水文计算算例

精心整理（一）全线典型大中桥水文计算分析水文计算的基本步骤：-对有水文资料的河流收集水文资料-确定桥位在地形图上的位置-确定主流-勾绘汇水面积（五万分之一地形图）-计算流量-各水文参数计算1．***大桥水文计算(1).设计流量计算① 洪峰流量汇水面积相关法公式②

K

F

n…………………（1）N

N式中：Q——某频率洪峰流量（米

n、K——为重现期为

N

的经验参数F——流域面积（平方公里）.② 综合参数法：mN

F

………（2）其中：Q——某频率的洪峰流量（米

/秒）.N——设计重现期（年）.

——流域形状系数，

FLL.——主沟长度H——设计重现期为

N

的

3

小时面雨量（毫米）.

P

F…………………（3）

C、α、β、γ、η——分区综合经验参数指数.式中参数的确定：③ 原交通部公路科学研究所推理公式法： P式中：Q——某频率洪峰流量（米

/秒）.S——某一频率雨力即最大1

τ——流域汇流时间（小时）.μ——损失参数（毫米/小时）.F——流域面积（平方公里）.n——暴雨递减指数.0.278：单位换算系数.④ 全国水文分区经验公式：公式的基本形式：

KF

。…………（4）根据分区表查

90

区的对应值：值按取

0.72，

K

值取

13.8， ⑤ 采用全国水文分区经验公式

CF，

K

………………（５）根据分区表查

90

区的对应值。查得

C

，

n

则

F

，

/

=3.5，查得

流量计算结果序

汇水面积

F

河沟长

L

公式①

公式②

公式③

公式④

采用值断面位置 河名及桥名

河沟纵坡

j号

(Km2)

（Km）

(m3/s)

(m3/s)

(m3/s)

(m3/s)

(m3/s)K51+6001

***大桥

18.2

8.5

0.0189

432.2

237.2

499.4

131.5

499.4.0K51+8602 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8K51+860精心整理.0K52+0603 ***大桥 20.12 8.8 0.0189 462.7 252.3 548.8 141.4 548.8.02.计算设计水位以及设计流速计算采用桥位设计信息软件系统2.0

量数据输入软件，糙率结合现场实测情况，根据规范规定进行选取。根据前文的流量计算，确定百年一遇的设计流量

Q1%=548.8m3/s；河槽以黄土沙石为主，并根据从当地水利部门搜集的资料，确定糙率取1/n=45；根据现场实测以及相关资料，确定河床比降J=0.015，利用计算软件可以求得：1

桥梁基本信息桥梁类型设计洪水频率(%)桥梁中心桩号凌汛要求水流与桥轴线的夹角跨河位置2

河流资料2.1

基本资料河流名称设计洪水流量(m3/s)计算断面名称河床比降(‰)左分界桩号(m)

大1无0河湾***548.85186018.90精心整理右分界桩号(m)左滩粗糙度

m1河槽粗糙度

m2右滩粗糙度

m3

711340132.2

断面桩号及标高数据列表桩号(m)01217182021232733404864713

计算过程3.1

计算设计水位根据几何方法计算得：

标高(m)10161010100810061000998996.44996.449981000100210101016精心整理经过多次几何方法计算，确定设计洪水流量

Qs=548.8(m3/s)对应的设计洪水位为1001.704(m)，即H=1001.704(m)3.2

计算河床各部分的过水面积和水面宽度根据几何方法计算得：左滩过水面积ω1=0(㎡河槽过水面积ω2=87.092(㎡右滩过水面积ω3=0(㎡全断面过水面积ωs=ω1+ω2+ω3=87.092(㎡左滩水面宽度

B1=0(m)河槽水面宽度

B2=71(m)右滩水面宽度

B3=0(m)3.3

计算水力半径计算公式R=ω/B式中：ω为过水面积(㎡B

为水面宽度(m)河槽水力半径

R2=ω2/B2=87.092/71=1.227(m)3.4

计算流速计算公式按照《公路工程水文勘测设计规程》(JTGC30-2002)式中：R

精心整理m

为河床粗糙系数

为河床比降河槽流速==6.301(m/s)3.5

计算流量计算公式Q=ω×V式中：ω为过水面积(㎡V

为流速(m/s)河槽流量

Q2=ω2×V2=87.092×6.301=548.799(m3/s)全断面流量

Qs=Q1+Q2+Q3=0+548.799+0=548.799(m3/s)3.6

计算全断面流速Vs=Qs/ωs=548.799/87.092=6.301(m/s)4

计算结果列表4.1

全断面数据断面平均流速(m/s)断面设计流量(m3/s)4.2

河槽数据河槽设计流速(m/s)河槽设计流量(m3/s)河槽平均水深(m)河槽最大水深(m)河槽水面宽度(m)

