1、一）全線典型大中橋水文計算分析水文計算的基本步驟：- 對有水文資料的河流收集水文資料-確定橋位在地形圖上的位置-確定主流 -勾繪匯水面積（五萬分之一地形圖）- 計算流量- 各水文參數計算1 * 大橋水文計算（1）. 設計流量計算 洪峰流量匯水面積相關法公式QN KNF n 1（）用水文手冊式中： QN某頻率洪峰流量（米 3/ 秒）. n、KN 為重現期為 N 的經驗參數 F流域面積（平方公里） . 由延安地區實用水文 手冊和榆林地區實 附表（ 7 8）中查得：n 0.61； K1% 60.1 綜合參數法：QmN CNF H3N 其中： QmN 某頻率的洪峰流量（米 3/秒）.N設計重現期（年）

2、流域形狀系數，FL2L.主溝長度H3N 設計重現期為 N 的 3 小時面雨量（毫米） .C、分區綜合經驗參數指數. 式中參數的確定： 由延安地區實用水文 手冊和榆林地區實 用水文手冊 附表（ 7 9）中查得：C 4.35、0.15、 0.58、 0.11、0.49； 原交通部公路科學研究所推理公式法：QP 0.278 SnPF 3（）式中： Qp某頻率洪峰流量（米 3/ 秒）.SP某一頻率雨力即最大 1 小時暴雨強度（毫米 / 小時） 流域匯流時間（小時） .損失參數（毫米 /小時） . F流域面積（平方公里） . n暴雨遞減指數 .0.278 ：單位換算系數 .由延安地區實用水文 手冊和榆林

3、地區實 用水文手冊 中查得：S1% 140mm 由表二查得： K1 0.65， 1 0.98 u K1 SP 1 1.3 300.83 82.44mm/ h 由表三查得： K2 0.334， 0.16 0.16K2 L 0.334 L jj 全國水文分區經驗公式：公式的基本形式： Q2% KF n 。4（） 根據分區表查 90 區的對應值： n值按取 0.72， K 值取 13.8， Q1% 1.18Q2% 采用全國水文分區經驗公式Q0， Q1%Q0 (1 Cv K1% )6.1F 0.65根據分區表查 90 區的對應值。查得 C 6.1，n0.65則 Q0Cv1.55 Cs/Cv=3.5 ，

4、查得 K1%=8.16 ，Q1% 13.648Q0流量計算結果序號斷面位置河名及橋名匯水面積F （Km 2）河溝長L （ Km ）河溝縱坡 j公式(m 3/s)公式(m3/s)公式(m 3/s)公式(m 3/s)采用值(m 3/s)1K51+600.0* 大橋18.28.50.0189432.2237.2499.4131.5499.42K51+860.0* 大橋20.128.80.0189462.7252.3548.8141.4548.83K52+060.0* 大橋20.128.80.0189462.7252.3548.8141.4548.82. 計算設計水位以及設計流速計算采用橋位設計信息軟

5、件系統 2.0 版本，河床斷面形態、 河流 比降根據現場測量數據輸入軟件， 糙率結合現場實測情況， 根據規范 規定進行選取。根據前文的流量計算， 確定百年一遇的設計流量 Q1%=548.8m 3/s ；河槽以黃土沙石為主，并根據從當地水利部門搜集的資料，確 定糙率取 1/n=45 ；根據現場實測以及相關資料，確定河床比降J=0.015 ，利用計算軟件可以求得：1 橋梁基本信息橋梁類型大設計洪水頻率 (%)1橋梁中心樁號凌汛要求無水流與橋軸線的夾角0跨河位置河灣2 河流資料2.1 基本資料河流名稱設計洪水流量 (m3/s)548.8計算斷面名稱51860河床比降 ( )18.9左分界樁號 (m)

6、0右分界樁號 (m)71左灘粗糙度 m113河槽粗糙度 m240右灘粗糙度 m3132.2 斷面樁號及標高數據列表樁號(m)標高(m)010161210101710081810062010002199823996.4427996.44339984010004810026410107110163 計算過程3.1 計算設計水位根據幾何方法計算得：經過多次幾何方法計算，確定設計洪水流量 Qs=548.8(m 3 /s) 對應的設計洪水位為 1001.704(m) ，即H=1001.704(m)3.2 計算河床各部分的過水面積和水面寬度根據幾何方法計算得： 左灘過水面積 1=0( ) 河槽過水面積 2

