭高度示意图波浪
79、侵袭高度示意图 其中：其中：ZZ计算得，计算得， Z Z可取可取 Z/2Z/2 h h1 1h1h1浪高浪高h h2 2h2h2波浪侵袭高度波浪侵袭高度静水面静水面桥前最大壅水高桥前最大壅水高Z Z桥位桥位桥下壅水高桥下壅水高Z Z水面曲线水面曲线河岸或河堤河岸或河堤实际水面实际水面说明：说明： Z Z 一般取般取0.5 Z0.5 Z，但山区半山区可以取，但山区半山区可以取ZZ 说明：说明： （1 1）, , 应使用桥位所在风区的风玫瑰图。应使用桥位所在风区的风玫瑰图。 （2 2），应使用桥位所在风区的汛期风玫瑰图。），应使用桥位所在风区的汛期风玫瑰图。 二，通航河流桥面设计高程的确定二，通航
80、河流桥面设计高程的确定 H Hmin = min = HtnHtn + + HmHm + + h0h0 式中：式中： HtnHtn 设计最高通航水位设计最高通航水位 HmHm 通航净空高度通航净空高度 说明：说明：桥面设计高程除桥面设计高程除满足通航要求外，尚应满足泄洪满足通航要求外，尚应满足泄洪 要求。要求。桥面设计高程取两者大值。桥面设计高程取两者大值。 第三节第三节 墩、台冲刷计算墩、台冲刷计算 一，桥下一般冲刷计算一，桥下一般冲刷计算勘规勘规法法 1 1，非粘性土河床桥下一般冲刷计算后的最大水深，非粘性土河床桥下一般冲刷计算后的最大水深 H Hmaxmax （1 1），河槽部分），河槽
81、部分 64642 2 简化式简化式 （输砂平衡原理）（输砂平衡原理） 64641 1 修正式修正式 ( (动力平衡流速、冲止流速原理）动力平衡流速、冲止流速原理） （2 2） 河滩部分河滩部分 2 2，粘性土河床桥下一般冲刷计算，粘性土河床桥下一般冲刷计算 H Hmaxmax （1 1），河槽部分），河槽部分 （2 2） 河滩部分河滩部分 二，墩、台局部冲刷计算二，墩、台局部冲刷计算 ( (局部冲刷坑深度局部冲刷坑深度 HbHb) ) 1 1，非粘性土河床桥墩局部冲刷计算，非粘性土河床桥墩局部冲刷计算勘规勘规法法 65652 2 式式 65651 1 修正式修正式 2 2，粘性土河床桥墩局部冲
82、刷计算，粘性土河床桥墩局部冲刷计算勘规勘规法法 注意：注意：1 1），在进行桥下局部冲刷计算时，各计算式中的一般），在进行桥下局部冲刷计算时，各计算式中的一般 冲刷后冲刷后墩前行近流速墩前行近流速，应根据计算一般冲刷所采应根据计算一般冲刷所采 用的公式的形成原理用的公式的形成原理（输砂平衡原理：动力平衡（输砂平衡原理：动力平衡 流速、冲止流速原理等），流速、冲止流速原理等），选用对应的墩前行近选用对应的墩前行近 流速计算公式。流速计算公式。 2 2），要分清河床土质（粘性、非粘性土）、计算部位），要分清河床土质（粘性、非粘性土）、计算部位 （河槽、河滩）。（河槽、河滩）。 3 3），总冲刷深度
83、应包括河床自然演变冲刷、一般冲刷），总冲刷深度应包括河床自然演变冲刷、一般冲刷 和局部冲刷。和局部冲刷。 三，桥台最大冲刷深度（目前尚不成熟），可参照公路桥涵设计三，桥台最大冲刷深度（目前尚不成熟），可参照公路桥涵设计 手册桥位设计手册桥位设计一书计算。一书计算。公路工程水文勘测设计规公路工程水文勘测设计规 范条文说明第范条文说明第7.4.37.4.3条条。该。该手册手册称称 95951 1，95952 2， 和按冲刷系数和按冲刷系数P P等方法计算。等方法计算。 四，最低冲刷线标高确定：四，最低冲刷线标高确定： H = HP - H = HP - H Hmax- max- HbHb 第三章第
84、三章 导治工程导治工程 桥梁导治工程包括导流和治理两方面内容桥梁导治工程包括导流和治理两方面内容 一，导流工程一，导流工程 1 1，导流工程的主要作用：，导流工程的主要作用： 导流工程主要指修建导流堤、坝。导流堤、坝是桥渡工程的重要组导流工程主要指修建导流堤、坝。导流堤、坝是桥渡工程的重要组 成部分，其主要作用引导水流均匀、顺畅地通过桥孔。防治或减轻桥下成部分，其主要作用引导水流均匀、顺畅地通过桥孔。防治或减轻桥下 河床的不利变形，保护桥头河滩路堤和河岸免受洪水灾害，从而保护桥河床的不利变形，保护桥头河滩路堤和河岸免受洪水灾害，从而保护桥 渡的安全使用，保护桥渡附近的工、农业的正常生产。渡的安
