《桥涵水利水文》课程设计计算说明书

1、桥涵水力水文课程设计设计计算说明书 PAGE 15桥涵水力水文 设计计算说明书设计基本资料 南方地区某二级公路上，拟修建一座跨越一条跨河流的钢筋混凝土简支梁中桥（标准跨径及净跨径自己定），梁高1.5m（包括桥面铺装在内），下部为单排双柱式钻孔桩墩，墩径为1.2m；采用U型桥台，台长为6m，桥前浪程为1.2KM，沿浪程平均水深为3.0m，无水拱和河床淤积影响，桥前最大壅高不超过,ll0.6m。桥位河段基本顺直，桥面纵坡为+2%，桥下为六级航道，汛期沿浪程向为七级风力，推算设计洪水位为65.00m，推算设计流量为3400 m3/s，桥下设计流量为河床平坦，两岸较为整齐，无坍塌现象。桥位处河流横断面

2、桩号K0622.60为河槽与河滩的分界桩。经调查，桥位河段历年汛期平均含沙量约为3kg/m3，据分析桥下河槽能扩宽至全桥，但自然演变冲刷为0m。粗糙系数为：河槽m c 40，河滩m t 30，=1/6；洪水比降为0.3，历史洪水位水痕标高为79.30mm，河沟纵坡I与洪水比降基本相同。另据钻探资料，河槽部分在河底以下8m内均为砂砾层，平均粒径2mm，2.5mm，；河滩部分在地面以下6m内为中砂，表层疏松为耕地,。桥位断面以上集雨面积为566km2，桥位上游附近有一个水文站(乙站)，集雨面积为537km2，具有1955年至1982年期间22年断续的年最大流量资料；通过洪水调查和文献考证，该河历史

3、上曾在1784年、1880年，1920年、1948年发生过几次较大洪水，其中1784年洪水量级大于1880年,特大洪水值认为是大于3500 m3/s。在邻近流域的河流上，也有一个水文站(甲站)，可以搜集到1951年至 1982年连续32年的年最大流量资料。两流域的特征基本相似，气候和自然地理条件基本相同，且两河流上都没有水工建筑物。二、用相关分析法插补延长乙站流量资料1、比较甲、乙两站均有实测资料并分别求出其平均流量。（下面甲站的，乙站的计） 2192.271700.45列表计算，。甲、乙站水文资料 表1-1甲站流量乙站流量26431.206 1.454 20001.176 1.383 1.4

4、18 27571.258 1.583 23801.400 1.960 1.761 25491.163 1.353 21001.235 1.525 1.436 33591.532 2.347 26001.529 2.338 2.342 39971.823 3.323 29501.735 3.010 3.163 甲站流量乙站流量28401.295 1.677 25001.470 2.161 1.904 11600.529 0.280 10000.588 0.346 0.311 15600.712 0.507 11000.647 0.419 0.461 24701.127 1.270 13600.8

5、00 0.640 0.902 21500.981 0.962 14800.870 0.757 0.853 30251.380 1.904 22501.323 1.750 1.826 7550.344 0.118 6000.353 0.125 0.121 20000.912 0.832 15300.900 0.810 0.821 24201.104 1.219 21701.276 1.628 1.409 18700.853 0.728 16500.970 0.941 0.827 19000.867 0.752 13000.765 0.585 0.663 21800.994 0.988 18501

6、.088 1.184 1.081 13500.616 0.379 9000.529 0.280 0.326 23851.088 1.184 19001.117 1.248 1.215 12000.547 0.299 10800.635 0.403 0.347 13000.593 0.352 10100.594 0.353 0.352 23601.077 1.160 17001.000 1.000 1.077 22.001 24.58 22.000 24.846 24.616 3、计算相关系数r及机误4Er. = 4Er则，甲、乙两站流量为直线相关。计算期望值，。 =1700.45=625.99

7、65、列表回归方程利用回归方程插补乙站流量即可。1951年 得，1952年 得，1953年 得，1954年 得，1960年 得，1967年 得，1968年 得，1973年 得，1974年 得，1978年 得，三、运用适线法推求该桥设计流量1、计算经验频率（1）按不连续系列第一种方法（单独连续系列处理） 首先依流量从大到小顺序排列如表1-2第4第5栏。实测数n=22，计算的经验频率如表第7栏。实测期N=32（1951-1982年），包括此范围内的实测和调查资料，计算频率如表第9栏。调查期N=103（1880-1982年），考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到1954年为止。考证期N=1

