4设计洪水与设计水位推算解析

第十一章桥涵设计流量及水位推算桥涵设计流量及水位推算是针对桥涵工程进行的一项重要工作。

对于桥涵的设计来说，合理确定其设计流量和水位，是保障桥涵运行安全和正常的基础。

本文将从设计流量和水位推算的原理、方法以及应用方面进行详细解析。

首先，设计流量是指根据其中一种准则、标准或规范确定的项目期望达到的流量。

桥涵的设计流量直接关系到其流量能力和水力特性，因此需要根据实际情况合理选择。

常用的设计流量计算方法有理论计算法和经验计算法。

理论计算法是依据流体力学原理进行计算，可以较为准确地确定桥涵的设计流量。

其计算过程常涉及一些参数，如水槽的宽度、高度、形状等，以及流体的密度、粘度等。

通过利用流体力学方程，可以得出桥涵设计流量的数值。

这种方法适用于较为复杂的流体情况，如弯曲河道、急流等。

经验计算法则是根据实际工程经验和历史统计数据进行计算，通过相关系数或公式，将实测数据或历史数据进行处理，从而得到桥涵设计流量的数值。

这种方法相对简单快捷，适用于一般情况下的桥涵设计。

但需要注意的是，经验计算法的计算结果相对理论计算法较为模糊不确定，需要结合实际情况进行综合评估。

在确定桥涵的设计流量后，还需对其水位进行推算。

水位是指水流表面的高度，也是桥涵设计的重要参数之一、水位的推算涉及到流量、水力特性、河道形状等多个因素的综合考虑。

一般采用流量水位曲线法进行推算，该方法通过在河道中同时测定流量和水位，然后绘制流量水位曲线。

通过曲线可以得到不同流量下的水位。

除了流量和水位的推算，在桥涵的设计中还需要考虑降水处理、洪水过程分析等因素。

降水处理是指在设计中考虑降雨对桥涵流量和水位的影响，需要制定适当的方案来对降雨进行处理。

而洪水过程分析是指对历史洪水数据和河道特性进行分析，以预测未来可能发生的洪水情况，进而确定桥涵设计的安全水位。

综上所述，桥涵设计流量及水位推算是保障桥涵安全运行和正常使用的关键环节。

合理的设计流量和水位能够确保桥涵对洪水有一定的容量，从而有效降低洪水对桥涵的冲击力，保证桥涵的稳定性和安全性。

Science &Technology Vision 科技视界作者简介:文桢涵(1991—),女,汉族,河南洛阳人,本科,研究方向为道路桥梁与渡河工程(公路工程)。

0概况庄子特大桥位于河南省三门峡市卢氏县东明镇和横涧乡交界处,卢氏县城在桥址下游约8km 处,跨河位置距下游卢氏(二)水文站大约8km,大桥全长1250m,单孔跨径为40m。

按照桥梁的建设规模,该桥属于特大桥,工程设计防洪标准为300年一遇。

大桥跨越洛河主河槽,桥梁轴线法线方向与水流方向夹角约为32°,滩槽明显,主槽偏左,大约宽560m,左侧跨越洛北大渠、国道G209和规划的运十铁路。

1设计洪水及设计洪水位的推算1.1设计洪水推算庄子特大桥下游8km 处为卢氏(二)水文站,其控制流域面积为4623km 2,桥址处控制流域面积为4295km 2,两者相差328km 2,汇水区的暴雨分布较均匀,区间无分洪、滞洪区,故采用公式Q 1=F 1F 2()n Q 2计算出桥位处300年一遇的洪峰流量。

式中Q 1、F 1为水文计算断面的洪水流量(m 3/s)和汇水面积(km 2);Q 2、F 2为水文站的实测最大洪水流量(m 3/s)和汇水面积(km 2);n 为面积指数,可根据本河流或邻近河流上下游实测洪水资料分析确定。

对大中河流,n 值一般在0.5~0.7之间,对较小河流,n ≥0.7。

根据卢氏(二)站实测洪水资料分析,n =0.6。

卢氏(二)水文站的设计洪水采用皮尔逊Ⅲ型频率曲线确定,采用系列为1936年~2008年,共73年,1898年历史调查洪水作为特大值处理,最终拟合的频率曲线见图1。

计算结果表明,桥位处300年一遇洪峰流量为5740m 3/s。

图1卢氏(二)站洪峰流量频率曲线1.2设计洪水位推算用水力学法推求跨河断面设计水位,根据桥位处实测大断面、河段比降、河床糙率等资料,采用曼宁公式计算各级水位下相应流量,建立跨河断面处水位~流量关系曲线。

