公路桥涵水文计算基本方法

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1、公 路 桥 涵 水 文 计 算 基 本 方 法 前 言 众 所 周 知 ， 桥 涵 水 文 是 公 路 、 铁 路 、 市 政 工 程 中 桥 梁 、 路 基 设 计 、建 设 的 决 定 性 因 素 之 一 ， 也 是 衡 量 桥 梁 、 路 基 是 否 符 合 相 应 的 行 业 标 准的 最 基 本 标 准 。 更 为 重 要 是 它 事 关 洪 灾 区 人 民 的 生 命 和 财 产 的 安 全 ， 是灾 区 人 民 群 众 逃 生 和 抢 险 时 有 限 的 几 条 通 道 之 一 。 由 此 可 见 桥 涵 水 文 在桥 梁 、 路 基 设 计 、 建 设 中 是 极 其 重 要

2、的 工 作 项 目 。 桥 涵 水 文 与 本 行 业 其 它 专 业 有 所 不 同 ， 桥 涵 水 文 调 查 、 分 析 、 计 算本 身 并 无 精 度 指 标 要 求 ， 特 别 强 调 的 是 将 通 过 各 种 途 径 和 方 法 得 到 的 计算 结 果 进 行 比 较 、 论 证 后 确 定 最 终 设 计 流 量 ， 使 其 更 接 近 实 际 ， 更 趋 于合 理 。 本 次 交 流 着 重 于 桥 涵 水 文 分 析 、 计 算 的 基 本 方 法 和 途 径 。 以 上 内 容 是 桥 涵 水 文 工 作 主 要 工 作 内 容 ， 但 重 中 之 重 是 设 计 流

3、 量 的推 算 。 至 于 桥 长 、 冲 刷 、 调 治 构 造 物 、 桥 面 标 高 计 算 相 比 之 下 要 简 单 得多 ， 因 此 ， 本 次 交 流 的 重 点 放 在 设 计 流 量 的 推 算 、 外 业 调 查 、 勘 测 的 主要 过 程 以 及 内 业 工 作 的 主 要 内 容 和 步 骤 。 本 次 交 流 着 重 于 以 下 内 容 ： 第 一 章 一 般 情 况 水 文 分 析 计 算 第 二 章 桥 孔 长 度 和 桥 孔 布 设 第 三 章 导 治 工 程 第 四 章 桥 涵 水 文 术 语 及 规 范 用 语 第 一 章 一 般 情 况 水 文 分 析

4、计 算 第 一 节 桥 涵 水 文 计 算 的 内 容 和 要 求 1， 公 路 工 程 水 文 勘 测 设 计 包 括 路 基 和 桥 涵 的 水 文 调 查 和 勘 测 ， 水 文 、 水 力 计 算 ， 以 及 桥 孔 布 设 ， 调 治 工 程 的 设 置 等 。 （ 内 容 ） 2， 水 文 调 查 和 勘 测 应 根 据 设 计 要 求 和 所 在 区 域 条 件 ， 采 用 相 应 的 方 法 ， 收 集 和 调 查 的 资 料 应 作 可 靠 性 评 价 ， 勘 测 精 度 应 符 合 规 定 （ 要 求 ） 。 3， 水 文 、 水 力 分 析 和 计 算 成 果 应 作 合

5、 理 性 论 证 。 对 水 文 条 件 复 杂 或 通 航 等 级 较 高 的 特 殊 大 桥 ， 应 进 行 水 文 测 验 及 水 力 模 型 试 验 （ 河 工 模 型 动 、 定 床 试 验 。 （ 途 径 ） 4， 其 他 如 ： 排 水 、 输 砂 、 通 航 、 与 路 线 排 水 系 统 、 水 利 规 划 、 农 田 排 灌 相 配 合 。 （ 其 它 附 带 条 件 ） 5， 调 治 构 造 物 的 设 置 ， 应 不 影 响 河 道 的 原 有 功 能 及 两 岸 河 提 （ 岸 ） 、 村 镇 和 农 田 安 全 。 （ 其 它 附 带 条 件 ） 6， 此 外 ，

6、尚 应 符 合 现 行 国 家 颁 发 的 有 关 标 准 、 规 范 的 规 定 。 （ 前 提 ） 第 二 节 水 文 勘 测 分 析 计 算 基 本 途 径 桥 涵 水 文 计 算 、 分 析 基 本 途 径 如 下 ： 1， 有 水 文 观 测 资 料 水 文 统 计 法 2， 无 水 文 观 测 资 料 - 形 态 断 面 法 3， 无 水 文 观 测 资 料 （ 无 居 民 ) 经 验 公 式 法 一 ， 有 水 文 系 列 观 测 资 料 时 水 文 统 计 法 ： (一 )， 资 料 搜 集 和 准 备 ： 1， 外 业 勘 测 前 的 准 备 工 作 1， 1， 了 解 桥

7、梁 所 处 的 位 置 和 所 属 河 流 、 水 系 ， 勾 绘 汇 水 面 积 。 1， 2， 收 集 与 本 桥 位 相 关 的 水 文 、 气 象 资 料 。 （ 1） 水 文 站 的 多 年 连 续 或 不 连 续 流 量 系 列 。 （ 2） 水 位 站 的 多 年 连 续 或 不 连 续 水 位 系 列 。 （ 3） 水 文 站 多 年 使 用 的 基 本 水 文 参 数 ， 如 ： 糙 率 、 比 降 、 流 速 。 （ 4） 桥 位 上 游 是 否 有 水 坝 ， 若 有 ， 其 设 计 、 较 核 频 率 各 是 多 少 、 与 桥 梁 设 计 同 频 率 的 放 流 情

8、况 如 何 。 （ 5） 桥 位 附 近 是 否 有 与 已 知 水 文 站 相 关 的 其 它 水 文 站 。 该 水 文 站 的 水 文 系 列 如 何 。 （ 6） 调 查 、 搜 集 历 史 洪 水 情 况 （ 年 份 、 流 量 、 水 位 ） 。 （ 7） 收 集 所 处 地 区 的 有 关 风 、 雨 、 流 冰 、 气 温 等 气 象 资 料 。 2， 水 文 观 测 资 料 的 收 集 、 整 理 和 插 补 延 长 1） 调 查 法 ： 通 过 调 查 、 走 访 河 流 两 岸 附 近 居 民 ， 通 过 他 们 对 历 史 洪 水 的 记 忆 对 已 有 的 水 文 系