7、=87.092( )右灘過水面積 3=0( )全斷面過水面積 s=1+ 2+ 3=87.092( ) 左灘水面寬度 B1=0(m)河槽水面寬度 B2=71(m)右灘水面寬度 B3=0(m)3.3 計算水力半徑計算公式R= /B式中：為過水面積 ( )B 為水面寬度 (m)河槽水力半徑 R2= 2/B2=87.092/71=1.227(m)3.4 計算流速計算公式按照公路工程水文勘測設計規程 (JTG C30-2002)V = m R 2/3 I1/2式中： R為水力半徑 (m)m 為河床粗糙系數I 為河床比降河 槽 流 速V2 = m2 R2 2/3 I1/2= 6.301(m/s)=40 1

8、.227 2/3 (18.9/1000) 1/23.5 計算流量計算公式Q = V 式中：為過水面積 ( )V 為流速 (m/s) 河槽流量 Q2 = 2 V2 =87.092 6.301 =548.799(m 3/s)全斷面流 量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 548.799+0 = 548.799(m 3/s)3.6 計算全斷面流速Vs = Qs / s = 548.799 / 87.092 = 6.301(m/s)4 計算結果列表4.1 全斷面數據斷面平均流速 (m/s)6.301斷面設計流量 (m3/s)548.7994.2 河槽數據河槽設計流速 (m/s)6.301河

9、槽設計流量 (m3/s)548.799河槽平均水深 (m)1.227河槽最大水深 (m)5.264河槽水面寬度 (m)71河槽過水面積 ( )87.0925 河流斷面圖3 ) .橋長計算河槽寬度計算公式LjQpQcn3Bc式中：設計流量 Qp =548.8 (m 3/s) 設計洪水河槽流量 Qc=548.8 (m 3/s) 河槽寬度 Bc =28.1mK 0.84,n3 0.9系數 K和指數 n3 ，該河段屬于穩定河段，可求得L=23.6m本橋跨徑設置主要受地形影響，采用跨徑 35 20m 組合箱梁， 綜合考慮角度、 橋墩布置等因素， 橋跨布置滿足設計洪水頻率的泄洪 要求，水文不控制跨徑布置。

10、4 ). 沖刷計算河槽一般沖刷由于公式 64-1 修整式對大顆粒土質計算值偏大，對穩定性河槽 計算值偏大， 而本河流屬于河槽穩定， 河床土質主要為粒徑較小的沙礫，因此采用 64-2 簡化公式計算河槽一般沖刷：hp0.90Q21.04 A 2Qc0.66Bc(1 ) B2hmax式中：Q1 計算斷面的天然河槽流量Q2 橋下河槽部分通過的設計流量。根據調查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河槽不可能擴寬到全橋，所以 Q2Qc Qs2 Qc Qt sQs 設計流量；根據計算， Qs=548.8 (m 3/s)Qc 天然河槽流量：根據計算， Qc =548.8 (m 3/s)Qt 天然狀態下河灘部分流量，

11、 Qt =0所以， Q2Qc Qs =548.8(m 3/s)Qc Qt Bc 計算斷面天然河槽寬度， B=28.1mB2 橋下斷面天然河槽寬度， B=28.1mhmax 計算斷面橋下河槽最大水深， hmax=5.3A 單寬流量集中系數：H0.151.05設計水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對于天然寬線河槽，近似用一個墩寬中心距離之比；1.4200.07橋梁壓縮系數：=0.88所以0.90 hp 1.04 AQQc20.66Bc0.66(1 ) B2hmax=6.24m即 hp =6.24m ， 扣 除 原 來 水 深 5.3m ， 實 際 沖 刷 深 度 為hp hmax 0.9

12、4m 。 橋墩的局部沖刷計算 用 65-2 修正式計算河槽中橋墩的局部沖刷：nhb K K2 B10.60hp0.15 V V0式中：hb 橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；K 墩型系數；查表 6-3-1 得： K =1K 2 河床粒徑影響系數； K 2 0.002.223 0.375d 0.37dB1 橋墩計算寬度；查表 6-3-1 得： B1 =1.4 mhp 墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深 hp 代入； hp 6.24m d 沖刷層內泥沙平均粒徑， d 1mm墩前行近流速；由于一般沖刷采用 64-2 簡化公式進行計算，因此，墩前行進流速v采用下式計算：Ad0.1 Q2Bcv1.