85、全使用，保护桥渡附近的工、农业的正常生产。 2 2，导流工程的主要类型：，导流工程的主要类型： 导流堤、坝的主要类型有封闭式导流堤、非封闭式导流堤、犁形堤、导流堤、坝的主要类型有封闭式导流堤、非封闭式导流堤、犁形堤、 丁坝、顺坝等。丁坝、顺坝等。 3 3，导流工程设置的原则：，导流工程设置的原则： （1 1），满足使用要求），满足使用要求 （功能、安全）（功能、安全） （2 2），设置导流堤、坝不能成为压缩桥孔的理由和手段），设置导流堤、坝不能成为压缩桥孔的理由和手段 二，整治工程二，整治工程 整治工程主要指改河、改沟治理河道的工程，其目的是改善水流条整治工程主要指改河、改沟治理河道的工程，其
86、目的是改善水流条 件，使水流通畅，但在一般情况下应维持河沟的天然排水状态，不要轻件，使水流通畅，但在一般情况下应维持河沟的天然排水状态，不要轻 易改动，易改动，对输沙能力较强的河沟更不要轻易改沟。对输沙能力较强的河沟更不要轻易改沟。 三，导流堤的布设三，导流堤的布设 1 1，山区河流，山区河流 山区河流峡谷段一般无河滩，桥孔原则上满布全河，无需设置山区河流峡谷段一般无河滩，桥孔原则上满布全河，无需设置 导流堤，山区河流开阔段，河流一般一侧或两侧有较开阔的台地，导流堤，山区河流开阔段，河流一般一侧或两侧有较开阔的台地， 桥头深入河滩，或桥址上游有支汊汇入，水流紊乱或水流急剧扩桥头深入河滩，或桥址
87、上游有支汊汇入，水流紊乱或水流急剧扩 散，应视水流方向、地质条件设置导流堤。散，应视水流方向、地质条件设置导流堤。 2 2，平原河流，平原河流 平原河流游荡性河段宜布设平原河流游荡性河段宜布设封闭式导流堤，可以稳定河段，封闭式导流堤，可以稳定河段， 约束水流。其它各类河段可按河滩被压缩部分的流量与总流量约束水流。其它各类河段可按河滩被压缩部分的流量与总流量 的比例来确定。一般情况下可遵循以下原则确定：的比例来确定。一般情况下可遵循以下原则确定： 若河滩被压缩部分的流量单侧河滩大于总设计流量的若河滩被压缩部分的流量单侧河滩大于总设计流量的1515， 双测河滩大于双测河滩大于2020，则应考虑布设
88、非封闭式导流堤或犁形堤。，则应考虑布设非封闭式导流堤或犁形堤。 若河滩被压缩部分的流量较小，且水流稳定，流速小于若河滩被压缩部分的流量较小，且水流稳定，流速小于1M1M/S,/S, 地形上也无需修建地形上也无需修建导流堤时，可利用桥头锥坡导流，不再布设导流堤时，可利用桥头锥坡导流，不再布设 导流堤。导流堤。 3 3，导流堤的形状和尺寸，导流堤的形状和尺寸 （1 1）封闭式导流堤）封闭式导流堤 封闭式导流堤的平面布设应结合桥址地形及集中股流的分封闭式导流堤的平面布设应结合桥址地形及集中股流的分 布情况，以将全部洪水洪水导入桥孔为原则，山区桥址三角回布情况，以将全部洪水洪水导入桥孔为原则，山区桥址
89、三角回 流区，可自桥台前墙至岸坎设置与主流方向平顺的封闭式导流堤。流区，可自桥台前墙至岸坎设置与主流方向平顺的封闭式导流堤。 2），多汊河道），多汊河道封闭式导流堤的设置形式封闭式导流堤的设置形式路线路线摆动边线摆动边线摆动边线摆动边线河河流流封闭式导流堤封闭式导流堤封闭式导流堤封闭式导流堤主主 股股 流流河河股股流流次次次次股股流流R RR/3R/31.5R1.5R30454560603030R/2R/2R R流流 向向河岸河岸河岸河岸导流堤导流堤导流堤导流堤（2）非封闭式导流堤的设置形式）非封闭式导流堤的设置形式平原宽滩性河流应在两侧河滩上设置非封闭式导流堤，其形式如下平原宽滩性河流应在两
