新孟公路武陟至温县段初步设计沁河特大桥水文计算书计算：复核：审核：1999年10月目录一概述…………………………………….1-6页二水文计算……………………………….7-10页三桥孔径计算……………………………11-13页四洪水位计算……………………………14-16页五冲刷计算………………………….….17-23页六设计采用值……………………………….24页第一章概述沁河发源于山西省沁源县大岳山南麓，流经安泽、沁水、阳城、晋城、沁阳、博爱、温县、武陟，汇入黄河，全长485公里，流域面积13532平方公里，沁河小董站多年平均年总水量12亿立方米，平均年输沙量814万吨，平均含沙量 6.9公斤/立方米，实测最大流量4130秒/立方米（1982年）。

沁河济源市五龙口以下为防洪河段，长90公里，据查，沁河提防始建于明太祖洪武十八年（公元1385年），解放后，经过大力整修延长，目前两岸现有提防总长161.63公里，其中，左岸提防上起济源逯村，下至武陟的马家止，长76.29公里，右岸上起济源五龙口，下至武陟方陵止，长85.34公里,共有险工44处，堤保护岸691个，工程长42.24公里，裹护长29.70公里，现马蓬至方陵大堤加固工程即将开工。

据1986年《河南年鉴》1985年防汛任务，对沁河则保证小董站4000 m3/s洪水不决口，遇到超标准洪水，保证北岸不决口，南岸自然漫溢。

据《河南省沁河河道地图》记载，历史上沁河发生特大洪水至少三次，具体情况见表1-1。

沁河武陟小董站解放以来的历年汛期最高水位、最大流量见表1-2。

新（乡）孟（州）公路武陟至温县段平原区二级公路改建工程，起自新乡市获嘉县和焦作市武陟县交界处新孟路上（K37+193），经武陟县的谢旗营、城关、阳城、北郭、西陶、大封和温县的赵堡、南张羌、温泉等乡镇，在温县城北与温博路相接（K88+861.53），路线全长51.44公里。

在河南省武陟县岳马蓬村跨越沁河，桥位正交。

桥位处滩槽分明，河道顺直。

桥址地形为宽滩式季节性次稳定河流，河床上层为低液限粉土，厚度在5米左右，中部有7∽15米低液限粘土，下层为中沙。

沁河漫滩为亚沙土，轻亚沙土，粉细纱，局部夹低液软塑粘土，河槽土质为亚沙土和粉沙。

东西两侧河滩上种植农作物。

实测桥位处河床断面见图1-1。

沁河武陟站年特征值统计表表1-2第二章水文计算把已有流量资料（从1895年开始），按大小递减顺序排列，见表2-1，并计算经验频率。

按不连续系列计算，由于水文站观测的资料代表性较好，而调查和考证的历史洪水资料并不可靠，所以采用不连续系列计算的第一种方法。

结果见表2-1。

续上表（一）、确定经验频率以后，依据表2-1的数据，在海森机率格纸上绘出经验频率点，如图2-1中的实点，再依点群趋势目估绘出经验频率曲线，如图2-1中的细线。

然后采用三点适线法绘制理论频率曲线。

在经验频率曲线上，以频率P1-2-3=5-50-95%，读取三点的流量值：Q1=3640m3/s, Q2=500m3/s, Q3=32m3/s由S=312231QQ QQ Q-⨯-+=323640500232 3640-⨯-+=0.741 由S=0.741，查表2-12（见附表）得CS =2.7,取Cs=2.85由C S =2.85，P 1-2-3=5-50-95%，查表2-6（见附表）得：φ1=2.01，φ2=-0.385，φ3=-0.7，Q =311331φφφφ-⨯-⨯Q Q =7.001.236407.03201.2+⨯+⨯=964m 3/s,C V =133131Q Q Q Q ⨯-⨯-φφ=3640710.03201.2323640⨯+⨯-=1.381，取Q =1068,由Q P =（φ×C V +1）×Q 计算如表2-2表2-2根据表中的数据绘制理论频率曲线，如图2-1中的粗线。

根据《公路工程技术标准》的规定，二级公路的特大桥设计洪水频率采用1%，计算结果Q 1=6953立方米/秒，因此取Q S =6953立方米/秒。

(二)武陟站到桥位处暴雨径流计算由地形图上勾绘出武陟水文站到桥位处的汇水面积，由于沁河属于地面河，大堤两边均低于大堤内，故汇水面积只有大堤内，F=21平方公里。

由《河南省中小流域设计暴雨图集》中的《河南省百年一遇（P=1%）年最大1小时点雨量图》（图15）上查得汇水面积处设计雨力S P =120毫米/小时。

由地形图上量得干流长度L=15.5公里; 洪水比降为j=0.0003， θ=4/13/1F j L ⨯=4/13/1210003.05.15⨯=108.161由《河南省中小流域设计暴雨图集》中图26-《推理公式汇流参数地区θ∽m 综合关系图》查得：m=3.3(从《河南省山丘区水文分区图》中查得桥位处属于Ⅺ区，因θ大于100，故采用θ等于100的m 值). 则：洪峰汇流时间τ=0.278×mθ=0.278×3.3161.108=9.112(小时) 由《河南省中小流域设计暴雨图集》中P 5《μ值分区数值表》查得：平均入渗率μ=5由规范7.3.3-1公式Q P =0.278×（S P /τ-μ）×F 得：Q P =0.278×（120/9.112-5）×21=48(m 3/s) 所以，设计流量 Q P =6953+48=7001(m 3/s)。

