水文计算算例.pdf

该【水文计算算例 】是由【读书之乐】上传分享，文档一共【22】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【水文计算算例 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。:.
(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
QKFn…………………………………(1)
NN
式中:Q——某频率洪峰流量(米3/秒).
N
n、K——为重现期为N的经验参数
N
F——流域面积(平方公里).
由《***地区实用水文手册》和《榆林地区实用水文手册》
附表(78)中查得:
n;K
1%
②综合参数法:
QCNαFβH………………………………………(2)
mN3N
其中:Q——某频率的洪峰流量(米3/秒).
mN
N——设计重现期(年).
F
——流域形状系数,
L2
:.
L.——主沟长度
H——设计重现期为N的3小时面雨量(毫米).
3N
C、α、β、γ、η——分区综合经验参数指数.
式中参数的确定:
由《***地区实用水文手册》和《榆林地区实用水文手册》
附表(79)中查得:
C、、、、;
③原交通部公路科学研究所推理公式法:
S
QPF…………………………………(3)
Pn
式中:Q——某频率洪峰流量(米3/秒).
p
S——某一频率雨力即最大1小时暴雨强度(毫米/小时).
P
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.
:单位换算系数.
由《***地区实用水文手册》和《榆林地区实用水文手册》
中查得:
S140mm
1%
由表二查得:K,
11
uKS
1
1P
由表三查得:K,
2

LL
K
2
jj

:.
④全国水文分区经验公式:
公式的基本形式:QKFn。…………………………(4)
2%
根据分区表查90区的对应值:n值按取,K值取,Q
1%2%
⑤采用全国水文分区经验公式
QCFn,QQ(1CK)………………………………(5)
01%0v1%
根据分区表查90区的对应值。查得C,n,
0
C=,查得K1%=,Q
vsv1%0
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)
1K51+***大桥
2K51+***大桥
3K52+***大桥

计算采用桥位设计信息软件系统版本,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%=³/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=,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
基本资料
河流名称***
设计洪水流量(m³/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m313
断面桩号及标高数据列表
桩号(m)标高(m)
01016
121010
:.
171008
181006
201000
21998
23
27
33998
401000
481002
641010
711016
3计算过程
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=(m³/s)对应
的设计洪水位为(m),即
H=(m)
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=(㎡)
右滩过水面积ω3=0(㎡)
:.
全断面过水面积ωs=ω1+ω2+ω3=(㎡)
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)
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=71=(m)
计算流速
计算公式
按照《公路工程水文勘测设计规程》(JTGC30-2002)
2/31/2
V=mRI式中:R为水力半
径(m)
m为河床粗糙系数
I为河床比降
2/31/22/31/2
河槽流速V2=m2R2I=40××1000)=
(m/s)
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=×=(m³/s)
全断面流量Qs=Q1+Q2+Q3=0++0=(m³/s)
计算全断面流速
Vs=Qs/ωs=/=(m/s)
4计算结果列表
全断面数据
断面平均流速(m/s)
断面设计流量(m³/s)
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)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
:.
Qn3
LKpB
jc
Q
c
式中:
Q
设计流量p=(m³/s)
设计洪水河槽流量Q=(m³/s)
c
B
河槽宽度c=
n
系数K和指数3,该河段属于稳定河段,K,n
3
可求得
L=。
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:

QB
hA2ch
pmax
Q(1)B
c2
式中:
Q—计算断面的天然河槽流量
1
Q—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
2
Q
情况判断,桥下河槽不可能扩宽到全桥,所以QcQ
2QQ"s
ct
:.
QQ
s—设计流量;根据计算,s=(m³/s)
QQ
c—天然河槽流量:根据计算,c=(m³/s)
Q"Q"
t—天然状态下河滩部分流量,t=0
Q
所以,QcQ=(m³/s)
2QQ"s
ct
B
c—计算断面天然河槽宽度,B=
B—桥下断面天然河槽宽度,B=
2
h
max—计算断面桥下河槽最大水深,hmax=