9、 列 进 行 插 补 和 延 长 。 2） 考 证 法 ： 通 过 文 献 、 历 史 记 载 、 碑 刻 、 民 间 传 说 等 对 已 有 的 水 文 系 列 进 行 插 补 和 延 长 。 3） 两 系 列 的 相 关 分 析 法 ： 若 分 析 站 水 文 系 列 较 短 ， 而 同 一 流 域 内 或 相 近 的 另 系 列 水 文 系 列 较 长 ， 则 可 将 该 站 作 为 参 证 站 ， 将 两 站 的 水 文 系 列 通 过 回 归 分 析 的 方 法 得 到 相 关 方 程 ， 再 通 过 相 关 方 程 对 较 短 的 分 析 站 水 文 系 列 进 行 插 补 和 延

10、 长 ， 从 而 得 到 更 长 的 水 文 系 列 。 4） 流 域 面 积 比 拟 法 ： 当 上 、 下 游 水 文 站 与 测 站 流 域 面 积 相 差 不 超 过 10 可 直 接 引 用 。 如 较 大 但 不 超 过 20 可 按 下 式 计 算 ： Q1=(F1/F2)Q2 5） 水 位 、 流 量 关 系 曲 线 法 ： 当 上 、 下 游 水 文 站 间 无 支 流 汇 入 ， 两 站 相 同 年 的 最 大 洪 峰 流 量 大 致 成 比 例 ， 则 可 通 过 两 站 资 料 用 如 下 函 数 进 行 插 补 和 延 长 。 Q=f（ Q ） H= f（ H ） Q

11、= f（ H ） 6） 过 程 线 叠 加 法 ： 利 用 两 支 流 洪 水 过 程 线 叠 加 得 到 合 流 后 桥 位 处 的 设 计 流 量 。 示 例 1， 两 系 列 的 相 关 分 析 法 算 例 ： 例 ： 某 河 有 甲 、 乙 两 相 邻 水 文 站 ， 甲 站 (参 证 站 :流 量 X)有 24年 观 测 资 料 ， 乙 站 (分 析 站 :流 量 Y)有 14年 ， 试 应 用 甲 站 资 料 延 长 乙 站 资 料 ， 两 站 资 料 如 下 表 。 序 号 年 代 流 量 x K1 K1 K1 K1 流 量 y K2 K2 K1 K21 1950 473 0.3

12、2 0.10 （ 396） （ 0.39） （ 0.15）2 51 6170 4.20 17.64 （ 3985） （ 3.86） （ 15.13）3 52 1000 0.68 0.46 （ 728） （ 0.71） （ 0.50）4 53 3030 2.06 4.24 （ 2007） （ 1.96） （ 3.84）5 54 916 0.63 0.40 （ 675） （ 0.66） （ 0.44）6 55 2160 1.47 2.16 （ 1459） （ 1.42） （ 2.02）7 56 1660 1.13 1.28 （ 1144） （ 1.12） （ 1.25）8 57 393 0.27

13、0.07 （ 346） （ 0.34） （ 0.12）9 58 3915 2.67 7.12 （ 2564） （ 2.50） （ 6.25） 10 59 213 0.15 0.02 （ 232） （ 0.23） （ 0.05）11 60 337 0.23 0.05 0.31 0.10 295 （ 0.29） （ 0.08） 0.1212 61 1845 1.26 1.58 1.69 2.86 1276 （ 1.24） （ 1.54） 2.7413 62 840 0.57 0.32 0.77 0.59 622 （ 0.61） （ 0.37） 0.6114 63 560 0.38 0.14 0.5

14、1 0.26 440 （ 0.43） （ 0.18） 0.2915 64 1760 1.20 1.44 1.62 2.62 1000 （ 0.98） （ 0.96） 2.0616 65 2073 1.41 1.99 1.90 3.61 1400 （ 1.37） （ 1.88） 3.3817 66 340 0.23 0.05 0.31 0.10 275 （ 0.27） （ 0.07） 0.1118 67 1520 1.04 1.08 1.39 1.93 813 （ 0.79） （ 0.62） 1.4319 68 1920 1.31 1.72 1.76 3.10 1610 （ 1.57） （ 2.

15、46） 3.59 20 69 1130 0.77 0.59 1.04 1.08 965 （ 0.94） （ 0.88） 1.2821 70 840 0.57 0.32 0.77 0.59 618 （ 0.60） （ 0.36） 0.6122 71 1090 0.74 0.55 1.00 1.00 814 （ 0.79） （ 0.62） 1.0423 72 407 0.28 0.08 0.37 .014 350 （ 0.34） （ 0.12） 0.1624 73 630 0.43 0.19 0.58 0.34 529 （ 0.52） （ 0.27） 0.39 35222 24 43.59 14.

16、02 18.32 11007 13.99 17.66 17.81 水 文 系 列 回 归 分 析 计 算 表 （ 1） ,回 归 分 析 方 程 式 ： Y-Y=gsy/sx(X-X) 两 系 列 近 14年 平 均 流 量 ： Y 786， X 1092 （ 2） ,经 计 算 得 : 均 方 差 : sy=416 sx=629 相 关 系 数 g=0.96 相 关 系 数 机 误 Eg 0.014 （ 3） ， 判 断 相 关 程 度 ： 4Eg=4 0.014 0.056 g 0.96 4Eg 相 关 良 好 （ 4） ， 根 据 以 上 回 归 分 析 方 程 式 及 相 应 各 参

17、数 得 到 以 下 方 程 式 ： Y 786 0.96 416 629 （ X 1092） 整 理 得 : Y= 0.63X+98.04 (本 题 为 直 线 相 关 ） 其 中 自 变 量 X为 参 证 站 （ 流 量 x） 系 列 流 量 ;y为 分 析 站 （ 流 量 y） 系 列 流 量 。 上 表 括 号 内 （ 流 量 y） 为 插 补 后 分 析 站 流 量 y的 系 列 流 量 ,插 补 延 长 所 得 资 料 不 宜 用 于 第 三 站 ， 可 能 引 起 较 大 误 差 。 方 程 ： Y=0.63x+98.04 * * * * * * * * * * * * * *40

