公路桥涵水文计算基本方法.ppt

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，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=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。,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：Y786，X1092（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 Eg0.014（3），判断相关程度：4Eg=40.0140.056 g0.96 4Eg 相关良好（4），根据以上回归分析方程式及相应各参数得到以下方程式：Y7860.96416629（X1092）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。,400,800,1200,1600,2000,2400,2800,3200,3600,4000,4400,500 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,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)，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,Q11,Q21,Q22,Q12,Q13,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),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）。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(19741867）36000m/s（1867年）31000m/s（1921年）29700m/s（1974年）3，考证期 574年(19741400）43000m/s（1583年）其中：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，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 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46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，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,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，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、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：P1/(N+1)=1/200=0.5%；(用公式（1）计算）2),调查期（1880年1982年）N1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：PM/(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）考证期：N199年，,M=1,1784年的流量,调查期:n=103年，a14，包括1880年、1948年、1955年和1975年 的特大洪水。L11，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）,1955,1975,1948,1880,1784,a2=1,a1=4,1963,实测期n=20,调查期N1=103,考证期N2=199,L=1,经 验 频 率 计 算 表,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（312097021750）/（3120970）0.274 查表得：CS0.99，并知，当CS0.99时，P15%,1=1.88 P2=50%,2=-0.16,P3=95%,3=-1.32 公式：Q=(Q3 1 Q1 3）/（1 3）9701.883120（1.32）/1.88（.32）1857 m/s 公式：CV（Q1Q3）/(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、CS0.99 选取P1%、295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+0.36P)各P%频率对应的流量QP%如下表 表中 KP=(1+P CV),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，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：Q1Q(1+1CV)=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,1000,2000,3000,4000,5000,6000,7000,8000,1,5,10,20,30,40,50,60,70,80,90,95,100(%),.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,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、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。,洪 水 调 查 表,洪水编号：洪1,调查时间：,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）,。,。,。,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：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，根据P公式 QP%=Q(1+P%Cv)反求平均流量 Q。,3），查表得 Q1%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H1%6），将形态断面处水位H1%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 IL，其余流程如下：,已知形态断面处H1（对应）P,根据河床面 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 XQ1/Q2=Q(1+1 Cv)/Q(1+2 Cv)既 XK1/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%.