6.301548.7996.301548.7991.2275.26471精心整理河槽过水面积(㎡

87.092

3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中：设计流量

p

=548.8(m3/s)设计洪水河槽流量

=548.8(m3/s)河槽宽度=28.1m系数K

和指数，该河段属于稳定河段，K

可求得L=23.6m。本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径35×20m

组合箱梁，综合考虑角度、桥墩布置等因素，桥跨布置满足设计洪水频率的泄洪要求，水文不控制跨径布置。4）.冲刷计算⑴河槽一般冲刷由于公式

64-1

修整式对大颗粒土质计算值偏大，对稳定性河槽计算值偏大，而本河流属于河槽稳定，河床土质主要为粒径较小的沙砾，因此采用64-2

简化公式计算河槽一般冲刷：式中：

—计算断面的天然河槽流量

—桥下河槽部分通过的设计流量。根据调查资料以及两岸河滩情况判断，桥下河槽不可能扩宽到全桥，所以

—设计流量；根据计算，

=548.8(m

—设计流量；根据计算，

=548.8(m3/s)

—天然河槽流量：根据计算，

=548.8(m3/s)

—天然状态下河滩部分流量，

=0

=548.8(m3/s)所以，

=548.8(m3/s)

—计算断面天然河槽宽度，B=28.1m

—桥下断面天然河槽宽度，B=28.1m

—计算断面桥下河槽最大水深，hmax=5.3

—单宽流量集中系数：

—设计水位下，桥墩阻水总面积与桥下过水面积的比值；对于天然宽线河槽，近似用一个墩宽中心距离之比；—桥梁压缩系数：μ=0.88所以=6.24m即p

=6.24m，扣除原来水深

5.3m，实际冲刷深度为h

hp⑵桥墩的局部冲刷计算①用

65-2

修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：式中：b

—桥墩局部冲刷深度，从一般冲刷后床面算起；

m

m。K

—墩型系数；查表

6-3-1

得：K=1K

—河床粒径影响系数；K

d

d

—桥墩计算宽度；查表

6-3-1

得：

=1.4m精心整理d

p

—墩前行近水流深度，以一般冲刷后水深

p代入；

mp—冲刷层内泥沙平均粒径，d

mm—墩前行近流速；由于一般冲刷采用

64-2

简化公式进行计算，因此，墩前行进流速

采用下式计算：=4.12m/

—床沙启动速度；

d

m/

—墩前泥沙启动速度；

d

m/—指数当

时，=1

d

当

时，

所以：② 用

65-1

修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：清水冲刷

：动床冲刷

：式中：b、K

、、

、、

意义同

65-2。河床泥沙启动速度

：墩前起冲流速

墩前起冲流速

d

河床粒径影响系数K：指数

：

m/精心整理因为

，所以属动床冲刷：应采用公式：进行计算：由上述两种方法确定最大的桥墩局部冲刷深度

h

mb时采用此值。2．K80+120***大桥水文计算(1).设计流量计算① 洪峰流量汇水面积相关法公式②

K

F

n…………………（1）N

N式中：Q——某频率洪峰流量（米

n、K——为重现期为

N

的经验参数F——流域面积（平方公里）.② 综合参数法：mN

F

………（2）其中：Q——某频率的洪峰流量（米

/秒）.N——设计重现期（年）.

——流域形状系数，

FL

P

F…………………（3）

H——设计重现期为

N

的

3

小时面雨量（毫米）.C、α、β、γ、η——分区综合经验参数指数.式中参数的确定：③ 原交通部公路科学研究所推理公式法： P精心整理式中：Q——某频率洪峰流量（米

/秒）.S——某一频率雨力即最大1

τ——流域汇流时间（小时）.μ——损失参数（毫米/小时）.F——流域面积（平方公里）.n——暴雨递减指数.0.278：单位换算系数.④ 全国水文分区经验公式：公式的基本形式：

