桥梁水文计算实例

⽔⽂计算书ZKX+XXX XXX⼤桥

KX+XXX XXX⼤桥⽔⽂计算书⼀概况

该处为XXX⼤桥，属于蒙江⽔系，蜿蜒曲折，河道⾃然坡降⼤，径流补给以⾬⽔为主，桥址处覆盖层为粉质粘⼟，较厚，基层为泥灰岩夹页岩。此沟汇⽔。⾯积3.942

km，沟长2.52km，平均⽐降5.55000

⼆参阅⽂献及资料

1、《公路⼯程⽔⽂勘测设计规范》（JTG C30-2015）2、《公路桥位勘测设计规范》

3、《公路⼩桥涵设计⽰例》——刘培⽂等编4、《公路桥涵设计⼿册（涵洞）》5、《桥涵⽔⽂》——⾼冬光

6、《公路涵洞设计细则》（D65-04-2007）

7、《贵州省⼩桥涵设计暴⾬洪峰流量研究报告》——贵州省交通规划勘察设计院三⽔⽂计算

该项⽬⽔⽂计算共采⽤四种不同的⽅法进⾏⽔⽂计算，通过分析⽐较确定流量。⽅法1：交通部公路科学研究所暴⾬径流公式推算设计流量；⽅法2：交通部公路科学研究所暴⾬推理公式推算设计流量；⽅法3：简化公式；

⽅法4：贵州省交通⾬洪法（H 法）经验公式。（1） 交通部公路科学研究所暴⾬径流公式：βγδφ23

)(F z h Q p -= （3-1）

φ ——地貌系数，根据地形、汇⽔⾯积F 、主河沟平均坡度决定，取0.1 h ——径流厚度（mm ），取44mmZ ——被植被或坑洼滞留的径流厚度（mm ）,取10mmF ——汇⽔⾯积（km 2）,取3.94β ——洪峰传播的流量折减系数，取1γ ——汇⽔区降⾬量不均匀的折减系数，取1

δ——湖泊或⼩⽔库调节作⽤影响洪峰流量的折减系数，取1p Q ——规定频率为p 时的洪⽔设计流量（m 3/s ）

将各参数带⼊公式3-1，可得βγδφ23)(F z h Q p -==59.34（m 3/s ）

（2）交通部公路科学研究所暴⾬推理公式：F S Q n

p p )(278.0µτ-= （3-2） p Q ——频率为p 的设计流量（3/m s ）p S ——暴⾬⼒（/mm h ）

查暴⾬等值线图（p ＝1％），得01.0S ＝80mm/hτ——汇流时间（h ）采⽤公式2

3K ατ??=，L 为河沟长度 2.52（km ），z I 为主河沟平均坡度5.55（000），3K =0.193，2α=0.713， τ=0.55（h ）。n ——暴⾬递减指数

此处分区为I 区，取0.47。 µ——损失参数（mm/h ）

采⽤公式22P K S F λµβ-=，2K =0.51，2β=1.099，λ=0.437，为系数，µ=17.35（mm/h ）。

F ——汇流⾯积3.94（2km ），

确定各个参数值带⼊公式3-2可得百年⼀遇洪峰流量F S Q n

p p )(278.0µτ-==140.88（3/m s ） （3）贵州省简化公式n p F K Q *= （3-3）K ——径流模量取35.8n ——地区指数取0.834F ——汇流⾯积3.94（2km ）

确定各个参数值带⼊公式3-3可得百年⼀遇洪峰流量n p F K Q *==112.27（3/m s ）（4）贵州省经验公式3P P Q CS F λβ= （3-4）

p Q ——频率为p 的设计流量（3/m s ）p S ——暴⾬⼒（/mm h ）取80/mm hC=11.59，β=0.245，3λ=0.834，为系数F ——汇流⾯积3.94（2km ）

确定各个参数值带⼊公式3-4可得百年⼀遇洪峰流量3P P Q CS F λβ==114.97（3/m s ）（5）Q P 取值：

采⽤⽅法⼀计算得1%Q =59.34m 3/s ；采⽤⽅法⼆计算得1%Q =140.88m 3/s ；采⽤⽅法三计算得1%Q =112.27m 3/s ；采⽤⽅法四计算得1%Q =114.97m 3/s 。本桥100年⼀遇洪⽔流量偏安全的取值，计算的结果1%Q =140.88m 3/s 作为设计流量。