8、99（1784-1982年），考虑到本期后续调查流量的可能遗漏，频率计算排到1880年为止。 经验频率的选用的方法是：按资料期长的（右列）向资料期短的（左列），每一流量逐列选取频率值。但若以实测期计算频率来控制经验曲线后半支，往往显得由于经验频率曲线偏小而引起误差较大。为了较好地控制整条经验频率曲线，可以在同一流量下，取实测期和实测数两系列中计算频率较大者作为选用值。经验频率选用列于表第14栏。（2）按不连续系列第二种方法计算，将计算的计算频率值填入表第16栏。取第一种方法和第二种方法计算的计算频率值的较大值为最终选用值，点绘出一条经验频率曲线（图1-1）。用米格纸附后 洪峰流量资料 表1-2

9、顺序号按时间顺序排列按递减次序排列经验频率p（%）年份流量年份流量第一种方法第二种方法最终选用值序号实测数n=22序号实测期N=32序号调查期N=103序号考证期N=199选用值序号选用值12345678910111213141516171178441001784410010.5 0.5 1 0.5 0.5 2188040001978401211.0 21.0 1.0 2 1.0 1.0 3192033501880400021.9 1.9 3 1.5 1.9 4194836001967360532.9 2.9 4 2.4 2.9 519516601948360013.0 43.8 3.8 5

10、3.4 3.8 6195217911920335026.1 54.8 6.1 6 8.3 8.3 7195312371960331139.1 65.8 9.1 7 11.3 11.3 81954148519742987412.1 76.7 12.1 8 14.2 14.2 9195520001959295014.3 515.2 15.2 9 17.2 17.2 10195623801958260028.7 618.2 18.2 10 20.1 20.1 111957210019612500313.0 721.2 21.2 11 23.1 23.1 121958260019562380417.4

11、 824.2 24.2 12 26.1 26.1 131959295019662250521.7 927.3 27.3 13 29.0 29.0 141960331119712170626.1 1030.3 30.3 14 32.0 32.0 1519612500196821321133.3 33.3 15 34.9 34.9 161962100019572100730.4 1236.4 36.4 16 37.9 37.9 171963110019552000834.8 1339.4 39.4 17 40.8 40.8 181964136019791900939.1 1442.4 42.4 1

12、8 43.8 43.8 1919651480197618501043.5 1545.5 45.5 19 46.8 46.8 2019662250195217911648.5 48.5 20 49.7 49.7 2119673605198217001147.8 1751.5 51.5 21 52.7 52.7 2219682132197216501252.2 1854.5 54.5 22 55.6 55.6 231969600197015301356.5 1957.6 57.6 23 58.6 58.6 2419701530195414852060.6 60.6 24 61.6 61.6 251

13、9712170196514801460.9 2163.6 63.6 25 64.5 64.5 2619721650196413601565.2 2266.7 66.7 26 67.5 67.5 271973740197513001669.6 2369.7 69.7 27 70.4 70.4 2819742987195312372472.7 72.7 28 73.4 73.4 2919751300196311001773.9 2575.8 75.8 29 76.3 76.3 3019761850198010801878.3 2678.8 78.8 30 79.3 79.3 31197790019

14、8110101982.6 2781.8 82.6 31 82.3 82.6 3219784012196210002087.0 2884.8 87.0 32 85.2 87.0 331979190019779002191.3 2987.9 91.3 33 88.2 91.3 341980108019737403090.9 90.9 34 91.1 91.1 351981101019516603193.9 93.9 35 94.1 94.1 361982170019696002295.7 3297.0 97.0 36 97.0 97.0 2、矩法确定统计参数用桥涵水力水文书p92页式（8-5）计算

15、(列表1-3为辅助计算用）用桥涵水力水文书p92页式（8-6）计算= = = =0.44表1-3QK(K-1)(K-1)2QK(K-1)(K-1)2特大洪水41002.241.241.54一般洪水n-l=36-5=3118501.010.010a=540122.191.191.4217910.98-0.02040002.191.191.4117000.93-0.070.0136051.970.970.9416500.9-0.10.0136001.970.970.9415300.84-0.160.03193176.2414850.81-0.190.04一般洪水n-l=36-5=3133501.8

16、30.830.6914800.81-0.190.0433111.810.810.6613600.74-0.260.0729871.630.630.413000.71-0.290.0829501.610.610.3712370.68-0.320.126001.420.420.1811000.6-0.40.1625001.370.370.1310800.59-0.410.1723801.30.30.0910100.55-0.450.222501.230.230.0510000.55-0.450.2121701.190.190.039000.49-0.510.2621321.170.170.0374