90、侧河滩上设置非封闭式导流堤，其形式如下120120桥头引道桥头引道 河滩河滩边滩边滩主槽主槽边滩边滩河滩河滩河槽河槽设计水位设计水位平槽水位平槽水位第四章第四章 桥涵水文术语及桥涵水文术语及规范规范用语用语 河床横断面图河床横断面图 一，桥涵水文计算和设计的重要术语和关键要素：一，桥涵水文计算和设计的重要术语和关键要素： (1),(1),河床断面的有关术语：河床断面的有关术语： 1 1）主槽、河槽、边滩、河滩。）主槽、河槽、边滩、河滩。 （2 2） 水文计算中的有关术语水文计算中的有关术语: : 1) , 1) , 设计流量设计流量Q QP P, 2) , , 2) , 设计水位设计水位HPH
91、P、“计算水位计算水位”、洪水比降，、洪水比降， 3 3），设计流速），设计流速 4 4），平槽水位），平槽水位 5 5），断面平均水深，），断面平均水深， 6 6），断面平均流速，），断面平均流速， 7 7），冲刷系数），冲刷系数 8 8），河槽宽度），河槽宽度 9 9），桥前壅水高度，），桥前壅水高度， 1010），壅高、浪高、浪程、波浪爬高、风玫瑰图，），壅高、浪高、浪程、波浪爬高、风玫瑰图， 1111），局部冲刷坑深度，），局部冲刷坑深度，1212），一般冲刷后的最大水深，），一般冲刷后的最大水深， 1313），河槽总冲刷深度），河槽总冲刷深度 ， 目前，我国河流的堤坝防洪标准除较大的
92、城市可能达到目前，我国河流的堤坝防洪标准除较大的城市可能达到 1 1外，外， 野外河堤防洪标准一般都达不到野外河堤防洪标准一般都达不到 1 1，多数在，多数在 1/30 1/30 1/20 1/20之之 间，不能满足我国现行公路、桥梁间，不能满足我国现行公路、桥梁设计规范设计规范防洪标准。防洪标准。 ， 河堤的安全高度河堤的安全高度 h h 一般是不能占用的，它至少包括河堤本身的一般是不能占用的，它至少包括河堤本身的 波浪侵袭高和波浪侵袭高和0.50.5米的安全高度，考虑溃堤时除外。米的安全高度，考虑溃堤时除外。 ， 桥梁设计长度和高度应考虑这种事实的存在，并应兼顾到溃堤、桥梁设计长度和高度应
93、考虑这种事实的存在，并应兼顾到溃堤、 不溃堤两种可能的事实存在，最大限度保证桥梁在使用过程中不溃堤两种可能的事实存在，最大限度保证桥梁在使用过程中 的安全。的安全。堤内水位（河堤设计频率下）堤内水位（河堤设计频率下）堤堤堤堤h1），桥高、桥长问题），桥高、桥长问题（3 3）跨河堤桥梁设计的关键要素）跨河堤桥梁设计的关键要素 a)a)，堤内、外设计流量的确定：，堤内、外设计流量的确定： 查明防洪堤远景规划最大安全泄洪流量查明防洪堤远景规划最大安全泄洪流量QanQan, ,并与桥梁设计并与桥梁设计 流量流量QsQs作比较作比较, ,若若QanQan小于小于QsQs，则，则跨越河堤的桥梁跨越河堤的桥
94、梁的设计流量采用的设计流量采用 QanQan，QanQan必须考虑远期提高防洪标准，且不得少于平堤通过的流必须考虑远期提高防洪标准，且不得少于平堤通过的流 量，同时堤外应设防洪桥孔或另设防洪桥。量，同时堤外应设防洪桥孔或另设防洪桥。 其流量按其流量按 QwQw = Qs - = Qs - QanQan QanQan为不考虑远期提高防洪标准，也不平堤，仍按现状计算河道为不考虑远期提高防洪标准，也不平堤，仍按现状计算河道 安全泄洪量。这样，建堤后堤内、外桥梁（孔径）泄洪能力总和大于安全泄洪量。这样，建堤后堤内、外桥梁（孔径）泄洪能力总和大于QsQs, , 若若QanQan大于大于QsQs时，则桥梁
95、设计流量仍采用时，则桥梁设计流量仍采用QsQs，但梁底高程必须高于远，但梁底高程必须高于远 景规划的堤顶高程，通航河流亦应满足通航净空要求。堤内的最大景规划的堤顶高程，通航河流亦应满足通航净空要求。堤内的最大 泄洪流量的计算，一般由水利部门提供。泄洪流量的计算，一般由水利部门提供。 二二，桥头引道长度和范围问题：，桥头引道长度和范围问题： 功能方面：连接路基和桥梁。功能方面：连接路基和桥梁。 （无界限和长度的制约因素）（无界限和长度的制约因素） 防洪方面：桥台至洪泛区边缘。（有界限和长度的制约因素）防洪方面：桥台至洪泛区边缘。（有界限和长度的制约因素） 桥头引道范围示意图洪泛区边界洪泛区边界设