四 设计⽔位

调查⼯程选址处的河流形态断⾯，根据河床的糙率，河⾯的坡率，设计流量，利⽤谢才曼宁公式可以求出洪⽔的设计⽔位。谢才公式：

v = （4-1） C ——谢才系数，反映沿称阻⼒变化的系数；R ——⽔⼒半径，A

R χ=，其中A 为过流断⾯⾯积，χ为断⾯中固体边界与流体相接触部分的周长，称湿周；J ——河⾯坡率。曼宁公式：1/61C R n

= （4-2） n ——粗糙系数；R ——⽔⼒半径。

根据连续性⽅程可得流量关系：Q Av = （4-3） A ——过⽔断⾯的⾯积；v ——谢才公式计算的流量。

由于现实中河槽和滩的糙率不⼀致，我们常⽤的⽅法是把河滩和河槽区分对待，《公路⼯程⽔⽂勘测设计规范》5.3.1中介绍：

c c t t Q A V AV =+ （4-4）2/31/21c c c

V R J n = （4-5） 2/31/21t t t V R J n =（4-6） Q ——设计洪⽔流量（m 2/s ）;c A 、t A ——河槽、河滩过⽔⾯积（m 2）;c V 、t V ——河槽、河滩平均流速（m/s ）;c n 、t n ——河槽、河滩糙率；

c R 、t R ——河槽、河滩⽔⼒半径（m ）, 当宽深⽐⼤于10时，可⽤平均⽔深代替；J ——⽔⾯⽐降。

在⼯程选址处河沟中，调查时确定糙率n ，⽔⾯坡率J 。给定设计⽔位H ，利⽤河沟的形态断⾯，可以求出湿周R ，过⽔⾯积A 。利⽤公式4-4、4-5、4-6可以求出相应⽔位的洪⽔流量，采⽤试算的办法，试算流量结果和第三章根据暴⾬径流⽅法确定的百年⼀遇洪⽔流量相差⾜够⼩时，即由洪⽔流量确定了设计⽔位。本处采⽤福建省交通规划设计院的程序，试算确定设计⽔位。

桥址处的形态断⾯如图4-1：

图4-1

程序计算结果：

设计⽔位： 1008.78 设计流量：140.88 最⼤⽔深：2.78左滩流量： 0 主槽流量：131.10 右滩流量： 0左滩⾯积： 0 主槽⾯积：38.14 右滩⾯积： 0左滩流速： 0 主槽流速：2.60 右滩流速： 0五、冲刷计算桥下⼀般冲刷

0.90.6620.151.04()()(1-)z p dcm c cg

d z

Q B h A h Q B A λµ==式中：

p h ——桥下⼀般冲刷后的最⼤⽔深

p Q ——频率为P%时的设计流量（m 3/s ）, p Q =330.30（m 3/s ） 2Q ——桥下河槽部分通过的设计流量（m 3/s ）， 2c p tc

Q Q Q Q Q =+=318.23 c Q ——天然状态下河槽部分的设计流量（m 3/s ），c Q =318.20（m 3/s ） t Q ——天然状态下河滩部分设计流量（m 3/s ），t Q =12.07（m 3/s ） cg B ——桥长范围内的河槽宽度（m ），cg B =80（m ） z B ——造床流量下的河槽宽度（m ），对复式河床可取平摊⽔位时河槽宽度，z B =80（m ）λ——设计⽔位下，在cg B 宽度范围内，桥墩阻⽔总⾯积与过⽔⾯积的⽐值，λ=0.113

µ——桥墩⽔流侧向压缩系数，取µ=0.98 cm h ——河槽最⼤⽔深（m ），cm h =2.945（m ） d A ——单宽流量集中系数z H ——造床流量下的河槽平均⽔深（m ），对复式河床可取平摊⽔位时的河槽平均⽔深，z H =2.5（m ）则

0.15d z

A ==1.211 0.90.662

1.04()()(1-)z p d c m c c g Q B h A h Q B λµ==3.99

冲刷深度为-p c m

H h h ==3.99-2.945=1.04（m ）