水文计算算例(20页).doc

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1、-（一）（二）（三） 水文计算算例-第 20 页（四） 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 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、分区综合经验参数指数.式中参数的确定： 原交

2、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）.流域汇流时间（小时）.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，（）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(Km)河沟长L（Km）河沟纵坡j公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)采用值(m/

3、s)1*大桥432.2 237.2 499.4 131.5 2*大桥462.7 252.3 548.8 141.4 3*大桥462.7 252.3 548.8 141.4 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。/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

4、资料2.1 基本资料河流名称*设计洪水流量(m/s)计算断面名称51860河床比降()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)01016121010171008181006201000219982327339984010004810026410107110163 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(m/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

5、据几何方法计算得： 左滩过水面积1=0() 河槽过水面积2=87.092() 右滩过水面积3=0() 全断面过水面积s=1+2+3=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=/B 式中：为过水面积() B 为水面宽度(m) 河槽水力半径 R2=2/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(JTG C30-2002) (5.3.1-3) 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= = 6.301(m/s) 3.5

6、 计算流量 计算公式 Q = V 式中：为过水面积() V为流速(m/s) 河槽流量 Q2 = 26.301 = 548.799(m/s) 全断面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 548.799+0 = 548.799(m/s)3.6 计算全断面流速 Vs = Qs / s = 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(m/s)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)71河槽过水面积()5 河流断面图3）.桥长计算河槽宽度计算公式式中

7、：设计流量=548.8 (m/s)设计洪水河槽流量=548.8 (m/s)河槽宽度系数和指数，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3520m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；

8、根据计算，=548.8 (m/s)天然河槽流量：根据计算，=548.8 (m/s)天然状态下河滩部分流量，=0所以，=(m/s)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： 所以即，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：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-

9、2简化公式进行计算，因此，墩前行进流速采用下式计算：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。2 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

10、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、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）.流域汇流时间（小时）.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，（）根据分区表查90区的对应值。查得，则， /=3.5，查得K1%=

11、8.16，流量计算结果中心桩号河名及桥名汇水面积F(Km)河沟长L（Km）河沟纵坡j公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)公式(m/s)采用值(m/s)K80+12*大桥4.2 254.5 277.3 254.1 75.1 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。/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

12、(%)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)计算断面名称80270河床比降()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

13、面积和水面宽度 根据几何方法计算得： 左滩过水面积1=0() 河槽过水面积2=64.87() 右滩过水面积3=0() 全断面过水面积s=1+2+3=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=/B 式中：为过水面积() B 为水面宽度(m) 河槽水力半径 R2=2/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(JTG C30-2002) (5.3.1-3) 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= = 4.275(m/

14、s) 3.5 计算流量 计算公式 Q = V 式中：为过水面积() V为流速(m/s) 左滩流量 Q1 = 1V1 =00 = 0(m3/s) 河槽流量 Q2 = 24.275 = 277.299(m3/s) 右滩流量 Q3 = 3V3 =00 = 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 / s = 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(m3/s)4.2 河槽数据河槽设计流速(m/s)

15、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)74河槽过水面积()5 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 (m/s)设计洪水河槽流量=277.3 (m/s)河槽宽度系数和指数，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1820m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

16、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 (m/s)天然河槽流量：根据计算，=277.3 (m/s)天然状态下河滩部分流量，=0所以，=277.3 (m/s)计算断面桥下河槽最大水深， hmax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： 所以即，扣除原来水深3.3m，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

17、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：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：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。二、 综合评价本路线所设桥涵结构物宏观上可以满足所经地区排洪行水的需要。微观上无论从桥长还是桥梁分布合理性来说，能满足过水的需要，不会对排洪产生阻碍。从各个局部来讲，各种结构物的布设均考虑了能方便当地群众生产、生活的需要，不会因本公路的修建导致当地群众生产、生活的不便。