96、计线桥头引道范围桥头引道范围 三，洪峰流量、对应频率；平均流量、设计流量对应关系问题：三，洪峰流量、对应频率；平均流量、设计流量对应关系问题： 各各洪峰流量必须有它们各自对应的频率才有意义，否则无用洪峰流量必须有它们各自对应的频率才有意义，否则无用 设计流量是根据洪峰流量和与之对应的频率通过平均流量推设计流量是根据洪峰流量和与之对应的频率通过平均流量推 求而得。求而得。 仅调查到某年的洪水位而没有确定对应的频率，无法由它推仅调查到某年的洪水位而没有确定对应的频率，无法由它推 求平均流量和设计流量，因此，此时的它是没有任何意义的。求平均流量和设计流量，因此，此时的它是没有任何意义的。 四，设计流
97、量的论证和最终确定：四，设计流量的论证和最终确定： （1 1）论证过程中的引证要素）论证过程中的引证要素 已经建成或正在使用中的桥梁水文成果已经建成或正在使用中的桥梁水文成果 有关部门，特别是水利部门的成果有关部门，特别是水利部门的成果 调查成果的可靠度调查成果的可靠度 设计经验的积累设计经验的积累 各种计算结果的相互对比和说明各种计算结果的相互对比和说明 最终设计流量确定的重点理由最终设计流量确定的重点理由 五，水下地形图利用河工模型试验五，水下地形图利用河工模型试验五，关于各种五，关于各种规范规范中有关中有关 “设计水位设计水位” 等说法的说明：等说法的说明： （1 1） 公路工程名词术语
98、公路工程名词术语 设计水位：设计水位：“与设计流量相对应的水位与设计流量相对应的水位” （2 2） 公路工程技术标准公路工程技术标准的说法：的说法： 第第 4.0.3 4.0.3 “沿河及受水淹没的沿河及受水淹没的路基边缘标高路基边缘标高，应高出，应高出 表表4.0.2 4.0.2 规定规定设计洪水频率的计算水位设计洪水频率的计算水位加壅水高、加壅水高、波浪波浪 侵袭高侵袭高和和0.5M0.5M安全高度。安全高度。” （3 3）公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范的说法：的说法： 第第3.1.6 3.1.6 “非淹没式调治构造物的顶面，应高出桥涵非淹没式调治构造物的顶面，应高出桥涵设计设计
99、 洪水频率的水位洪水频率的水位至少至少 0.5M0.5M，必要时应考虑壅水高、，必要时应考虑壅水高、波浪波浪 爬高爬高、斜水流局部冲高、河床淤积等影响。、斜水流局部冲高、河床淤积等影响。” （4 4） 公路路基设计规范公路路基设计规范的说法：的说法： 第第 1.0.8 1.0.8 “受水淹没路段的受水淹没路段的路基边缘标高路基边缘标高，应不低于路，应不低于路 基基设计洪水频率的水位设计洪水频率的水位加壅水高、加壅水高、波浪侵袭高，波浪侵袭高，以及以及0.50.5 M M的安全高度。的安全高度。” （5 5） 公路工程水文勘测设计规范公路工程水文勘测设计规范的说法：的说法： 第第6.4.16.4
100、.1按设计水位计算桥面最低高程时，应按下式计算：按设计水位计算桥面最低高程时，应按下式计算： H Hmin = Hs + min = Hs + h + h + hjhj + + h0h0 其中：其中： Hs Hs 为设计水位为设计水位 （6 6）公路隧道设计规范公路隧道设计规范的说法：的说法： 第第4.2.54.2.5“濒临水库地区的隧道，其洞口濒临水库地区的隧道，其洞口路肩设计高程路肩设计高程 应高出水库应高出水库计算洪水位计算洪水位（含浪高和壅水高含浪高和壅水高）不小于）不小于0.5M0.5M。” 结结 束束 语语 由于本人的技术水平和工作能力有限，工作经验也不多，所以，由于本人的技术水平和工作能力有限，工作经验也不多，所以，以上所涉及到的内容极有可能出现错误、缺点和不足，敬请各位以上所涉及到的内容极有可能出现错误、缺点和不足，敬请各位同行批评指正，本次交流如能起到抛砖引玉的作用，我已倍感满同行批评指正，本次交流如能起到抛砖引玉的作用，我已倍感满足，对我来说就是极大的宽慰。足，对我来说就是极大的宽慰。 谢谢各位谢谢各位