13、04 Qc(1 )Bcg=4.12 m/sv0 床沙啟動速度； v0v0墩前泥沙啟動速度；0.34 hmax hc2/3vc5.24m / s0.28(d0.7)0.50.37m/ sv0 0.12(d 0.7)0.55 0.15m/ sn =1當 v v0 時，n指數0.23 0. 19 lg d v0v所以：n0.60 0.15 V V0hb K K 2 B10.60hp0.150 2.80m 用 65-1 修正式計算河槽中橋墩的局部沖刷：清水沖刷 v v0 ：hb K K 1B10.60 V V0動床沖刷 v v0 ：hbK K 1B10.60 V0V0nV V0V0 V0 式中：hb、

14、K 、 B1、 v、v0、v0意義同 65-2河床泥沙啟動速度 v0 ：0.14hp 0.14 10 hp v0 0.0246 p 332d 0.72 p dd1.95m/s0.06墩前起沖流速 v0 0.462 dB1v0 0.26m / s河床粒徑影響系數K 0.8 1 d0.450.15 d1.6指數 n ：0.190.25dv0因為 vv0 ，所以屬動床沖刷：應采用公式：hb K K 1B10.60 V0nV0 VV0 VV00進行計算：hb K K 1B10.60 V0nV0 VV0 VV00 n3.37m由上述兩種方法確定最大的橋墩局部沖刷深度hb 3.37m ，在計算最低沖刷線標

15、高時采用此值。2 K80+120* 大橋水文計算（1）. 設計流量計算 洪峰流量匯水面積相關法公式QN KNF n1（）式中： QN某頻率洪峰流量（米 3/ 秒）n、KN 為重現期為 N 的經驗參數F流域面積（平方公里） .由延安地區實用水文 手冊和榆林地區實 用水文手冊 附表（ 7 8）中查得：n 0.61； K1% 60.1 綜合參數法：QmN CNF H3N 2）（其中： QmN 某頻率的洪峰流量（米 3/秒）.N設計重現期（年）.流域形狀系數，FL2L.主溝長度H3N設計重現期為N 的 3 小時面雨量（毫米）C、分區綜合經驗參數指數.式中參數的確定：由延安地區實用水文 手冊和榆林地區實

16、 用水文手冊附表（ 7 9）中查得：C 4.35、0.15、 0.58、0.11、0.49； 原交通部公路科學研究所推理公式法：QP 0.278 SnP F 3（）式中： Qp某頻率洪峰流量（米 3/ 秒）SP某一頻率雨力即最大 1 小時暴雨強度（毫米 / 小時） 流域匯流時間（小時） .損失參數（毫米 / 小時）F流域面積（平方公里） n暴雨遞減指數 .0.278 ：單位換算系數 .由延安地區實用水文 手冊和榆林地區實 用水文手冊 中查得：S1% 140mm 由表二查得： K1 0.65， 1 0.98 u K1 SP 1 1.3 300.83 82.44mm/ h 由表三查得： K2 0.

17、334，0.160.16K2 0.3342j 全國水文分區經驗公式：公式的基本形式： Q2% KF n 。4（） 根據分區表查 90 區的對應值： n值按取 0.72， K 值取 13.8， Q1% 1. 18Q2% 采用全國水文分區經驗公式Q 0 CF ， Q1%Q0 (1 Cv K1% )6.1F 0.65根據分區表查 90 區的對應值。查得 C 6.1，n0.65則 Q0Cv 1.55 Cs/Cv=3.5 ，查得 K1%=8.16 ，Q1% 13.648Q0流量計算結果中心樁號河名及橋名匯水面積F （Km 2）河溝長 L （ Km ）河溝縱坡 j公式(m3 /s)公式(m3 /s)公式(

18、m3 /s)公式(m3 /s)采用值(m3 /s)K80+120.0* 大橋8.354.20.0156254.5277.3254.175.1277.32. 計算設計水位以及設計流速計算采用橋位設計信息軟件系統 2.0 版本，河床斷面形態、 河流 比降根據現場測量數據輸入軟件， 糙率結合現場實測情況， 根據規范 規定進行選取。根據前文的流量計算， 確定百年一遇的設計流量 Q1%=277.3m 3/s ；河槽以黃土沙石為主，并根據從當地水利部門搜集的資料，確 定糙率取 1/n=35 ；根據現場實測以及相關資料，確定河床比降 J=0.0156 ，利用計算軟件可以求得：1 橋梁基本信息橋梁類型大通航標

19、準II設計洪水頻率 (%)1橋梁中心樁號凌汛要求無水流與橋軸線的夾角0跨河位置K80+2502 河流資料2.1 基本資料河流名稱蔡家溝設計洪水流量 (m 3 /s)277.3計算斷面名稱80270河床比降 ( )15.6左分界樁號 (m)0右分界樁號 (m)74左灘粗糙度 m113河槽粗糙度 m233右灘粗糙度 m3132.2 斷面樁號及標高數據列表樁號(m)標高(m)08772487135866388654486961878748833 計算過程3.1 計算設計水位根據幾何方法計算得： 經過多次幾何方法計算，確定設計洪水流量Qs=277.3(m 3/s) 對應的設計洪水位為 870.125(