18、08001200160020002400 28003200360040004400 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 相 关 分 析 方 程 图 像 参 证 站 流 量 分 析 站 流 量 Q= f ( Q )。 。 。 。 。 。 。 。 H=f( H ) 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 水 位 、 流 量 关 系 曲 线分析站流量和水位 参 证 站 流 量 和 水 位 Q H QH Q=f(H) 示 例 2,水 位 、 流 量 关 系 曲 线 法 示 例 ：水

19、 位 、 流 量 关 系 曲 线 法 就 是 利 用 两 系 列 的 水 位 、 流 量 对 应 关 系 曲 线 ,直 接 对 分析 站 系 列 流 量 进 行 插 补 和 延 长 ， 如 下 图 ： 示 例 3， 过 程 线 叠 加 法 ： 当 两 支 流 上 有 较 长 的 观 测 系 列 ， 合 流 后 实 测 资 料 系 列 短 ， 则 可 利 用 两 只 流 过 程 线 叠 加 法 ， 插 补 延 长 合 流 后 的 流 量 ， 洪 水 传 播 时 间 按 下 式 计 算 ： t = L/VS 其 中 ： L-洪 水 传 播 距 离 (m) VS 洪 水 传 播 速 度 (m/s)

20、， 根 据 实 测 资 料 选 其 出 现 次 数 最 多 者 桥 位支 流 1 支 流 2 支 流 1 支 流 2洪 水 传 播 时 间 t流量Q11Q21Q22Q12Q13,Q23试 比 较 ： Q11+Q21,Q12+Q22,Q13+Q23组 合 结 果 的 大 小合流 t1 t2 (二 )， 历 史 洪 水 情 况 的 调 查 、 考 证 和 排 序 ： 1， 历 史 洪 水 的 调 查 与 流 量 计 算 （ 与 形 态 断 面 法 相 同 ） 1） ， 调 查 河 段 的 选 择 原 则 （ 1） ， 最 好 靠 近 所 选 断 面 附 近 （ 2） ， 选 择 有 居 民 、 易

21、 于 指 认 洪 痕 的 河 段 （ 3） ， 所 选 河 段 顺 直 ， 断 面 规 整 ， 基 线 与 桥 位 间 无 支 流 汇 入 2） ， 洪 水 发 生 年 份 的 调 查 及 方 法 （ 1） ， 联 系 历 史 以 便 确 认 记 忆 （ 2） ， 引 导 群 众 以 民 间 事 件 为 突 破 点 恢 复 当 年 的 记 忆 （ 3） ， 由 民 谚 、 刻 字 、 碑 文 、 报 刊 、 历 史 文 献 、 日 记 查 得 3) ， 指 认 并 确 定 洪 痕 2， 历 史 洪 水 分 析 1） ， 洪 水 大 、 小 的 判 断 。 其 方 法 主 要 如 下 ： （ 1

22、),根 据 洪 水 淹 没 深 度 来 判 断 （ 2） 根 据 建 筑 物 破 坏 程 度 来 判 断 （ 3） 从 诗 文 、 叙 事 来 判 断 （ 4） 根 据 受 灾 范 围 、 河 流 决 口 、 漫 溢 的 上 下 游 位 置 来 判 断 3， 历 史 洪 水 的 排 位 历 史 洪 水 的 顺 位 ， 应 充 分 利 用 文 献 记 载 ， 将 调 查 、 考 证 和 实 测 到 的 大 洪 水 分 别 置 于 不 同 历 史 时 期 去 考 察 。 首 位 （ 或 前 几 位 ） 应 根 据 调 查 期 和 考 证 期 综 合 排 列 。 例 ： 某 站 36年 实 测 水

23、文 资 料 (1935-1974)， 实 测 期 最 大 洪 峰 流 量 9700m /s(1974年 ） 。 在 近 百 年 调 查 期 中 ,大 于 1974年 的 历 史 洪 水 有 两 次 ， 分 别 为 36000m/s（ 1867年 ） ， 31000m/s（ 1921年 ） ； 自 文 献 上 考 证 得 知 的 特 大 洪 水 尚 有 43000m/s（ 1583年 ） ， 且 有 自 1400年 1974年 的 574年 间 ， 与 1867年 大 、 小 相 当 的 洪 水 还 发 生 过 5次 （ 分 别 为 1416、 1583、 1693、 1770、 1852年 ）

24、 。 能 够 确 定 大 于 1867年 洪 水 的 有 三 次 ， 大 于 或 相 当 于 1921年 的 洪 水 除 上 述 6次 以 外 尚 有 1472年 、 1706年 、 1724年 三 次 。 1583年 之 前 是 否 还 有 更 大 的 洪 水 无 从 考 证 。 在 对 以 上 各 流 量 进 行 排 序 时 需 注 意 以 下 几 方 面 问 题 （ 1） ， 三 个 期 限 ， 即 ： 实 测 期 、 调 查 期 、 考 证 期 。 （ 2） ， 同 一 年 份 （ 流 量 ） 在 不 同 系 列 中 排 号 （ 3） ， 同 一 年 份 （ 流 量 ） 在 不 同 系

25、 列 中 排 号 哪 个 更 合 理 。 （ 4） ， 发 生 洪 水 的 特 征 年 : 1583、 1867 、 1921 、 1974年 。 1， 场 次 洪 水 次 序 和 所 处 期 限 期 限 时 间 最 大 流 量 1， 实 测 期 36年 (1935-1974) 29700m/s 2, 调 查 期 108年 (1974 1867） 36000m/s （ 1867年 ） 31000m/s （ 1921年 ） 29700m/s （ 1974年 ） 3， 考 证 期 574年 (1974 1400） 43000m/s （ 1583年 ） 其 中 ： 与 1867年 大 小 相 当 的

26、 洪 水 还 发 生 过 5 次 ， 分 别 为 ： 1416、 1583、 1693、 1770、 1852年 ， 能 够 确 定 大 于 1867年 洪 水 的 有 3 次 。 相 当 于 1921年 的 洪 水 除 上 述 6次 以 外 尚 有 ： 1472、 1706、 1724年 3 次 。 2, 排 序 结 果 如 下 ： （ 1） , 1974年 洪 水 ： 实 测 36年 系 列 中 29700 m /s(1974年 ） 虽 排 序 第 一 ,但 因 系 列 过 短 已 无 意 义 。 在 108年 的 调 查 期 内 排 第 三 位 (第 一 位 1867年 ， 第 二 位