设计洪水与设计水位推算方案一、设计洪水推算概述1. 设计洪水标准明确本项目所需遵循的设计洪水标准，包括洪水重现期、设计洪水频率等。

2. 洪水类型及特征分析本项目所在区域的洪水类型，如暴雨洪水、融雪洪水等。

描述各类洪水的特征，包括发生时间、频率、持续时间等。

3. 推算方法选取依据项目特点，选择合适的洪水推算方法，如频率分析、水文模型模拟等。

说明所选方法的适用性和优势，为后续推算提供依据。

二、设计洪水推算步骤1. 数据收集与处理收集项目所在流域的历史洪水资料、降雨资料、地形地貌等数据。

对收集到的数据进行审核、整理和预处理，确保数据质量。

2. 设计暴雨分析分析设计暴雨的时空分布特征，确定设计暴雨的强度、历时等参数。

结合地形地貌，分析暴雨对洪水形成的影响。

3. 洪水过程线推算利用所选推算方法，结合设计暴雨成果，推算设计洪水过程线。

分析不同重现期下的洪水过程线特征，为设计提供依据。

4. 设计洪水成果合理性分析对比历史洪水资料，分析设计洪水成果的合理性。

如有必要，对设计洪水成果进行修正，确保其可靠性和安全性。

三、设计水位推算概述1. 设计水位标准明确本项目所需遵循的设计水位标准，包括防洪标准、排涝标准等。

2. 水位影响因素分析影响设计水位的主要因素，如河道形态、糙率、比降等。

描述各因素对设计水位的影响程度，为后续推算提供依据。

3. 推算方法选取依据项目特点，选择合适的设计水位推算方法，如水力学计算、水理模型模拟等。

说明所选方法的优势和适用性，为后续推算提供依据。

四、设计水位推算步骤1. 河道参数确定收集项目所在河道的地形地貌、糙率、比降等参数。

对河道参数进行实地调查和测量，确保数据准确性。

2. 水位流量关系建立基于实测数据，建立河道水位与流量的关系曲线。

分析不同工况下的水位流量关系，为设计水位推算提供依据。

3. 设计水位推算利用所选推算方法，结合设计洪水成果，推算设计水位。

4. 设计水位成果合理性分析对比历史水位资料，分析设计水位成果的合理性。

桥梁设计中的水文问题探析摘要水文问题在桥梁设计中占据重要地位。

为了避免桥梁水毁，保证标准洪水频率下桥梁的安全运营，需要对桥梁设计中的水文问题引起充分的重视。

本文首先分析了桥梁水毁的原因，然后就水文资料的收集、资料审查和外业调查、设计流量的计算、设计洪水位的推算等桥梁设计中的水文问题进行分析，以期为同业者提供参考。

关键词桥梁设计；水文问题；探析中图分类号U442 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)051-0210-02水文问题是桥梁设计中必须考虑的重要问题。

通常而言，桥梁设计中的水文问题主要是对桥梁所在河段未来使用期间的水文情况进行预估计。

为降低桥梁工程的造价，不仅要合理地选择桥梁结构形式，还要确保桥位设计的合理和正确。

桥位设计主要包括选择桥位、水文计算、确定桥梁孔径及墩台基底的埋置深度等内容。

其中，首要工作是调查和分析所在河段的天然水文状况，搜集充足的水文资料作为参考依据，并通过分析确定设计的洪水位及其流速和流量等。

由此可见，水文问题在桥梁设计中占有十分重要的地位。

然而，河流的水文特性往往又十分复杂。

衡量桥梁设计是否合理的重要标准之一就是桥梁能否通畅安全地排泄河流的洪峰流量。

这需要结合河流的水文情况进行分析和研究，以确定合理的桥梁长度。

桥梁建造得过长或过高会增加不必要的投资，建得过短或过低又会发生水毁，因此，应该对桥梁设计中的水文问题给予高度的重视。

在这样的背景下，探讨桥梁设计中的水文问题无疑具有重要的现实意义。

本文首先分析了桥梁水毁的原因，然后就水文资料的收集、资料审查和外业调查、设计流量的计算、设计洪水位的推算等桥梁设计中的水文问题进行分析，以期为同业者提供参考。

1 桥梁水毁的原因造成桥梁水毁的原因，除了部分桥梁是由于设计标准低以外，主要有以下几个方面。

1）桥位选择不恰当。

例如有的桥梁位于河湾，桥位与洪水中泓线斜交，凹岸被严重冲刷，这些都可能冲毁桥头引道。

除此之外，桥位若位于游荡变迁河段，或在发生大洪水和水土流失时，主流侵蚀、摆动等会使河床逐渐变宽，这样也能造成桥梁水毁。