橋涵水文計(jì)算的主要內(nèi)容及方法

1、橋涵水文計(jì)算的主要內(nèi)容及方法 橋涵水文計(jì)算的主要內(nèi)容及方法任魯杰 任魯杰 （新紀(jì)元公路設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 （新紀(jì)元公路設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司 烏魯木齊 烏魯木齊 830000）摘要： 摘要： 橋涵水文計(jì)算是橋涵設(shè)計(jì)的前期的基本工作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的許多參數(shù)都需要建立在水文計(jì)算論證的基礎(chǔ)上。水文計(jì)算的方法很多，但都具有局限性，本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，就新疆地區(qū)常用的水文計(jì)算的內(nèi)容及方法提出自己的一些見解。關(guān)鍵詞：橋涵；水文計(jì)算；設(shè)計(jì)流量

2、；沖刷 關(guān)鍵詞：橋涵；水文計(jì)算；設(shè)計(jì)流量；沖刷中圖分類號(hào)：U442.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B1 前言 前言橋涵水文計(jì)算是橋梁設(shè)計(jì)的主要工作之一，是橋梁設(shè)計(jì)的依據(jù)。它是在實(shí)地調(diào)查和勘測的基礎(chǔ)上，運(yùn)用歷年水文資料及水力學(xué)公式計(jì)算出設(shè)計(jì)洪水位和設(shè)計(jì)流量，以此推算橋梁孔徑、墩臺(tái)基礎(chǔ)埋置深度、橋面設(shè)計(jì)高程等。橋涵的設(shè)計(jì)人員只有了解水文計(jì)算整個(gè)過程，才能詳細(xì)、準(zhǔn)確的進(jìn)行水文計(jì)算。水文計(jì)算有一個(gè)較復(fù)雜的計(jì)算過程，首先是收集外業(yè)資料，如河

3、流的分布區(qū)域、河流所屬地區(qū)氣候、降雨和洪水情況及河流的源頭到橋位處得匯水面積以及流域間的蒸發(fā)量、主河道的長度、橋軸處得形態(tài)斷面、水文斷面、河床比降、橋位處河道地質(zhì)狀況等等，然后利用水文統(tǒng)計(jì)法、全國水文分區(qū)公式、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式、形態(tài)斷面法等方法計(jì)算出河流流量，進(jìn)行流量分析確定出設(shè)計(jì)流量，利用橋位處形態(tài)斷面反求水位，進(jìn)一步推算設(shè)計(jì)水位及橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高，并通過過水寬度確定橋長，最后進(jìn)行沖刷計(jì)算，對(duì)橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)的埋置深度進(jìn)行控制。2 設(shè)計(jì)流量計(jì)算分

4、析方法 設(shè)計(jì)流量計(jì)算分析方法1、 水文統(tǒng)計(jì)法水文統(tǒng)計(jì)法適用于大型橋涵項(xiàng)目，要求項(xiàng)目所在流域有水文觀測站，可以調(diào)查到歷年流量、水位及歷史洪峰的資料，通過調(diào)查、考證等方法對(duì)水文資料進(jìn)行插補(bǔ)和延長，將經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計(jì)過的流量資料進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)頻率分析，將經(jīng)驗(yàn)頻率點(diǎn)群繪于海森幾率格紙上，目估通過點(diǎn)群分布中心，并兼顧到特大值作曲線，得到經(jīng)驗(yàn)頻率曲線，應(yīng)用3點(diǎn)適線法確定統(tǒng)計(jì)參數(shù) Q、CV和CS，作理論頻率曲線、適線、推求設(shè)計(jì)流量。由于新疆各大流域上水文站建站

5、時(shí)間較晚，歷年的觀察資料較少且中小流域設(shè)立的水文站較少，水文統(tǒng)計(jì)法在新疆中小橋水文計(jì)算中采用的較少，本文不做詳細(xì)介紹。2、 經(jīng)驗(yàn)公式法在缺乏歷史流量觀測資料的情況下，可根據(jù)全國水文分區(qū)Cv值及流域匯水面積等勘察數(shù)據(jù)，利用全國水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式或地方的流量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式推算。例如位于G315線的快克提來3號(hào)橋，橋位處于沙漠腹地，主要水流為洪水期時(shí)的漫流水，歷時(shí)時(shí)間短，水量較小，但2010年7月發(fā)生很大洪水，漫灘水流在此橋匯集且把橋位處沖成寬1

6、12米，深14.5的沖溝。該橋上下游無水文站，無歷史觀測資料，洪水過后橋下斷面下切無法判斷洪水痕跡標(biāo)高。此河流缺乏歷史流量觀測資料，故根據(jù)全國水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式推算設(shè)計(jì)流量。（1） 由分區(qū)平均流量公式 、分區(qū) 和 計(jì)算。 n CF Q ? v s v C C C 、 % 2 % 1 Q Q? ? % % 1 p v p C Q Q ? ? ?以上各參數(shù)查高冬光主編的公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)《橋位設(shè)計(jì)》(表3-3-3 P－Ⅲ型曲線值表)、(圖3-5

7、-1 公路大中橋流量經(jīng)驗(yàn)公式分區(qū))、(表3-5-1 全國水文分區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式表)、(表3-5-2 全國水文分區(qū)Cv值表)及圖3 河道比降圖 河道比降圖根據(jù)形態(tài)斷面及測量到的歷史最大洪水位標(biāo)高，勾繪并求得最大洪水位下的過水面積及濕周，并根據(jù)河道比降計(jì)算圖算出形態(tài)斷面處的河道比降，利用水力學(xué)公式計(jì)算出該洪水位下通過的洪水流量。再根據(jù)調(diào)查的洪水頻率換算出我們需要的一定頻率下的設(shè)計(jì)流量。例如：Z807線K25+970處察汗托海2號(hào)橋，為跨越?jīng)_溝而設(shè)

8、的橋梁。橋位兩側(cè)無居民居住，無水文站，無歷史洪水流量觀測資料，灘槽無明顯分界線。根據(jù)外業(yè)測量形態(tài)斷面如圖4所示，綜合分析河道及邊坡糙率為23，測量計(jì)算河道比降i=0.01，現(xiàn)場調(diào)查歷史洪水位標(biāo)高為1997.0m。根據(jù)圖4勾繪出的洪水位下的過水?dāng)嗝婷娣e為7.4m2,濕周12.45m。1997. 00À ú Ê · º é Ë ® Î » 1

9、997. 001996. 001995. 001998. 001999. 002000. 002001. 002002. 00K 25+962K 25+971. 5K 25+972. 5K 25+974. 5K 25+979. 8K 25+968. 1K 25+976. 1± ê ¸ ß £ ¨ m £ ©× ® º Å

10、; £ ¨ m £ ©圖4 察汗托海 察汗托海2號(hào)橋形態(tài)斷面圖 號(hào)橋形態(tài)斷面圖利用水力學(xué)公式計(jì)算如下：水力半徑：R = A/χ =7.4/12.45=0.59m式中：R為水力半徑，單位m；A為過水?dāng)嗝婷娣e，單位m2。Χ為濕周,單位m。計(jì)算流速：V= m×R2/3×i1/2 =23×0.592/3×0.011/2=1.6m/s式中：m為糙率系數(shù)i為河道比降計(jì)算