27、1921年 ， 第 三 位 1974年 ） 。 （ 2） ,1867年 洪 水 ： 理 应 是 自 1867年 1974年 这 108年 的 第 一 位 ， 但 通 过 文 献 考 证 知 ： 自 1400年 1974年 的 574年 中 ， 相 当 于 1867年 5次 ， 其 中 大 于 1867年 3 次 ， 因 此 1867年 洪 水 在 574年 系 列 中 应 排 在 第 4 6位 。 （ 3） ， 1921年 洪 水 ； 根 据 文 献 考 证 ， 在 574年 中 大 于 或 相 当 于 它 的 除 以 上 6次 外 尚 有 1427、 1706、 1724年 3次 共 9次

28、， 由 于 本 次 洪 水 灾 情 小 于 1867年 ， 文 献 记 载 可 能 会 有 遗 漏 ， 尽 管 本 次 洪 水 同 处 于 考 证 期 和 调 查 期 之 内 ， 考 虑 到 本 次 洪 水 相 对 较 小 ,和 所 在 系 列 的 相 对 可 靠 程 度 ， 因 此 ， 它 的 顺 位 可 在 调 查 期 中 （ 1876年 1974年 ） 排 位 ， 即 ： 108年 中 居 第 二 位 ,1867年 排 第 一 位 ） 。 （ 4） ， 1583年 洪 水 在 1400年 1974年 这 574年 中 ， 没 有 超 过 它 的 洪 水 发 生 ， 因 此 1583年 的

29、 洪 水 在 574年 中 排 第 一 位 ， 再 长 时 间 无 法 考 证 。 各 年 流 量 对 应 频 率 排 列 表 年 份 1974 1921 1867 1583 频 率 3/109 2/109 4/575 1/575各 频 率 对 应 的 流 量 根 据 形 态 断 面 法 计 算 ， 最 终 设 计 流 量 需 论 证 确 定 第 三 节 有 水 文 系 列 设 计 流 量 计 算 方 法 例 ： 某 桥 位 附 近 有 水 文 站 ， 能 搜 集 到 20年 连 续 的 流 量 观 测 资 料 ， 通 过 洪 水 文 献 考 证 知 ， 从 1784年 至 1982年 期 间

30、 ， 曾 有 8年 发 生 过 较 大 洪 水 。 其 中 ： 1880年 、 1948年 和 1955年 能 调 查 到 历 史 洪 水 位 ， 可 推 算 得 洪 水 流 量 ； 1975年 在 实 测 期 内 ， 有 实 测 资 料 ； 其 余 4年 未 能 获 得 流 量 资 料 ， 只 知 1784年 洪 水 大 于 1880年 ， 另 3年 洪 水 均 小 于 1948年 ， 试 求 洪 水 流 量 Q1%。 关 键 词 ： 考 证 期 、 调 查 期 、 实 测 期 、 经 验 频 率 、 经 验 频 率 曲 线 、 理 论 频 率 曲 线 重 点 参 数 和 公 式 ： Q、

31、CV、 CS、 P 曲 线 和 公 式 QP% = Q(1+ PCV) 解 ： 1， 经 验 频 率 分 析 方 法 ： （ 1） ， 第 一 种 方 法 ： 可 分 为 3个 独 立 系 列 ： 1),考 证 期 （ 1784年 1982年 ） N2为 199年 ， 1784年 洪 水 频 率 为 ： P 1/(N+1)= 1/200 = 0.5%； (用 公 式 （ 1） 计 算 ） 2),调 查 期 （ 1880年 1982年 ） N 1为 103年 ， 包 括 1880年 、 1948年 、 1955年 和 1975年 （ 在 实 测 期 内 ） 4个 特 大 值 。 频 率 分 别

32、为 ： P=M/(103+1),M取 1、 2、 3、 4。 (用 公 式 （ 1） 计 算 ） 3),实 测 期 （ 1963年 1982年 ） n为 20年 ， 频 率 为 ： P=m/(n+1),m取 1、 2、 3、 20， 其 中 1975年 为 特 大 洪 水 ， 则 L=1。 （ 2） ， 第 二 种 方 法 ： 在 考 证 期 内 199年 中 各 流 量 统 一 排 位 ： 实 测 系 列 外 特 大 值 经 验 频 率 ： P M/(N+1) （ 1） 实 测 系 列 内 其 它 项 经 验 频 率 ： Pm=P + (1-P) (m-L)/(n-L+1) （ 2） 考 证

33、 期 ： N 199年 ， ,M=1,1784年 的 流 量 , 调 查 期 : n =103年 ， a1 4， 包 括 1880年 、 1948年 、 1955年 和 1975年 的 特 大 洪 水 。 L1 1， 即 1975年 洪 水 。 实 测 期 ： n=20年 ， 包 括 特 大 值 1975年 流 量 ， 应 在 调 查 期 内 按 特 大 值 排 位 。 水 文 站 观 测 资 料 只 有 20年 ， 年 限 较 短 ， 代 表 性 不 强 ， 采 用 第 二 种 方 法 的 计 算 结 果 。 (用 公 式 （ 2） 计 算 ） 1955 1975194818801784a2

34、=1 a1=4 1963 实 测 期 n = 20调 查 期 N1=103考 证 期 N2=199 L=1 按 年 份 顺 序 排 列 按 流 量 大 小 排 列 经 验 频 率 P（ ） 经 验 频 率 P（ ）方 法 二 经 验 频 率 P（ ）采 用 值年 份 流 量(m/s) 年 份 流 量(m/s) 方 法 一1784 3800 1784 3800 0.50 0.50 0.51880 3800 1880 3800 1.00 0.96 1.00 1.01948 3350 1955 3550 1.92 1.96 2.01955 3350 1975 3470 2.88 4.76 2.92

