水文计算算例

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-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除水文计算算例(总18页)PAGE18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***大桥水文计算(1).设计流量计算洪峰流量汇水面积相关法公式

…………………（1）式中：QN——某频率洪峰流量（米3/秒）.n、KN——为重现期为N的经验参数F——流域面积（平方公里）.综合参数法：………（2）其中：QmN——某频率的洪峰流量（米3/秒）.N——设计重现期（年）.——流域形状系数，L.——主沟长度H3N——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：原交通部公路科学研究所推理公式法：…………………（3）式中：Qp——某频率洪峰流量（米3/秒）.SP——某一频率雨力即最大1小时暴雨强度（毫米/小时）.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.全国水文分区经验公式：公式的基本形式：。…………（4）根据分区表查90区的对应值：值按取0.72，值取13.8，采用全国水文分区经验公式，………………（５）根据分区表查90区的对应值。查得，则，/=3.5，查得K1%=8.16，流量计算结果序号断面位置河名及桥名汇水面积F

(Km2)河沟长L（Km）河沟纵坡j公式①

(m3/s)公式②

(m3/s)公式③

(m3/s)公式④

(m3/s)采用值

(m3/s)1K51+600.0***大桥18.28.50.0189432.2237.2499.4131.5499.42K51+860.0***大桥20.128.80.0189462.7252.3548.8141.4548.83K52+060.0***大桥20.128.80.0189462.7252.3548.8141.4548.82.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版本，河床断面形态、河流比降根据现场测量数据输入软件，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大设计洪水频率(%)1桥梁中心桩号凌汛要求无水流与桥轴线的夹角0跨河位置河湾2河流资料2.1基本资料河流名称***设计洪水流量(m3/s)548.8计算断面名称51860河床比降(‰)18.9左分界桩号(m)0右分界桩号(m)71左滩粗糙度m113河槽粗糙度m240右滩粗糙度m3132.2断面桩号及标高数据列表桩号(m)标高(m)010161210101710081810062010002199823996.4427996.44339984010004810026410107110163计算过程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=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为水力半径(m)m为河床粗糙系数I为河床比降河槽流速EQV2=m2R2\s\up4(2/3)I\s\up4(1/2)=EQ40×1.227\s\up4(2/3)×(18.9/1000)\s\up4(1/2)=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)6.301断面设计流量(m3/s)548.7994.2河槽数据河槽设计流速(m/s)6.301河槽设计流量(m3/s)548.799河槽平均水深(m)1.227河槽最大水深(m)5.264河槽水面宽度(m)71河槽过水面积(㎡)87.0925河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中：设计流量=548.8(m3/s)设计洪水河槽流量=548.8(m3/s)河槽宽度=28.1m系数和指数，该河段属于稳定河段，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(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=6.24m，扣除原来水深5.3m，实际冲刷深度为。桥墩的局部冲刷计算用65-2修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷：式中：—桥墩局部冲刷深度，从一般冲刷后床面算起；—墩型系数；查表6-3-1得：=1—河床粒径影响系数；—桥墩计算宽度；查表6-3-1得：=1.4—墩前行近水流深度，以一般冲刷后水深代入；—冲刷层内泥沙平均粒径，—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：=4.12—床沙启动速度；—墩前泥沙启动速度；—指数当时，=1当时，所以：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：、、、、、意义同65-2。河床泥沙启动速度：墩前起冲流速河床粒径影响系数：指数：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，在计算最低冲刷线标高时采用此值。K80+120***大桥水文计算(1).设计流量计算洪峰流量汇水面积相关法公式

…………………（1）式中：QN——某频率洪峰流量（米3/秒）.n、KN——为重现期为N的经验参数F——流域面积（平方公里）.综合参数法：………（2）其中：QmN——某频率的洪峰流量（米3/秒）.N——设计重现期（年）.——流域形状系数，L.——主沟长度H3N——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：原交通部公路科学研究所推理公式法：…………………（3）式中：Qp——某频率洪峰流量（米3/秒）.SP——某一频率雨力即最大1小时暴雨强度（毫米/小时）.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.全国水文分区经验公式：公式的基本形式：。…………（4）根据分区表查90区的对应值：值按取0.72，值取13.8，采用全国水文分区经验公式，………………（５）根据分区表查90区的对应值。查得，则，/=3.5，查得K1%=8.16，流量计算结果中心桩号河名及桥名汇水面积F

(Km2)河沟长L（Km）河沟纵坡j公式①

(m3/s)公式②

(m3/s)公式③

(m3/s)公式④

(m3/s)采用值

(m3/s)K80+120.0***大桥8.354.20.0156254.5277.3254.175.1277.32.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版本，河床断面形态、河流比降根据现场测量数据输入软件，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：1桥梁基本信息桥梁类型大通航标准II设计洪水频率(%)1桥梁中心桩号凌汛要求无水流与桥轴线的夹角0跨河位置K80+2502河流资料2.1基本资料河流名称蔡家沟设计洪水流量(m3/s)277.3计算断面名称80270河床比降(‰)15.6左分界桩号(m)0右分界桩号(m)74左滩粗糙度m113河槽粗糙度m233右滩粗糙度m3132.2断面桩号及标高数据列表桩号(m)标高(m)08772487135866388654486961878748833计算过程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(m3/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)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为水力半径(m)m为河床粗糙系数I为河床比降河槽流速EQV2=m2R2\s\up4(2/3)I\s\up4(1/2)=EQ33×0.877\s\up4(2/3)×(20/1000)\s\up4(1/2)=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(m3/s)河槽流量Q2=ω2×V2=64.87×4.275=277.299(m3/s)右滩流量Q3=ω3×V3=0×0=0(m3/s)全断面流量Qs=Q1+Q2+Q3=0+277.299+0=277.299(m3/s)3.6计算全断面流速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)4.275断面设计流量(m3/s)277.2994.2河槽数据河槽设计流速(m/s)4.275河槽设计流量(m3/s)277.299河槽平均水深(m)0.877河槽最大水深(m)5.125河槽水面宽度(m)74河槽过水面积(㎡)64.875河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中：设计流量=277.3(m3/s)设计洪水河槽流量=277.3(m3/s)河槽宽度=24.2m系数和指数，该河段属于稳定河段，可求得L=20.3m。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，=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所以，=277