一、概述

桥涵水文分析与计算，包括河流水文资料的调查搜集整理与计算，推求出我们桥涵所需要的设计水位和流量，拟定出桥长孔径、桥高和基础埋设深度。由于桥位所处的地理位置不同以及其它复杂因素，包括天然的和人为因素如潮汐、泥石流、修水库、开挖渠道等。我们调查搜集洪水流量的计算方法各有不同。

水文计算从大的方面来分：有水文（雨量）观测资料和无水文观测资料的水文计算。

从各河段特殊情况的不同又可分为，有水库的水文计算，倒灌河流的水文计算，平原或者山丘区的水文计算，还有潮汐河段、岩溶河段、泥石流河段等。不同情况的河流我们要有针对性的调查，搜集有关资料调查搜集资料很辛苦，跑路多收效有时还很小，但工作必需要做，要有耐心。

需要调查搜集的资料综合起来有：水系图，县志和水利志、地形图、形态断面、水文站（气象站）资料水库资料，倒灌资料、河道演度、河床淤积、雨力资料、洪水调查及比降的测量，原有桥涵的调查等，通过调查为下步洪水设计流量提供有关参数。

另外还要进行地质地貌调查，有些设计流量的计算参数也和土的颗粒组成、土壤的分类、密实度吸水率熔洞泥石流等有关，有的与设计流量无关，但与桥的安全性有关如土体稳定性、山体滑坡、湿陷性黄土软土地基等，一般野外采用看挖钻的方法，下面介绍一下土壤分类的一般常识，分为三类：

淤泥是极软状态的粘性土，其含水量接近或大于液限，对于孔隙比大于1的轻亚粘土或亚粘土和孔隙比大于1.5的粘土均称淤泥。

砾砂：粒径>20mm的颗粒干燥时重量占全部重量25～50%；

粗砂：粒径>0.5mm的颗粒干燥时重量占全部重量超过50%；

中砂：粒径>0.25mm的颗粒干燥时重量占全部重量超过50%；

细砂：粒径>0.1mm的颗粒干燥时重量占全部重量超过75%；

粉土：粒径>0.1mm的颗粒干燥时重量占全部重量少于75%；

碎石、卵石粒径大于20mm的颗粒干燥时的重量占全部重量超过50%；

角砾、园砾粒径大于2mm的颗粒干燥时的重量占全部重量超过50%；

二   洪水流量的计算

（一）1.小流域山丘区设计洪水流量的计算：首先要找水文分区图

以上公式适用1—300平方公里,超过也可用做计算方法一，

当汇水面积小于1平方公里应用修正参数修正

实例：

xx省07211工程，管道口—长水公路，中周峪桥地处黄河流域属水文分Ⅳ区，F=10.9Km2，主河沟长L=1.7Km，主河沟平均比降J=21.8%。

2. 迳流形式法

2.1公路科学研究所的简化公式：全国划分18暴雨分区：

n—迳流厚度（mm）按暴雨分区（河南大部分属4区），土壤吸水类属（河南一级Ⅱ、Ⅲ区，且西部黄土属Ⅳ区）汇流时间如20

(二)大流域平原区山丘区洪水流量计算

(三)  形态法:

这是最普通又是最常用的方法

1 首先选择形态断面一般1～2个，应选在人口房屋多的有洪水调查资料的河段上，要求断面上下游顺直，河岸稳定冲淤变化不大，洪水泛滥宽度小，不受壅水和死水影响，断面垂直水流，形态断面测量范围为历史最高洪水位0.5m。

2 洪水调查的方法：

2.1  访问群众年岁要注意，洪痕有几个群众指点为最有效。还要了解河道变化冲刷情况。

2.2  向水利部门、水位站了解搜集。

2.3  现场洪痕调查：寺庙老房墙上洪水痕迹，岩石河岸，水工建筑反复冲刷，青苔覆盖痕迹，其上缘一般为5年一遇，沿岸大树干上成束残余漂流物（小草、小树枝、淤泥等），附近岸缝中泥砂淤泥这些洪痕一般频率为10～20年一遇。

2.4  多年平均洪水位调查：岩石河岸受水流长期反复冲刷所遗留的条带痕迹，岩石青苔覆盖物的条带痕迹下缘，平坦河滩植物分界线或水草颜色分界线，自然岸坡涂  1：1～1：2与1：5～1：10的分界线都为平均洪水位，这些是经验，可做为参考，最好还要结合其它调查资料或计算。