第三章桥孔径计算用电子表格计算。

计算出设计流量Q P=7001时对应的各种数据。

计算形态断面处设计流量对应的各种数据表3-1续上表计算说明：⑴应用公式1、河滩部分h t =tt B w , V t =m t32t h 21i,Q t =w t V t 。

w t ---------------河滩过水面积B t ---------------河滩水面宽度 h t ---------------河滩平均水深 V t ---------------河滩平均流速 Q t ---------------河滩总流量 i ---------------水面比降2、河槽部分h c =cc B w , V c =m c32c h 21i,Q c =w c V c 。

W c ---------------河槽过水面积B c ---------------河槽水面宽度 H c ---------------河槽平均水深 V c ---------------河槽平均流速 Q c ---------------河槽总流量3、全断面总流量 Q =Q c +Q t4、全断面平均流速V 0=wQ⑵计算方法知道洪水流量，根据反算法推算相应的洪水位。

根据桥位处的情况，东滩宽636.1米，m t =22,西滩宽546.5米，m t =22,河槽宽90米，m c =40,比降取i=0.0003,计算结果见表3-1。

用次稳定河段单宽流量公式：c q =C C B Q =901758=19.53(m 3/(s.m)) c h =C C B w =9035.667=7.415(m) 系数K 1采用0.92，则： β=K 1(c c h B )0.06= 0.92(415.790)0.06=1.069 L j =c s q Q β=53.19069.17001⨯=335.39(m) 2、用过水面积计算：初步拟定，上部构造40mT 梁，选用标准跨径l=40m ，柱宽 1.6m ，设计流速采用天然河槽流速，即V s = V c 。

冲刷系数采用P=1.2， 则μ=1-0.375×j s L V =1-0.375×6.14063.2-=0.974， λ=b/l=1.6/40=0.04 W q =s S pv Q )1λμ-（=63.22.1)04.01(974.07001⨯⨯-⨯=2371.7(m 2)参照桥位处的河流横断面和现场勘察的意见，确定将东岸桥台置于桩号K55+481.77处，采用31孔40m ，则另一桥台缘位于K56+721.23处。

根据桥位处断面图计算，桥下实有的主过水面积为5743.07m 2，大于W q 。

第四章 标高计算1） 壅水高度：① 河滩路堤阻断的过水面积： w t n =5822.82-5743.07=79.75(m 2),河滩的断面的平均流速：V t =2.103.1+=1.015(m/s) 则河滩路堤阻断流量为：Q t h = w t n ×V t =79.75×1.015=80.95m 3/s.s tn Q Q =700195.80=1.16% 查表4-4( 见附表)选用η=0.05。

采用V c h =V 0=1.20m/s按表4-5（见附表）V q =V c =2.63m/s△z =η×( v q 2-v c h 2)=0.05×(2.632-1.202)=0.274(m) 桥下壅水高度取△z ’=△z/2=0.137(m) ②壅水曲线的长度可按下列近似公式估算 L y =jZ∆2 式中，L y 为用水曲线全长；△z 为壅水曲线最大高度；j 为桥址河段天然水流比降。

Ly=0003.0274.02⨯=1826(m)故，壅水影响范围可定为1826m.最大壅水断面以上壅水区内沿程壅水高度可采用下式计算：△ z i =(1-Zjl ∆2)2△z式中，△z i 为计算断面壅水高度；l 为距最大壅水处距离（m ）将有关数值代入计算桥上游沿程水位壅高值见表4-1。

2） 波浪高度：桥位河段基本顺直，桥位上游约 3.5km 处为河湾，讯期约为七、八级风，考虑不利情况，采用计算浪程D=2000m ，平均水深h =5.5m ，风速V w =19m/sW V h g 2=2195.58.9⨯=0.149， 0.7⨯（w V h g 2）0.7=0.185 w V gD 2=21920008.9⨯=54.294， 0.0018（w V gD2）0.45=0.011 w V g 2=2198.9=0.027 H L l %=2.3⨯027.0185.013.0011.0185.013.0⎭⎬⎫⎩⎨⎧th th th =0.861（m ） 3)淤高计算根据入河口处淤积情况的调查，每年淤积厚度约为2厘米，故H y =0.02x50=1(m) 3)计算水位本河段无流冰、流木和较大的漂浮物，其它引起水位升高的因素均可略去。

H j= H s+∑ΔH=103.784+0.137+2/3x0.861+1=105.495(m)4)计算桥面标高：本河段不通航，采用桥下净空高度Δh j=0.5m,桥梁建筑高度Δh D=2.30m,桥面铺装Δh Z=0.14m.H q m=H j+Δh j+Δh D+ΔH z=105.495+0.5+2.30+0.14=108.435(m).桥面标高取108.486m。