35、2.91963 2570 1948 3350 3.85 3.88 3.91964 3025 1964 3025 9.52 8.69 8.71965 1750 1970 2805 14.29 13.49 13.51966 1600 1963 2570 19.05 18.30 18.3 1967 1490 1968 2270 23.81 23.10 23.11968 2270 1974 1960 28.57 27.91 27.91969 1280 1979 1840 33.33 32.72 32.71970 2850 1965 1750 38.10 37.52 37.5 经 验 频 率 计 算 表

36、 1971 1680 1972 1710 42.86 42.33 42.31972 1710 1971 1680 47.62 47.13 47.11973 1580 1966 1600 52.38 51.94 51.91974 1960 1973 1580 57.14 56.75 56.71975 3470 1978 1550 61.90 61.55 61.61976 1100 1981 1510 66.67 66.36 66.41977 1310 1967 1490 71.43 71.16 71.21978 1550 1982 1460 76.19 75.97 76.01979 1840 1

37、977 1310 80.95 80.87 80.8 1980 840 1969 1280 85.71 85.58 85.61981 1510 1976 1100 90.48 90.93 90.41982 1460 1980 840 95.24 95.19 95.2 2, 点 绘 经 验 频 率 曲 线 ： 将 经 验 频 率 点 群 点 绘 于 海 森 几 率 格 纸 上 ， 目 估 通 过 点 群 分 布 中 心 ， 并 兼 顾 到 特 大 值 作 曲 线 ， 得 到 经 验 频 率 曲 线 。 3， 适 线 中 重 点 参 数 的 求 算 ： （ 1） ,应 用 3点 适 线 法 确 定

38、统 计 参 数 Q、 CV和 CS。 在 经 验 频 率 曲 线 上 读 P5%, P50%, P95%所 对 应 的 流 量 得 Q5%=3210 m/s(Q1)、 Q50%=1750 m/s(Q2)、 Q95%=970 m/s(Q3) 公 式 ： S (Q1+Q3-2Q2)/(Q1-Q3） S （ 3120 970 2 1750） /（ 3120 970） 0.274 查 表 得 ： C S 0.99 ， 并 知 ， 当 CS 0.99时 ， P1 5%, 1=1.88 P2=50%, 2=-0.16, P3=95%, 3=-1.32 公 式 ： Q =(Q3 1 Q1 3） /（ 1 3

39、） 970 1.88 3120 （ 1.32） /1.88 （ .32） 1857 m/s 公 式 ： CV （ Q1 Q3） /(Q3 1 Q1 3） 0.36 4， 作 理 论 频 率 曲 线 、 适 线 、 推 求 设 计 流 量（ 1） ， 作 理 论 频 率 曲 线 、 适 线 ： 以 Q = 1857 m/s 、 CV 0.36、 CS 0.99 选 取 P1%、 2 95 各 频率 并 查 表 得 各 对 应 的 P值 ， 根 据 P 曲 线 公 式 ： QP% = Q (1 + P CV)求 得 : 作 理 论 频 率 曲 线 : QP% = 1857*(1 + 0.36 P

40、) 各 P%频 率 对 应 的 流 量 QP% 如 下 表 表 中 KP = (1 + P CV)P(%) 1 2 5 10 20 50 75 90 95 3.01 2.54 1.88 1.34 0.76 -0.16 -0.73 -1.13 -1.32KP 2.08 1.91 1.68 1.48 1.27 0.94 0.74 0.59 0.52QP 3863 3547 3120 2748 2358 1746 1374 1096 966 将 各 频 率 P%和 对 应 的 流 量 QP%点 绘 于 海 森 几 率 格 纸 上 ， 检 测 理 论 曲 线 和 经 验 曲 线 的 符 合 状 况 ，

41、 若 符 合 很 好 ， 则 该 理 论 曲 线 即 为 所 求 ， 否 则 调 整 CV值 后 重 复 以 上 过 程 重 新 适 线 ， 直 至 两 线 符 合 很 好 为 止 ， 再 利 用 最 终 的 理 论 曲 线 参 数 再 推 求 设 计 流 量 。 （ 2） ， 推 求 设 计 流 量 ： 利 用 P 曲 线 公 式 并 查 各 表 得 设 计 频 率 1 ,计 算 可 得 设 计 流 量 Q1 ,即 ： Q1 Q(1 + 1 CV)=3863 m/s 经 验 频 率 计 算 及 经 验 频 率 曲 线 、 理 论 频 率 曲 线 见 下 图 经 验 频 率 曲 线理 论 频

42、率 曲 线 1000 200030004000 5000 6000 7000 8000 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 100(%). . . . . . . . . 关 于 理 论 频 率 曲 线 我 国 长 期 以 来 采 用 皮 尔 逊 型 曲 线 （ P 型 曲 线 ） 作 为 洪 水 特 征 的 频 率 曲 线 ，它 是 一 种 概 括 性 较 强 ， 适 应 性 较 大 的 频 率 分 布 线 型 。 由 于 我 国 幅 员 辽 阔 ， 水 文 条 件 复 杂 ， 流 域 特 征 各 异 ， 洪 峰 流 量 多 变 ， 且 呈 随 即 变 化 规

43、 律 ， 所 以 ， 如 采 用 单 一 统 一 频 率 分 布 线 型 来 描 述 各 地 资 料 出 现 的 各 种 情 况 ， 还 不 够 完 善 ， 因 此 ， 在 特 殊 情 况 下 可 以 采 用 与 经 验 频 率 点 据 相 配 和 较 好 的 其 它 线 型 。 如 ： 克 里 茨 基 与 闵 凯 里 曲 线 （ 简 称 K-M曲 线 ） 和 耿 贝 尔 曲 线 。 这 些 理 论 曲 线 都 已 经 有 相 关 的 参 数 表 ， 可 在 工 作 中 随 时 查 阅 。 1， 皮 尔 逊 型 曲 线 基 本 方 程 ： Y=Y0(1+x/a) (a/d)*e(-x/d) 统

