第十一章 桥涵设计流量及水位推算.

1、叶镇国 彭文波 编箸水力学与桥涵水文水力学与桥涵水文1第十一章 桥涵设计流量及水位推算p11-1 按实测流量资料推算p11-2 按洪水调查资料推算p11-3 按暴雨资料推算p11-4 桥位断面设计流量和设计水位推算叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文211-1 按实测流量资料推算o 按实测流量资料推算n设计流量及其工程意义o 频率标准 P 见表10-2，由国家颁布，表示各种等级工程的安全要求或容许的破坏率o 定义即按 P 选定的洪峰流量Qpo 设计流量计算条件有多年实测洪峰流量记录资料o 计算方法（详见第十章）n选样方法年最大值法、年超大值法n频率分析与计算方法o 求矩选线法o 三点选线法o

2、含特大值系列频率计算方法叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文311-2 按洪水调查资料推算o 形态调查方法n 桥位附近有关河段地形纵横断面图测量n 洪痕群位置调查及高程测量n 历史洪峰流量Qi推算，由此可得多个Qio 历史洪峰流量统计参数推算n 重现期T确定方法o N1年内Qi为最大时，T(QQi)=N1=T2-T1+1o N1年内有a1 个流量大于Qi时，(10-8)11NTa(11-2)叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文411-2 按洪水调查资料推算o 历史洪峰流量统计参数推算o N1年内有a2 个流量按Qi又无法判断它们之间的大小时，o N1年内有几个考查期N2,N3，且N1N2N3，

3、得Q2，Q3但不能确认其排序时，则12()0.51iNTQQa(11-3)222333()()T QQNT QQN(11-4)叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文511-2 按洪水调查资料推算o 设计洪峰流量推算方法n 另有长期系列资料时统计参数计算方法按含特大值系列方法确定n 另有短期（n20年）实测系列时o 求出短系列o Qi经验累积频率o Cv,Cs确定方法假定Cv,Cs，使下式成立n由 可确定QpQ(11-5)()100%,1,2,31mP QQimT1piipivKKCiiiiMQKMFM,vsM C C叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文611-2 按洪水调查资料推算n 缺乏实测资

4、料时o 直接假定Cv,Cs，使下式成立n由上式得n由上三参数可确定Qp3121231111ipvpvpvpivQQQQQCCCC,vsQ C C（11-16）叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文711-3 按暴雨资料推算设计流量o 降水资料的观测与整理n 观测方法o 雨量筒o 自记雨量计叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文811-3 按暴雨资料推算设计流量o 降水三要素（整理成果的大三内容）n 降水量 hn 降水历时n 降水强度o 平均强度o 瞬时强度tt dhidthithit叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文911-3 按暴雨资料推算设计流量o 观测成果n 强度历时曲线，i=f(t) ，

5、每雨一条n 强度历时曲线特征o 在对数坐标纸中呈直线o 在对数坐标纸中呈曲线叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1011-3 按暴雨资料推算设计流量o 强度度压时曲线的数学描述（经验公式）ni=f(t) ，在对数坐标纸中呈直线时ni=f(t)在对数坐标纸中呈曲线时nA,n,A1,B,b暴雨参数nT重现期1,lg()nAiAABTtb1,lgnAiAABTt叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1111-3 按暴雨资料推算设计流量o i-t-T 曲线的绘制n选样方法：年最大值法、超大值法ni-t-T 关系表（由多场实测资料整理的成果）o 上包线上取样（年最大值法）o 上下包线间取样（年超大值法）o

6、 实测成果i-t-T 关系表叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1211-3 按暴雨资料推算设计流量叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1311-3 按暴雨资料推算设计流量o 图解法求暴雨参数n,A，Bn公式1lgnAiAABTt叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1411-3 按暴雨资料推算设计流量n公式o 有关暴雨资料实用成果（详见可能最大暴雨图集n全国 等值线图n全国 n1 等值线图（t1h）n全国 n2 等值线图（1ht24h）n全国 Cv24 等值线图n常用偏差系数经验值Cs24 =3.5 Cv24 n各省可能最大暴雨资料图集1lg()nAiAABTtb试摆法参阅有关参阅有关土木工程

7、水文学土木工程水文学（叶镇国编著）（叶镇国编著）24H叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1511-3 按暴雨资料推算设计流量o 小流域暴雨洪峰流量计算方法n基本特点o 面积小，F100km2；o 汇流历时短；o 降水强度和损失强度全流域平均；o 洪峰流量的主要因素是降雨强度和流域面积，设计洪水以“峰”控制（调节能力有限；缺乏实测流量资料）；o 洪峰流量与降水强度同频率看待；o 暴雨公式采用 ，暴雨衰减指数分段整理（详见图集）o t1h，n=n1、1ht24h，n=n2ntAi 叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1611-3 按暴雨资料推算设计流量o 暴雨洪峰流量公式基本形式论证方法n量纲分