20、m) ，即 H=870.125(m)3.2 計算河床各部分的過水面積和水面寬度根據幾何方法計算得：左灘過水面積 1=0( )河槽過水面積 2=64.87( )右灘過水面積 3=0( )全斷面過水面積 s=1+ 2+ 3=64.87( )左灘水面寬度 B1=0(m)河槽水面寬度 B2=74(m)右灘水面寬度 B3=0(m)3.3 計算水力半徑計算公式R= /B式中：為過水面積 ( )B 為水面寬度 (m)河槽水力半徑 R2= 2/B2=64.87/74=0.877(m)3.4 計算流速計算公式按照公路工程水文勘測設計規程 (JTG C30-2002)V = m R 2/3 I1/2式中： R為水

21、力半徑 (m)m 為河床粗糙系數I 為河床比降河槽流速 V2 = m2 R2 2/3 I1/2=33 0.877 2/3 (20/1000) 1/2 = 4.275(m/s)3.5 計算流量計算公式Q = V 式中：為過水面積 ( )V 為流速 (m/s)左灘流量 Q1 = 1V1 =0 0 = 0(m 3/s)河槽流量 Q2 = 2V2 =64.87 4.275 = 277.299(m 3/s) 右灘流量 Q3 = 3V3 =0 0 = 0(m 3/s)全斷面流量 Qs = Q1 + Q2 + Q3 =0 + 277.299+0 = 277.299(m 3/s)3.6 計算全斷面流速Vs =

22、 Qs / s = 277.299 / 64.87 = 4.275(m/s)4 計算結果列表4.1 全斷面數據斷面平均流速 (m/s)4.275斷面設計流量 (m 3 /s)277.2994.2 河槽數據河槽設計流速 (m/s)4.275河槽設計流量 (m 3 /s)277.299河槽平均水深 (m)0.877河槽最大水深 (m)5.125河槽水面寬度 (m)74河槽過水面積 ( )64.875 河流斷面圖3 ) .橋長計算河槽寬度計算公式LjQpQcn3Bc式中： 設計流量 Qp =277.3 (m 3/s) 設計洪水河槽流量 Qc=277.3 (m 3/s) 河槽寬度 Bc =24.2m系

23、數 K和指數 n3 ，該河段屬于穩定河段， K 0.84,n3 0.9 可求得L=20.3m本橋跨徑設置主要受地形影響，采用跨徑 18 20m 組合箱梁， 綜合考慮角度、 橋墩布置等因素， 橋跨布置滿足設計洪水頻率的泄洪 要求，水文不控制跨徑布置。4 ). 沖刷計算河槽一般沖刷由于公式 64-1 修整式對大顆粒土質計算值偏大，對穩定性河槽 計算值偏大， 而本河流屬于河槽穩定， 河床土質主要為粒徑較小的沙礫，因此采用 64-2 簡化公式計算河槽一般沖刷：hp0.90Q21.04 A 2Qc0.66Bc(1 ) B2hmax式中：Q1 計算斷面的天然河槽流量Q2 橋下河槽部分通過的設計流量。根據調

24、查資料以及兩岸河灘情況判斷，橋下河槽不可能擴寬到全橋，所以 Q2Qc Qs2 Qc Qt sQs 設計流量；根據計算， Qs=277.3 (m 3/s) Qc 天然河槽流量：根據計算， Qc =277.3 (m 3/s)Qt 天然狀態下河灘部分流量， Qt =0所以， Q2Qc Q s =277.3 (m 3/s)2 Qc Qt sBc 計算斷面天然河槽寬度， B=24.2mB2 橋下斷面天然河槽寬度， B=24.2m hmax 計算斷面橋下河槽最大水深， h max =3.30.15A 單寬流量集中系數： A B 1.07 H設計水位下，橋墩阻水總面積與橋下過水面積的比值；對于天然寬線河槽，

25、近似用一個墩寬中心距離之比；1.41.4 0.0720橋梁壓縮系數：=0.93所以0.90hp 1.04 AQQc2Bc(1 ) B20.66hmax=4.03m即 hp =4.03m扣 除 原 來 水 深 3.3m ， 實 際 沖 刷 深 度 為hp hmax0.73m 。橋墩的局部沖刷計算用 65-2 修正式計算河槽中橋墩的局部沖刷：nhbK K 2B10.60hp0.15 VV0 式中：hb 橋墩局部沖刷深度，從一般沖刷后床面算起；K 墩型系數；查表 6-3-1 得：K =1K 2 河床粒徑影響系數； K 20.0023 0.375d 0.24 0.332.2dB1 橋墩計算寬度；查表 6-3-1得： B1 =1.4 mhp 墩前行近水流深度，以一般沖刷后水深 hp 代入； hp 4.0