KF

。…………（4）根据分区表查

90

区的对应值：值按取

0.72，

K

值取

13.8， ⑤ 采用全国水文分区经验公式

CF，

K

………………（５）根据分区表查

90

区的对应值。查得

，

n

则

F

，

/

=3.5，查得

流量计算结果

2.计算设计水位以及设计流速计算采用桥位设计信息软件系统2.0

量数据输入软件，糙率结合现场实测情况，根据规范规定进行选取。根据前文的流量计算，确定百年一遇的设计流量

Q1%=277.3m3/s；河槽以黄土沙石为主，并根据从当地水利部门搜集的资料，确定糙率取1/n=35；根据现场实精心整理测以及相关资料，确定河床比降J=0.0156，利用计算软件可以求得：

桥梁类型通航标准设计洪水频率(%)桥梁中心桩号凌汛要求水流与桥轴线的夹角跨河位置

2.1

基本资料河流名称设计洪水流量(m/s)计算断面名称河床比降(‰)左分界桩号(m)右分界桩号(m)左滩粗糙度

m1河槽粗糙度

m2右滩粗糙度

m3

大1无0K80+250蔡家沟277.38027015.60741333132.2

断面桩号及标高数据列表桩号(m) 标高(m)精心整理0243538446174

877871866865869878883

3.1

计算设计水位根据几何方法计算得：经过多次几何方法计算，确定设计洪水流量

Qs=277.3(m/s)对应的设计洪水位为870.125(m)，即H=870.125(m)3.2

计算河床各部分的过水面积和水面宽度根据几何方法计算得：左滩过水面积ω1=0(㎡河槽过水面积ω2=64.87(㎡右滩过水面积ω3=0(㎡全断面过水面积ωs=ω1+ω2+ω3=64.87(㎡左滩水面宽度

B1=0(m)河槽水面宽度

B2=74(m)右滩水面宽度

B3=0(m)精心整理3.3

计算水力半径计算公式R=ω/B式中：ω为过水面积(㎡B

为水面宽度(m)河槽水力半径

R2=ω2/B2=64.87/74=0.877(m)3.4

计算流速计算公式按照《公路工程水文勘测设计规程》(JTGC30-2002)式中：R

m

为河床粗糙系数

为河床比降河槽流速==4.275(m/s)3.5

计算流量计算公式Q=ω×V式中：ω为过水面积(㎡V

为流速(m/s)左滩流量

Q1=ω1×V1=0×0=0(m/s)河槽流量

Q2=ω2×V2=64.87×4.275=277.299(m/s)右滩流量

Q3=ω3×V3=0×0=0(m/s)全断面流量

Qs=Q1+Q2+Q3=0+277.299+0=277.299(m/s)3.6

计算全断面流速精心整理Vs=Qs/ωs=277.299/64.87=4.275(m/s)4

计算结果列表4.1

全断面数据断面平均流速(m/s)断面设计流量(m/s)4.2

河槽数据河槽设计流速(m/s)河槽设计流量(m/s)河槽平均水深(m)河槽最大水深(m)河槽水面宽度(m)河槽过水面积(㎡

4.275277.2994.275277.2990.8775.1257464.875

河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中：设计流量

p

=277.3(m3/s)设计洪水河槽流量

=277.3(m3/s)河槽宽度=24.2m系数K

和指数，该河段属于稳定河段，K

可求得L=20.3m。精心整理本桥跨径设置主要受地形影响，采用跨径18×20m

组合箱梁，综合考虑角度、桥墩布置等因素，桥跨布置满足设计洪水频率的泄洪要求，水文不控制跨径布置。4）.冲刷计算⑴河槽一般冲刷由于公式

64-1

修整式对大颗粒土质计算值偏大，对稳定性河槽计算值偏大，而本河流属于河槽稳定，河床土质主要为粒径较小的沙砾，因此采用64-2

简化公式计算河槽一般冲刷：式中：

—计算断面的天然河槽流量

—桥下河槽部分通过的设计流量。根据调查资料以及两岸河滩情况判断，桥下河槽不可能扩宽到全桥，所以

—设计流量；根据计算，

—设计流量；根据计算，

=277.3(m3/s)

—天然河槽流量：根据计算，

=277.3(m3/s)

—天然状态下河滩部分流量，

=0

=277.3(m3/s)所以，

=277.3(m3/s)

—计算断面天然河槽宽度，B=24.2m

—桥下断面天然河槽宽度，B=24.2m

—计算断面桥下河槽最大水深，h=3.3—单宽流量集中系数：—单宽流量集中系数：

—设计水位下，桥墩阻水总面积与桥下过水面积的比值；对于天然宽线河槽，近似用一个墩宽中心距离之比；精心整理—桥梁压缩系数：μ=0.93所以=4.03m即p=4.03m，扣除原来水深

3.3m，实际冲刷