8、析法n等流时线原理n按量纲分析法推论o o 洪峰流量公式o K单位换算系数3112( ,)(11 7 ) ( ) ( )1mababQQf i FaQKi FLTL TLab表达式 有得QKiF(11-7b)3232 , , ,0.278( , , ,16.16minmmmiFkmQKhsmmmiFkmQKs见教材)叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1711-3 按暴雨资料推算设计流量n按等流时线原理论证o 有关概念n小流域流域面积小于100km2。n等流时线地面上雨水至流域出口断面汇流时间相等的点的连线。n共时径流面积fi等流时线与流域分水岭合围的面积。n流域最大汇流历时流域最远点雨水流至

9、出口断面的时间。n净雨历时tc产生净雨量的时段。n汇流历时流域最远点雨水流至出口断面的时间叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1811-3 按暴雨资料推算设计流量n按等流时线原理论证o 流域汇流图叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文1911-3 按暴雨资料推算设计流量n按等流时线原理论证o Qm形式n暴雨洪峰流量实用公式推理公式24.24.m11 90.278ppnpnAiiAQF（）max(11 8)cmcmtQKiftQKif，叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2011-3 按暴雨资料推算设计流量n有关参数计算n设计24小时雨力 A24.po o o o o o 242424242424

10、24(1)vSvpvHCCCHHpC查等值线图查等值线图3.5(11-19)24242424241242424pppnppnHAiHA叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2111-3 按暴雨资料推算设计流量n平均入渗率o o o 124.1124.24.24.24()11 172424h24npnncnRpcRppAthn nhHthhHHh， =(1- )（）， =(1- )历时为24 的径流系数，见表11-2；设计降雨量叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2211-3 按暴雨资料推算设计流量o 水流域暴雨洪峰流量计算方法n推理公式有关参数计算公式o 计算公式（推导）叶镇国 彭文波 编著水力

11、学与桥涵水文2311-3 按暴雨资料推算设计流量n按推理公式计算 Qm 方法o 各类时间最大平均强度(11 10)cntnnnntcncAiAttAiAAiAtt叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2411-3 按暴雨资料推算设计流量n各类时段最大降雨量111( )( )(11 11)( )ccnttnntctccHtiAtf tHiAfHtiAtf t1(11 4b(11 14)cnRtcchHtnAt如图）叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2511-3 按暴雨资料推算设计流量n 计算公式（推导）o tc 时（如图11-4a）o tc 时（如图11-4b）o 有 tc 时,no 有 tc

12、时,nmax1( , )(11 12)nhHA 1()(11 15)ncRthnH叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2611-3 按暴雨资料推算设计流量n的计算公式o 将公式（11-9）代入得11341134(11 20)(11 23)0.278mmLVVmJ QLmJ Q1403401413440.278(11 25)()()nnnnmJAFL m见表见表11-3叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2711-3 按暴雨资料推算设计流量n 解算公式40442410324(1)(4),(11 28)(1),(11 28)nnnnpnnnnpnnn fAn nn fA叶镇国 彭文波 编著水力学与

13、桥涵水文2811-3 按暴雨资料推算设计流量nQm解算方法o 数解法见图11-7框图叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文2911-3 按暴雨资料推算设计流量n图解法由图11-6可得 nQm按公式（11-9）计算o 有关参数有：F,L,J,A,n1,n2,m024npA取n=n1(1h),计算 ，由图得，若1h时，再取n=n2(1h),由图11-6 得，（图（图11-6）叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3011-3 按暴雨资料推算设计流量o 3344 0.750441144 0.75113344 0.750.2780.2782.6h0.8 0.036250.68 4010nnnmJAFL0.

14、7501.7937 2.60.072550.68nA叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3111-3 按暴雨资料推算设计流量o 40.7540444 0.754 0.75( )0.930.930.06880.0725nnnnf A 0.926x 再取0.75404 0.754 0.75( )0.9260.9260.07270.0725nf A 0.926x 故得叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3211-3 按暴雨资料推算设计流量o 2（ ）图解法011 60.0725,0.75nnA查图，当时，得0.918x 0.926x 上述结果中，图解法误差较大，数解法比较准确，因此应尽量采用数解法确

15、定，本例取叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3311-3 按暴雨资料推算设计流量o 叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3411-3 按暴雨资料推算设计流量o 10%Q（四）设计流量的计算10%0.7530.926 50.680.2780.278402.6622250.39m /snAQF叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3511-3 按暴雨资料推算设计流量o 暴雨洪峰流量其他公式n交通部科研所公式n简化公式h , z , ， 见附录7-14n经验公式 c , n 见表11-40.278()(11 31)pmnAQFt1.50.80(2), ,(11 32)mQhFr(11 33)nmQCF叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3611-3 按暴雨资料推算设计流量o 1.50.8m01.50.83()0.06 (355)250.85 1 0.99109/Q hzF ms 叶镇国 彭文波 编著水力学与桥涵水文3711-4 桥位断面设计流量和设计水位推算o 水文站形态断面距桥位断面很近，流域面积相差小于5%时，直接采用计算结果，Qp 不必换算。o 水文站或形态断面的流量相差小于10%时，可直接采用计算的设计流量Qp 。o 水文站或形态断面与