44、 计 学 方 程 ： QP% = Q(1+ PCV) 2， K-M曲 线 基 本 方 程 ： f(x)=f(z)(dz/dx) 3， 耿 贝 尔 曲 线 基 本 方 程 ： y = -ln-ln(1-P) 统 计 学 方 程 :X=x+ pnsx 说 明 :（ 1） ， 严 格 说 ， P 型 曲 线 只 有 在 CS2才 能 应 用 ， 但 在 实 际 工 作 中 ， CS很 难 确 定 ， 一 般 是 借 助 经 验 频 率 曲 线 位 置 来 估 定 ， 不 深 究 上 述 情 况 。 （ 2） ， 耿 贝 尔 曲 线 较 简 单 ， 在 我 国 交 通 部 海 洋 水 文 中 规 定

45、推 算 潮 水 位 应 予 应 用 。 第 四 节 形 态 断 面 法 推 求 设 计 流 量 (无 观 测 资 料 ） 一 ， 形 态 断 面 位 置 的 选 择 1） ， 河 道 顺 直 ， 2） 滩 、 槽 力 求 分 明 ， 3） 形 态 断 面 与 桥 位 间 无 支 流 汇 入 ， 4） 河 槽 中 无 岛 与 沙 洲 ， 5） 形 态 断 面 的 位 置 尽 量 便 于 洪 水 点 的 指 认 和 测 量二 ， 洪 水 调 查 及 洪 水 位 测 量 1） ， 场 次 洪 水 的 调 查 ： 方 法 与 前 述 相 同 ， 但 须 在 指 认 地 现 场 钉 桩 、 编 号 、

46、口 述 记 录 ， 调 查 时 应 有 第 三 者 确 认 签 字 。 2） ， 洪 水 位 的 测 量 ： 要 从 水 准 点 引 测 通 过 中 间 转 点 直 至 调 查 指 认 的 各 洪 水 位 点 ， 并 回 测 闭 合 到 水 准 点 。 3） ， 通 过 被 调 查 人 口 述 的 时 间 或 年 龄 确 定 对 应 场 次 洪 水 的 对 应 频 率 ， 并 须 注意 该 场 次 洪 水 的 实 际 频 率 与 此 人 实 际 年 纪 的 关 系 。三 ， 洪 水 （ 水 面 ） 比 降 的 调 查 和 测 量 ： 1)， 洪 水 比 降 是 指 沿 河 流 某 岸 调 查

47、同 一 场 次 洪 水 所 得 到 的 多 个 洪 水 位 点 ， 再 通 过 测 量 （ 方 法 同 洪 水 位 测 量 ） 得 到 各 点 标 高 ， 将 其 投 影 至 中 泓 轴 线 上 ， 点 绘 在 坐 标 纸 上 （ 纵 ： 洪 水 点 标 高 ， 横 ： 轴 线 上 各 点 投 影 距 离 ） 再 计 算 确 定 洪 水 比 降 i值 。 2） ， 现 有 河 流 水 面 比 降 的 测 量 方 法 ： 沿 现 有 河 流 水 面 按 水 文 勘 测 规 范 有 关 规 定 ， 在 桥 位 上 、 下 游 事 先 布 点 ， 各 点 一 人 ， 每 人 一 个 木 桩 。 先

48、将 木 桩 打 入 土 中 但 不 能 打 到 与 水 面 平 。 看 信 号 ， 所 有 人 同 时 将 木 桩 打 至 桩 顶 与 水 面 平 齐 。 测 量 各 桩 顶 标 高 、 点 绘 各 点 、 推 求 水 面 比 降 ， 用 以 代 替 洪 水 比 降 。 被 调 查 人 年 龄 职 业 居 住 地 其 它 被 调 查 人胡 车 60 放 羊 官 巴 离 村 胡 优记 述 ： 我 是 当 地 生 人 ， 今 年 60岁 ， 一 直 生 活 在 这 里 。 我 记 得 我21岁 那 年 蛤 蟆 河 发 大 水 ， 水 很 大 ， 我 很 害 怕 ， 水 面 在 这 儿 也到 我 腰

49、 这 麽 深 （ 就 地 量 测 ： 1.1米 ） ， 我 记 得 那 年 老 王 家 狗剩 取 的 媳 妇 ， 但 大 水 两 天 就 退 了 。 这 场 水 还 不 是 最 大 的 ， 我48岁 那 年 水 更 大 ， 大 水 到 我 家 房 檐 了 ， 全 村 的 人 都 跑 后 山 上去 了 ， 我 可 以 领 你 们 到 河 边 的 山 坡 再 看 ， 这 里 水 深 有 1.3米 。我 一 生 就 遇 上 这 两 场 大 洪 水 ， 但 我 听 老 一 辈 人 说 民 国 初 还 发生 过 一 场 洪 水 ， 听 它 们 讲 的 情 景 要 比 这 两 次 洪 水 大 得 多 ，

50、听说 那 次 洪 水 后 这 个 村 子 房 子 全 没 了 ， 人 也 死 了 200多 。证 明 人 ： 它 说 后 两 次 的 我 也 经 历 了 ， 民 国 初 还 发 生 过 的 那 场 洪 水 我 听 说 也 是 这 样 。结 论 ： 被 调 查 人 记 忆 清 晰 ， 且 有 其 它 事 实 佐 证 ， 旁 证 也证 实 事 实 准 确 。调 查 人 张 三 证 明 人 李 四 洪 水 调 查 表洪 水 编 号 ： 洪 1 调 查 时 间 ： 99.6.5 四 ， 形 态 断 面 法 洪 水 点 勘 测 过 程 示 意 图水 文 基 线 断 面 桥 位 （ 顺 桩 断 面 ）。

51、。 。洪 1 洪 2 洪 3 洪 4。 线 外 水 准 点 1 。 线 外 水 准 点 2中 泓 轴 线水 准 路 线流 向 BM1 BM2转 点 + 转 点 + 转 点 + +转 点+转 点 河 滩 m1 河 滩 m3边 滩 m2边 滩 m2 主 槽 m1按 水 面 比 降 从 洪 水 点 推 算 至 基 线 断 面 处 的 调 查 洪 水 位。 。 。 。 洪 4洪 3 洪 2洪 1 桩 号河底标高 洪 水 点 在 中 泓 线 间 距各洪水位标高 水 面 比 降 计 算 图 某 洪 水 位 在 基 线 处 状 况 m为 糙 率 系 数 五 ， 设 计 流 量 、 设 计 水 位 的 推 求