B
A—单宽流量集中系数:A
H

—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;


20

—桥梁压缩系数:μ=
所以

QB
hA2ch
pmax
Q(1)B
c2
=
h
即p=,扣除原来水深,实际冲刷深度为hh。
pmax
⑵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:
n
VV'

hKKBh0
b21p
V
0
式中:
:.
h
b—桥墩局部冲刷深度,从一般冲刷后床面算起;
KK
—墩型系数;查表6-3-1得:=1

2—河床粒径影响系数;K

d
B—桥墩计算宽度;查表6-3-1得:=m
1B
1
hh
p—墩前行近水流深度,以一般冲刷后水深p代入;h
p
d
—冲刷层内泥沙平均粒径,d1mm
v
—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v采用下式计算:

QBh
vd2cmaxv
(1)Bhc

ccgc
=m/s
v
0—床沙启动速度;v(d)
0
v'
0—墩前泥沙启动速度;v'(d)
0
n—指数
vvn
当0时,=1


n0
vvv
当0时,
所以:
n
VV'
hKK0
b21p
V
0
②用65-1修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷:
vv
清水冲刷0:
:.
hVV'
b110
vv
动床冲刷0:
n
VV'
hVV'0
b1100
VV'
00
式中:
hKBvvv'
b、、、、0、0意义同65-2。
1
河床泥沙启动速度v:
0
h

vp332dp
0
dd


d
墩前起冲流速v'v
00
B
1
K
河床粒径影响系数:
11

K

dd
指数n:

v
n0
v
vv
因为0,所以属动床冲刷:应采用公式:
n
VV'
hVV'0
b1100
VV'
00
进行计算:
n
VV'
hVV'0
b1100
VV'
00

由上述两种方法确定最大的桥墩局部冲刷深度h,在计算
b
:.
最低冲刷线标高时采用此值。
+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
QKFn…………………………………(1)
NN
式中:Q——某频率洪峰流量(米3/秒).
N
n、K——为重现期为N的经验参数
N
F——流域面积(平方公里).
由《***地区实用水文手册》和《榆林地区实用水文手册》
附表(78)中查得:
n;K
1%
②综合参数法:
QCNαFβH………………………………………(2)
mN3N
其中:Q——某频率的洪峰流量(米3/秒).
mN
N——设计重现期(年).
F
——流域形状系数,
L2
L.——主沟长度
H——设计重现期为N的3小时面雨量(毫米).
3N
C、α、β、γ、η——分区综合经验参数指数.
式中参数的确定:
由《***地区实用水文手册》和《榆林地区实用水文手册》
附表(79)中查得:
C、、、、;
:.
③原交通部公路科学研究所推理公式法:
S
QPF…………………………………(3)
Pn
式中:Q——某频率洪峰流量(米3/秒).
p
S——某一频率雨力即最大1小时暴雨强度(毫米/小时).
P
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.
:单位换算系数.
由《***地区实用水文手册》和《榆林地区实用水文手册》
中查得:
S140mm
1%
由表二查得:K,
11
uKS
1
1P
由表三查得:K,
2

LL
K
2
jj

④全国水文分区经验公式:
公式的基本形式:QKFn。…………………………(4)
2%
根据分区表查90区的对应值:n值按取,K值取,Q
1%2%
⑤采用全国水文分区经验公式
QCFn,QQ(1CK)………………………………(5)
01%0v1%
根据分区表查90区的对应值。查得C,n,
0
:.
C=,查得K1%=,Q
vsv1%0
流量计算结果
中心汇水面积F河沟长L公式①公式②公式③公式④采用值
河名及桥名河沟纵坡j
桩号(Km²)(Km)(m³/s)(m³/s)(m³/s)(m³/s)(m³/s)
K80+***大桥