根据以上公式得 XQ20/Q8=150/971.55 查有关表得 Cv1.3 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%2.5897250m/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：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=KqBc(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=QP/(qc)其中：qcQC/BC 适用条件：宽滩河段 重点参数：河槽平均单宽流量 qc（m/s.m)3，基本河宽公式 Lj=CPB0 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=SX/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 1.21.4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=S2S1,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度 1，在计算浪高时风玫瑰图的使用：NW,桥位,浪程L,N,E,W,S,NW,SE,NE,SW,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,h1,h1浪高,h2,h2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刷计算后的最大水深 Hmax（1），河槽部分 642 简化式（输砂平衡原理）641 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 652 式 651 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 流速计算公式。2），要分清河床土质（粘性、非粘性土）、计算部位（河槽、河滩）。3），总冲刷深度应包括河床自然演变冲刷、一般冲刷 和局部冲刷。三，桥台最大冲刷深度（目前尚不成熟），可参照公路桥涵设计 手册桥位设计一书计算。公路工程水文勘测设计规 范条文说明第条。该手册称 951，952，和按冲刷系数P等方法计算。四，最低冲刷线标高确定：H=HP-Hmax-Hb,第三章 导治工程 桥梁导治工程包括导流和治理两方面内容 一，导流工程 1，导流工程的主要作用：导流工程主要指修建导流堤、坝。导流堤、坝是桥渡工程的重要组 成部分，其主要作用引导水流均匀、顺畅地通过桥孔。防治或减轻桥下 河床的不利变形，保护桥头河滩路堤和河岸免受洪水灾害，从而保护桥 渡的安全使用，保护桥渡附近的工、农业的正常生产。2，导流工程的主要类型：导流堤、坝的主要类型有封闭式导流堤、非封闭式导流堤、犁形堤、丁坝、顺坝等。3，导流工程设置的原则：（1），满足使用要求（功能、安全）（2），设置导流堤、坝不能成为压缩桥孔的理由和手段 二，整治工程 整治工程主要指改河、改沟治理河道的工程，其目的是改善水流条 件，使水流通畅，但在一般情况下应维持河沟的天然排水状态，不要轻 易改动，对输沙能力较强的河沟更不要轻易改沟。,三，导流堤的布设 1，山区河流 山区河流峡谷段一般无河滩，桥孔原则上满布全河，无需设置 导流堤，山区河流开阔段，河流一般一侧或两侧有较开阔的台地，桥头深入河滩，或桥址上游有支汊汇入，水流紊乱或水流急剧扩 散，应视水流方向、地质条件设置导流堤。2，平原河流 平原河流游荡性河段宜布设封闭式导流堤，可以稳定河段，约束水流。其它各类河段可按河滩被压缩部分的流量与总流量 的比例来确定。一般情况下可遵循以下原则确定：若河滩被压缩部分的流量单侧河滩大于总设计流量的15，双测河滩大于20，则应考虑布设非封闭式导流堤或犁形堤。若河滩被压缩部分的流量较小，且水流稳定，流速小于1M/S,地形上也无需修建导流堤时，可利用桥头锥坡导流，不再布设 导流堤。3，导流堤的形状和尺寸（1）封闭式导流堤 封闭式导流堤的平面布设应结合桥址地形及集中股流的分 布情况，以将全部洪水洪水导入桥孔为原则，山区桥址三角回 流区，可自桥台前墙至岸坎设置与主流方向平顺的封闭式导流堤。,2），多汊河道封闭式导流堤的设置形式,路线,摆动边线,摆动边线,河,流,封闭式导流堤,封闭式导流堤,主 股 流,河,股,流,次,次,股,流,R,R/3,1.5R,30,45,60,30,R/2,R,流 向,河岸,河岸,导流堤,导流堤,（2）非封闭式导流堤的设置形式,平原宽滩性河流应在两侧河滩上设置非封闭式导流堤，其形式如下,120,桥头引道,河滩,边滩,主槽,边滩,河滩,河槽,设计水位,平槽水位,第四章 桥涵水文术语及规范用语,河床横断面图,一，桥涵水文计算和设计的重要术语和关键要素：(1),河床断面的有关术语：1）主槽、河槽、边滩、河滩。（2）水文计算中的有关术语:1),设计流量QP,2),设计水位HP、“计算水位”、洪水比降，3），设计流速 4），平槽水位 5），断面平均水深，6），断面平均流速，7），冲刷系数 8），河槽宽度 9），桥前壅水高度，10），壅高、浪高、浪程、波浪爬高、风玫瑰图，11），局部冲刷坑深度，12），一般冲刷后的最大水深，13），河槽总冲刷深度,，目前，我国河流的堤坝防洪标准除较大的城市可能达到 1外，野外河堤防洪标准一般都达不到 1，多数在 1/30 1/20之 间，不能满足我国现行公路、桥梁设计规范防洪标准。，河堤的安全高度 h 一般是不能占用的，它至少包括河堤本身的 波浪侵袭高和0.5米的安全高度，考虑溃堤时除外。，桥梁设计长度和高度应考虑这种事实的存在，并应兼顾到溃堤、不溃堤两种可能的事实存在，最大限度保证桥梁在使用过程中 的安全。,堤内水位（河堤设计频率下）,堤,堤,h,1），桥高、桥长问题,（3）跨河堤桥梁设计的关键要素,a)，堤内、外设计流量的确定：查明防洪堤远景规划最大安全泄洪流量Qan,并与桥梁设计 流量Qs作比较,若Qan小于Qs，则跨越河堤的桥梁的设计流量采用 Qan，Qan必须考虑远期提高防洪标准，且不得少于平堤通过的流 量，同时堤外应设防洪桥孔或另设防洪桥。其流量按 Qw=Qs-Qan Qan为不考虑远期提高防洪标准，也不平堤，仍按现状计算河道 安全泄洪量。这样，建堤后堤内、外桥梁（孔径）泄洪能力总和大于Qs,若Qan大于Qs时，则桥梁设计流量仍采用Qs，但梁底高程必须高于远 景规划的堤顶高程，通航河流亦应满足通航净空要求。堤内的最大 泄洪流量的计算，一般由水利部门提供。,二，桥头引道长度和范围问题：功能方面：连接路基和桥梁。（无界限和长度的制约因素）防洪方面：桥台至洪泛区边缘。（有界限和长度的制约因素）桥头引道范围示意图,洪泛区边界,洪泛区边界,设计线,桥头引道范围,桥头引道范围,三，洪峰流量、对应频率；平均流量、设计流量对应关系问题：各洪峰流量必须有它们各自对应的频率才有意义，否则无用 设计流量是根据洪峰流量和与之对应的频率通过平均流量推 求而得。仅调查到某年的洪水位而没有确定对应的频率，无法由它推 求平均流量和设计流量，因此，此时的它是没有任何意义的。四，设计流量的论证和最终确定：（1）论证过程中的引证要素 已经建成或正在使用中的桥梁水文成果 有关部门，特别是水利部门的成果 调查成果的可靠度 设计经验的积累 各种计算结果的相互对比和说明 最终设计流量确定的重点理由 五，水下地形图利用河工模型试验,五，关于各种规范中有关“设计水位”等说法的说明：（1）公路工程名词术语 设计水位：“与设计流量相对应的水位”（2）公路工程技术标准的说法：第 4.0.3“沿河及受水淹没的路基边缘标高，应高出 表4.0.2 规定设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪 侵袭高和0.5M安全高度。”（3）公路桥涵设计通用规范的说法：第3.1.6“非淹没式调治构造物的顶面，应高出桥涵设计 洪水频率的水位至少 0.5M，必要时应考虑壅水高、波浪 爬高、斜水流局部冲高、河床淤积等影响。”（4）公路路基设计规范的说法：第 1.0.8“受水淹没路段的路基边缘标高，应不低于路 基设计洪水频率的水位加壅水高、波浪侵袭高，以及0.5 M的安全高度。”（5）公路工程水文勘测设计规范的说法：第按设计水位计算桥面最低高程时，应按下式计算：Hmin=Hs+h+hj+h0 其中：Hs 为设计水位,（6）公路隧道设计规范的说法：第4.2.5“濒临水库地区的隧道，其洞口路肩设计高程 应高出水库计算洪水位（含浪高和壅水高）不小于0.5M。”结 束 语 由于本人的技术水平和工作能力有限，工作经验也不多，所以，以上所涉及到的内容极有可能出现错误、缺点和不足，敬请各位同行批评指正，本次交流如能起到抛砖引玉的作用，我已倍感满足，对我来说就是极大的宽慰。谢谢各位,