52、 ： 有 水 文 系 列 设 计 流 量 的 推 求 方 法 是 用 观 测 资 料 直 接 推 求 系 列 平 均 流 量 Q 和 参 数 Cv ， 然 后 再 利 用 P 公 式 推 求 设 计 流 量 QP%。 。 无 水 文 系 列 时 利 用 形 态 断 面 法 推 求 设 计 流 量 。 形 态 断 面 法 ： 1） 将 测 得 各 洪 水 位 推 算 至 已 测 的 形 态 断 面 内 ， 推 求 对 应 频 率 （ P%)下 的 流 量 QP% 2） ， 根 据 已 知 频 率 查 表 得 P%值 ， 并 根 据 桥 梁 所 在 区 域 查 阅 有 关 资 料 得 到 Cv值

53、， 根 据 P 公 式 QP%= Q(1+ P% Cv)反 求 平 均 流 量 Q。 3） ， 查 表 得 Q 1%对 应 1%值 ， 根 据 已 求 得 的 平 均 流 量 Q 值 再 通 过 P 公式 Q1%= Q(1+ 1% Cv)即 可 得 到 设 计 流 量 Q1%。 4） ， 将 通 过 以 上 计 算 所 得 的 每 个 流 量 （ 含 经 验 公 式 法 结 果 ） 一 并 通 过 论证 确 定 最 终 设 计 流 量 5） ， 将 设 计 流 量 Q1%放 在 形 态 断 面 内 得 到 了 形 态 断 面 处 水 位 H 1% 6） ， 将 形 态 断 面 处 水 位 H

54、1% 通 过 洪 水 水 面 比 降 推 算 至 桥 位 处 的设 计 水 位 H1% 六 ， 形 态 断 面 法 推 求 设 计 流 量 工 作 流 程 ： 重 点 工 作 步 骤 ： 1， 调 查 得 到 形 态 断 面 处 某 年 洪 水 位 H， 并 确 定 该 年 洪 水 频 率 P， 测 得 洪 水 水 面 比 降 I 2， 将 该 洪 水 位 H将 该 洪 水 位 通 过 洪 水 比 降 I推 算 至 形 态 断 面 处 ， 得 到 形 态 断 面 处 洪 水 位 H1 H1 H I L， 其 余 流 程 如 下 ：已 知形 态 断 面 处H 1（ 对 应 ） P 根 据 河 床

55、 面 选 择 滩 、 槽糙 率 系 数M 根 据 形 态 断 面上 计 算 该 H1、糙 率 系 数 M利 用 水 利 学原 理 计 算 P对 应流 量 QP 根 据 已 求 得的 流 量 QP、区 域 CV用 P 公 式反 算 平 均流 量 Q根 据 平 均 流 量 Q、 查 表 得 1再 根 据 P 公 式 推 求 Q1% 将 Q1%重 置 于 形 态 断 面 上 ， 并 计 算 该 流 量对 应 的 水 位 H， 将 该 H推 算 至 桥 位 处 得 HQ 七 ， 流 量 观 测 资 料 缺 乏 时 洪 峰 流 量 的 推 求 (1),根 据 调 查 历 史 洪 水 资 料 推 求 设

56、计 流 量 若 调 查 历 史 洪 水 Q1和 Q2 根 据 皮 尔 逊 型 曲 线 （ P )公 式 ： Q1= Q(1+ 1 Cv) Q2 = Q(1+ 2 Cv)得 X Q1/Q2 = Q(1+ 1 Cv)/ Q(1+ 2 Cv) 既 X K1/K2 由 此 可 得 QP=（ KP/K2） Q2 其 中 KP/K2可 查 表 获 得 。 例 ： 根 据 调 查 历 史 洪 水 资 料 得 两 个 洪 水 资 料 ,相 应 洪 水 重 现 期 分 别 为 20年 和 8年 ， 相 应 流 量 分 别 为 Q20=150m/s,Q8=97m/s， 求 设 计 流 量 Q1%. 根 据 以 上

57、 公 式 得 X Q20/Q8 =150/97 1.55 查 有 关 表 得 Cv 1.3 该 值 与 桥 位 所 在 区 域 得 Cv相 符 ， 再 查 本 表 得 K100/K8 = 2.58,所 以 由 公 式 ： Q1% （ K100/K8） Q8 即 Q1% 2.58 97 250m/s （ 2） 根 据 地 区 洪 水 经 验 公 式 推 求 设 计 流 量 地 区 洪 水 经 验 公 式 较 多 ， 所 以 要 注 意 以 下 问 题 : 1),什 麽 行 业 的 公 式 ， 2） 适 用 区 域 小 结 本 章 重 点 内 容 ： 一 ， 有 水 文 观 测 资 料 时 设 计

58、 流 量 的 推 求 1， 外 业 前 准 备 工 作 2， 水 文 资 料 的 调 查 、 考 证 3， 水 文 系 列 的 插 补 和 延 长 4， 水 文 观 测 资 料 的 搜 集 和 整 理 5， 各 场 次 洪 水 频 率 的 确 定 和 排 位 6， 皮 尔 逊 型 曲 线 和 公 式 ： QP%= Q(1+ P% Cv)的 应 用 7， 曲 线 的 点 绘 和 适 线 方 法 8， 利 用 水 文 观 测 资 料 和 皮 尔 逊 型 曲 线 推 求 设 计 流 量 二 ， 无 水 文 观 测 资 料 时 ， 利 用 形 态 断 面 法 推 求 设 计 流 量 1， 场 次 洪

59、水 水 位 、 洪 水 比 降 的 调 查 2， 场 次 洪 水 对 应 频 率 的 确 定 3， 形 态 断 面 的 选 择 和 洪 水 比 降 的 测 量 4， 利 用 皮 尔 逊 型 曲 线 和 公 式 推 求 设 计 流 量 三 ， 流 量 观 测 资 料 缺 乏 时 洪 峰 流 量 的 推 求 1， 理 论 、 经 验 公 式 的 选 择 和 利 用 四 ， 各 种 方 法 所 得 设 计 流 量 的 综 合 论 证 和 最 终 设 计 流 量 的 确 定 第 二 章 桥 孔 长 度 和 桥 孔 布 设 第 一 节 桥 孔 长 度 的 确 定 一 ， 概 念 ： 1， 桥 孔 长 度