计算采用桥位设计信息软件系统版本,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%=³/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=,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+250
2河流资料
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m313
断面桩号及标高数据列表
桩号(m)标高(m)
0877
24871
35866
38865
44869
61878
74883
3计算过程
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=(m3/s)对应
:.
的设计洪水位为(m),即
H=(m)
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=(㎡)
右滩过水面积ω3=0(㎡)
全断面过水面积ωs=ω1+ω2+ω3=(㎡)
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)
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=74=(m)
计算流速
计算公式
按照《公路工程水文勘测设计规程》(JTGC30-2002)
2/31/2
V=mRI式中:R为水力半
:.
径(m)
m为河床粗糙系数
2/31/2
I为河床比降河槽流速V2=m2R2I
2/31/2
=33××(20/1000)=(m/s)
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=×=(m3/s)
右滩流量Q3=ω3×V3=0×0=0(m3/s)
全断面流量Qs=Q1+Q2+Q3=0++0=(m3/s)
计算全断面流速
Vs=Qs/ωs=/=(m/s)
4计算结果列表
全断面数据
断面平均流速(m/s)
断面设计流量(m3/s)
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)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
Qn3
LKpB
jc
Q
c
式中:
Q
设计流量p=(m³/s)
设计洪水河槽流量Q=(m³/s)
c
B
河槽宽度c=
n
系数K和指数3,该河段属于稳定河段,K,n
3
可求得
L=。
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:

QB
hA2ch
pmax
Q(1)B
c2
式中:
Q—计算断面的天然河槽流量
1
Q—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
2
Q
情况判断,桥下河槽不可能扩宽到全桥,所以QcQ
2QQ"s
ct
QQ
s—设计流量;根据计算,s=(m³/s)
QQ
c—天然河槽流量:根据计算,c=(m³/s)
Q"Q"
t—天然状态下河滩部分流量,t=0
Q
所以,QcQ=(m³/s)
2QQ"s
ct
B
c—计算断面天然河槽宽度,B=
B—桥下断面天然河槽宽度,B=
2
h
max—计算断面桥下河槽最大水深,h=
max

B
A—单宽流量集中系数:A
H

—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;


20
:.
—桥梁压缩系数:μ=
所以

QB
hA2ch
pmax
Q(1)B

c2
=
h
即p=,扣除原来水深,实际冲刷深度为hh。
pmax
⑶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:
n
VV'
hKK0
b21p
V
0
式中:
h
b—桥墩局部冲刷深度,从一般冲刷后床面算起;
KK
—墩型系数;查表6-3-1得:=1

2—河床粒径影响系数;K

d
B—桥墩计算宽度;查表6-3-1得:=m
1B
1
hh
p—墩前行近水流深度,以一般冲刷后水深p代入;h
p
d
—冲刷层内泥沙平均粒径,d
v
—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v采用下式计算:

QBh
vd2cmaxv
(1)Bhc

ccgc
=m/s
:.
v
0—床沙启动速度;v(d)
0
v'
0—墩前泥沙启动速度;v'(d)
0
n—指数
当vv时,n=1
0


n0
vvv
当0时,
所以:
n
VV'
0
hKKBh
b21p
V
0
②用65-1修正式计算河槽中桥墩的局部冲刷:
vv
清水冲刷0:
hVV'
b110
vv
动床冲刷0:
n
VV'
hVV'0
b1100
VV'
00
式中:
hKBvvv'
b、、、、0、0意义同65-2。
1
v
河床泥沙启动速度0:
h

vp332dp
0
dd


d
墩前起冲流速v'v
00
B
1
K
河床粒径影响系数:
:.
11

K

dd
指数n:

v
n0
v
vv
因为0,所以属动床冲刷:应采用公式:
n
VV'
hVV'0
b1100
VV'
00
进行计算:
n
VV'
hVV'0
b1100
VV'
00

由上述两种方法确定最大的桥墩局部冲刷深度h,在计算
b
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。