3  调查洪水频率的确定：

4 洪水比降的测绘

根据调查的洪水点测出距离和标高进行洪水比降的绘制。

如果调查时无水可测河床比降，有水也可测水面比降，

一般这些比降要比洪水比降为小。

5 流速的确定：

按沉积物粒径或土的类属特估算流速。

山区河流在形态断面附近，平时高出常水位的浅滩上，找出3～5个最大石块（应是洪水冲下，而不是山坡滚下来，河岸受冲刷坍下来的）。

平原区河沟,按河床土的类属特征确定见下表：

6. 流量计算：

也可用简单的换算系数推求规定的周期流量。当然比较近似，也是缺Cv、Cs情况才用。

（四）特定情况下的水文分析与流量计算：

桥址上下游已有桥涵，对原有桥涵历史洪水泄流情况的调查来推求洪水流量。

由于桥头路堤及墩台的压束水流，使桥前产生雍水，入口处形成水面降落。其水力图式与宽顶堰差不多，具体水力图式有二种

当桥下游天然水深ht≤1.3hk时，水面二次降落，桥下为自由式出流。

当桥下游天然水深ht>1.3hk时，进桥水流推不开下游水面顶托影响，流速降低而成为自由出流。

2.有水库河流的水文计算：

库内桥：永久性水库可直接利用水库同频率资料；如果没有可通过计算直接采用天然设计流量。在水库壅水区应考虑壅水对桥高的影响。

最大壅水断面以上壅水曲线，对于缓坡，可不按水力学中水面曲线绘制方法进行精确计算，可近似按二次抛物线进行计算。

壅水曲线的全长和任意断面A处的壅水高度计算公式如下：

位于水库下游的桥流量计算：

应等于同频率的水库下泄流量加水库与桥位间区间洪水流量，即

当水库校核标准或非永久性水库，应考虑溃坝流量为：

理论公式：

从以上计算我们可知调查水库要搜集水库设计频率、水位、流量；校核频率、水位流量；水库库容（兴利、发电、防洪、死库容）下泄流量，波浪淤积壅水等资料。

3.  倒灌河段的水文计算

搜集大河倒灌影响的河段，水位、流量、流速、最高倒灌水位、河床比降、倒灌、洪水涨落率、及河段冲淤情况。

搜集倒灌区域地形图，并绘制桥前，蓄水区水位—水面面积 =f（H）关系曲线。

大河退水：

当上游为两岸较陡的非宽滩河流，其蓄水有限时，增陡流量比天然流量增大很少，可以略而不计。

桥长和设计水位确定原则：

设计桥长要按倒灌后急剧退水，同时支流出现设计流量时的情况来确定。

设计水位取支流设计流量时水位和倒灌水位中最大者控制桥高。

4.  有水文站观测资料的洪水流量计算：

我们可以采用求矩适线法和三点适线法来推求 p。

首先我们要搜集水文站长期观资料，愈长愈准确，如有32年水位，或者流量观测资料（如不连续的可用插补延长等办法）。

三点适线法

在经验频率曲线上任选三点如5%、50%、95%或3%、50%、97%，利用该三点的流量和相应频率，推求统计参数的初试值，通过适线确定参数，然后再按前面讲的方法一样推求设计流量。

三、桥长和桥面标高的确定

（一）桥孔净长计算

除了峡谷性河段上的桥梁，可以按地形布孔，不作桥长计算，因为峡谷性河段流量不控制桥高、桥长。桥高受地形结构控制。其它各类河段的桥梁都要进行计算。可按下列公式：

1.  河槽宽度公式：

此式主要适用于稳定、次稳定、不稳定（滩槽可分）河。

2.  单宽流量公式：

此式适用于稳定次稳定、宽滩河段。

3.  基本河槽宽度公式

适用于滩槽滩分的变迁游荡河段。

适用于滩槽难分的不稳定河段

4.  输沙平衡公式：新规范末列入适用于滩槽可分变迁游荡河段。

（二）桥面标高的确定

1、不通航河流

壅水计算

1、桥下壅水高度一般采用最大壅水高度一半，当河床坚实不易冲刷时，可采用最大壅水高度，当河床松软时易冲，桥下壅水高度可不计。

浪高一般取用计算值的2/3具体计算见桥位勘测设计规范。

也可查表而得。这里要注意浪程和风速，要把气象台站测风仪测得的风速换算为水面10m高度处，多年测得的洪水期间自记2min平均最大风速。

波浪侵袭高度即爬行波计算：

河弯两岸水位高差：

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桥涵水文设计计算程序开发与研究

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知识点：桥涵水文分析与计算