60、 ： 沿 着 设 计 水 位 的 水 面 线 ， 两 桥 台 前 缘 的 水 面 长 度 2， 桥 孔 净 长 ： 桥 孔 长 度 扣 除 桥 墩 宽 度 后 的 长 度 二 ， 桥 孔 长 度 的 计 算 及 适 用 条 件 （ 一 ） 勘 规 公 式 1， 河 槽 宽 度 公 式 ： Lj= Kq Bc (QP/QC) 适 用 条 件 ： 开 口 、 顺 直 微 弯 段 及 滩 、 槽 可 分 的 不 稳 定 河 段 重 点 参 数 ： 河 槽 宽 度 Bc 2， 单 宽 流 量 公 式 ： Lj= Q P/(qc ) 其 中 ： qc QC/BC 适 用 条 件 ： 宽 滩 河 段 重

61、点 参 数 ： 河 槽 平 均 单 宽 流 量 qc（ m/s.m) 3， 基 本 河 宽 公 式 Lj= CP B0 适 用 条 件 ： 滩 、 槽 难 分 的 不 稳 定 河 段 重 点 参 数 ： B0 基 本 河 槽 宽 度 （ 公 式 计 算 ）n3 （ 二 ） 参 考 方 法 1， 供 需 面 积 法 ： （ 1） 所 需 过 水 面 积 SX 为 SX= QP/( VP) 其 中 ： VP 设 计 流 速 ， 依 河 槽 情 况 而 定 ， 一 般 取 河 槽 平 均 流 速 。 水 流 压 缩 系 数 （ 2） 桥 下 供 给 面 积 SG 根 据 计 算 所 需 桥 长 在

62、顺 桩 断 面 上 两 桥 台 所 截 取 的 累 计 面 积 差 而 得 ： SG S2 S1 。 （ 3） 冲 刷 系 数 ： P= S X/ SG SX 冲 刷 终 止 时 桥 下 需 要 过 水 面 积 SG 冲 刷 前 桥 下 提 供 过 水 面 积 该 冲 刷 系 数 一 般 在 1.2 1.4之 间 （ 4） 桥 位 的 布 设 桥 下 供 给 面 积 SG 应 该 扣 除 锥 坡 、 桥 墩 所 占 的 过 水 面 积 。 桥 位 的 具 体 布 设 应 根 据 河 槽 的 滩 、 槽 具 体 分 布 情 况 据 实 布 设 ， 最 后 得 到 最 终 桥 位 ， 同 时 获

63、得 最 终 桥 下 下 供 给 面 积 SG 。 过 水 面 积 累 计 曲 线桥 孔 布 设高程 累计面积S2 S1 供 给 面 积 SG = S2 S1 桩 号设 计 水 位 供 需 面 积 法 桥 孔 布 设 S=f(L) 河 槽L1 L2桥 长 L2 - L1 第 二 节 桥 面 设 计 高 程 的 确 定 一 ， 无 通 航 河 流 桥 面 设 计 高 程 的 确 定 Hmin = Hs + h + hj + h0 其 中 ： Hs 为 设 计 水 位 h 为 考 虑 壅 水 、 浪 高 等 因 素 hj 为 桥 下 净 空 安 全 值 h0 为 桥 梁 上 部 结 构 建 筑 高

64、度 1， 在 计 算 浪 高 时 风 玫 瑰 图 的 使 用 ： NW 桥 位浪 程 L N EW SNW SENESW风 玫 瑰 图 22.5河 流 风 向 （ 最 大 ）SE 2， 浪 高 、 壅 高 、 波 浪 侵 袭 高 度 示 意 图 其 中 ： Z 计 算 得 ， Z可 取 Z /2 h1h1浪 高 h2h2波 浪 侵 袭 高 度静 水 面桥 前 最 大 壅 水 高 Z 桥 位 桥 下 壅 水 高 Z 水 面 曲 线 河 岸 或 河 堤实 际 水 面说 明 ： Z 一 般 取 0.5 Z ， 但 山 区 半 山 区 可 以 取 Z 说 明 ： （ 1） , 应 使 用 桥 位 所

65、在 风 区 的 风 玫 瑰 图 。 （ 2） ， 应 使 用 桥 位 所 在 风 区 的 汛 期 风 玫 瑰 图 。 二 ， 通 航 河 流 桥 面 设 计 高 程 的 确 定 Hmin = Htn + Hm + h0 式 中 ： Htn 设 计 最 高 通 航 水 位 Hm 通 航 净 空 高 度 说 明 ： 桥 面 设 计 高 程 除 满 足 通 航 要 求 外 ， 尚 应 满 足 泄 洪 要 求 。 桥 面 设 计 高 程 取 两 者 大 值 。 第 三 节 墩 、 台 冲 刷 计 算 一 ， 桥 下 一 般 冲 刷 计 算 勘 规 法 1， 非 粘 性 土 河 床 桥 下 一 般 冲

66、刷 计 算 后 的 最 大 水 深 Hmax （ 1） ， 河 槽 部 分 64 2 简 化 式 （ 输 砂 平 衡 原 理 ） 64 1 修 正 式 (动 力 平 衡 流 速 、 冲 止 流 速 原 理 ） （ 2） 河 滩 部 分 2， 粘 性 土 河 床 桥 下 一 般 冲 刷 计 算 Hmax （ 1） ， 河 槽 部 分 （ 2） 河 滩 部 分 二 ， 墩 、 台 局 部 冲 刷 计 算 (局 部 冲 刷 坑 深 度 Hb) 1， 非 粘 性 土 河 床 桥 墩 局 部 冲 刷 计 算 勘 规 法 65 2 式 65 1 修 正 式 2， 粘 性 土 河 床 桥 墩 局 部 冲 刷 计 算 勘 规 法 注 意 ： 1） ， 在 进 行 桥 下 局 部 冲 刷 计 算 时 ， 各 计 算 式 中 的 一 般 冲 刷 后 墩 前 行 近 流 速 ， 应 根 据 计 算 一 般 冲 刷 所 采 用 的 公 式 的 形 成 原 理 （ 输 砂 平 衡 原 理 ： 动 力 平 衡 流 速 、 冲 止 流 速 原 理 等 ） ， 选 用 对 应 的 墩 前 行 近 流 速 计 算 公