17、00.4-0.60.3521001.150.150.026600.36-0.640.4120001.090.090.016000.33-0.670.4519001.040.040551035.24适线并推算规定频率流量 以，=0.44，假定=0.8作为理论频率曲线第一次假定的三参数。为了便于适线过程中对比，列表1-4.表中值查桥涵水力水文书p75页表7-4得。表1-4P（%）51020507595经验频率曲线Q32502900249017801200650理论频率曲线（一）=0.44=0.8Q1.841.340.78-0.13-0.73-1.3833122909245817251242719（

18、二）=0.44=0.7Q1.821.330.79-0.12-0.72-1.4232952901246617331250687（三）=0.44=0.6Q1.801.330.80-0.10-0.72-1.4532792901247417491250662.46（四）=0.44=0.5Q1.771.320.81-0.08-0.71-1.4932552893248217661258630 根据第一次假定理论频率曲线计算各Q值，与经验频率曲线各Q值对比可见，整条曲线成下凹型严重，应减小理论频率曲线的值。根据第二次假定依旧出现同样的问题，因此处理方法同上。最后第四次假定的理论频率曲线与经验频率曲线符合的较

19、好，因此选定三参数为，=0.44，=0.5。根据确定的三参数，推算和的频率流量。=（1+2.310.44）1830=3690=（1+1.770.44）1830=3255形态断面法推求桥位断面处的设计流量 天然河流的形状本不规则，过水断面沿流程变化，实属非均匀流。但是按水文断面要求而选着的断面，则近似均匀流，故可按曼宁公式计算。 1、点绘水文断面（图1-2）用米格纸附后列表计算水力三要素（表1-5） 桥位处河流横断面实测记录表桩 号河床标高(m)桩 号河床标高(m) K0+500.0064.80 K0+661.3551.26+509.6060.70+681.3551.95+546.5060.42

20、+702.3552.35+575.4060.61+715.3553.78+582.2061.74+725.9763.03+622.6061.42+730.0763.32+643.6051.96+734.2764.83计算水力三要素表1-5里程桩号河床标高（m）水深（m）平均水深（m）间距（m）湿周过水面积累积面积合计K0+50064.800.221.6A=452.6X=117.52.259.610.4421.6K0+509.6060.704.3158.84.4430.9030.90137.20K0+546.5060.424.58288.424.48528.928.90129.62K0+575.

21、4060.614.39314.433.8256.86.8926.01K0+582.2061.743.26452.6A=1185.3X=107.083.4240.440.4138.17K0+622.6061.423.58654.708.312123174.51K0+643.6051.9613.04829.2113.3916.3516.36218.93K0+661.3551.2613.741048.1413.3952020.01267.90K0+681.3551.9513.051316.0412.852121269.85K0+702.3552.3512.651585.8911.9351313.08

22、155.16K0+715.3553.7811.221741.056.610.6214.0870.038K0+725.9763.031.971811.09A=14.06X=23.721.8254.14.107.48K0+730.0763.321.681818.570.924.24.463.89K0+734.2764.830.171822.46 3、流速、流量计算河槽部分：mm/s 左滩： m/s 右滩：m/s 全断面设计流量QP=3401.95+770.33+6.85=4179.13可见两值比较接近。五、计算桥孔长度本设计为钢筋混凝土简支梁中桥，则选用标准跨径为30m，因为墩径为1.2m，则静跨

23、径L0=28.8m。河段基本顺直，以桥涵水力水文书p133页（10-1）计算最小桥孔净长，已知设计流量QP =4179，天然河槽流量，河槽宽度B=725-622.60=102.4m查桥涵水力水文书p134表10-1，可得：k=0.84 n=0.90 套用标准跨径，采用4孔方案，即两桥台前缘之间距离 桥梁两端桥台台尾间的距离（即全桥长） 具体桥孔布设见图（1-3）用米格纸附后确定桥面标高列表（表1-6）表示各桥台桩号和水深表1-6所处位置左滩河槽右滩墩台编号左台1号2号3号右台桩号K0+600.00K0+640.00K0+670.00K0+700.00K0+730.00原地面标高61.5554.1051.5752.3063.30水深3.4510.913.4312.701.70壅水高度计算结合表1-5可计算出左滩被阻挡的过水面积： =414.53右滩被阻挡的过水面积： 河滩路堤阻挡流量： =1.702414.53+0.4874