目录1 工程概况与设计任务 (2)1.1工程概况及原始资料 (2)1.2设计任务 (4)2 干流设计洪水推求 (5)2.1 特大洪水重现期N与实测系列长度n的确定 (5)2.2 洪水经验频率的计算 (6)2.3 洪水频率曲线统计参数估计和确定 (8)2.4 干流设计洪峰流量推求 (11)3 支流小流域设计洪水计算 (12)3.1 最大24小时设计暴雨过程推求 (12)3.2 产流计算 (13)3.3 汇流计算 (15)3.4 支流设计洪峰流量的确定 (17)4 桥址设计洪水流量 (18)5 桥址设计断面平均流速和设计水深 (18)6 设计感悟 (18)1 工程概况与设计任务1.1工程概况及原始资料某高速公路大桥跨越的河流断面来水由干流和支流洪水组成，干流水文站位于桥址上游1km处，资料可用来推求坝址处洪水，支流洪水由地区降雨资料推求。

干，支流与桥址位置示意图如图1所示。

图1-1干支流与桥址位置示意图干流洪水资料有年洪峰最大流量，包括调查和实测资料，见表1。

另外，还调查到桥址附近干流1900年岸坡上洪痕点2个，分别位于水文站和桥轴线上，洪痕点高程分别为121.3m和120.8m，桥址断面河床高程为115.03m，河床比降为0.5%0，床面与边坡曼宁粗糙系数n=0.012，河宽500m，据此可得该年洪峰流量，作为一个洪水统计样本点。

图1-2桥址河段年最大洪峰流量支流洪水为一小流域（流域面积为F ）汇流而成。

1） 该支流流域无实测洪水流量资料，但流域中心附近有一个雨量站资料，经频率计算获得P=2%，1%所对应的最大1d 的设计点雨量分别为202.4mm, 323.8mm 。

该地区暴雨点~面折算关系见表2，该地区的最大日降雨量与最大24小时降雨量根据经验其关系为p p H H ,,2414.1日 ，设计暴雨时程分配见表3。

表1-1某地区暴雨点~面折算关系表表1-2地区最大24小时设计暴雨的时程分配表F （km 2） t （h ） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1801 1.000 0.945 0.911 0.884 0.864 0.847 0.834 0.823 0.815 0.807 3 1.000 0.960 0.931 0.910 0.893 0.879 0.867 0.858 0.851 0.845 6 1.000 0.977 0.957 0.942 0.928 0.917 0.907 0.899 0.892 0.886 12 1.000 0.986 0.972 0.961 0.951 0.943 0.935 0.928 0.921 0.915 241.000 0.991 0.983 0.975 0.969 0.964 0.959 0.953 0.949 0.9442） 该流域位于湿润地区，m I 流域蓄水容量为。

用同频率法求得设计%)1(86%);2(90====P mm P P mm P a a ，该流域的稳定下渗率为)/(h mm f c流域所在地区的地区综合瞬时单位线参数00,k K n n ==1.2设计任务1）推求桥址设计洪水流量2）按均匀流假设，推求坝址断面设计流量的平均流速和水深。

设计条件如下表：2 干流设计洪水推求2.1 特大洪水重现期N 与实测系列长度n 的确定1.干流设计洪水推求1)洪水资料的总长度N ：洪水资料的总长度为实测资料期17年；调查期56年；考证期4年的总和，即：（年）7721=++=n n n N2)特大洪水流量判定：3/>Q Q EM ，若EM i Q Q >，可判定为特大洪水24.4958x ==∑nQi, 72.148743Q E M ==x 3)由调查资料推求水文站1900年洪峰流量o %5.01000x=，x=0.5m,推求水文站处河床高程为115.03+0.5=115.53m 水文站水深m 77.553.1153.121M 1=-=,桥址水深m 77.503.1158.120M 2=-= 推求水文站处水流断面面积2m 288550077.5A =⨯= 根据曼宁公式2/13/21i R nv =水文站处断面平均流速sm /9945.50005.077.5012.01v 2132=⨯⨯= 根据Av Q =推求水文站处洪峰流量1325.172949945.52885Q =⨯= 判定1900年，1904年，1927年为特大洪水。

2.2 洪水经验频率的计算其中有3项特大洪水，即a=3。

其经验频率按以下公式计算： 特大洪水系列：aM N MP M ,...2,11=+=则3次特大洪水经验频率分别为：0128.01771P 19211=+==P 0256.01772P 19002=+==P 0385.01773P 19043=+==P 实测洪水：系列长度为 n=1976－1960＋1=17年实测期的n 项洪水，认为是在N 年中任意抽取的部分。

如果实测期n 项中有l 项是特大洪水，是属于a 项中的，即已从n 项中抽出，还剩有（n －l ）项普通洪水都不超过为首的a 项特大洪水。

由于上一步中3项特大洪水可看做从N 年中随意抽取的，故其概率可假定在0~1之间分布。

在统一样本法中，认为这（n －l ）项洪水的经验频率均匀分布于1－M a P 范围内，经验频率计算公式为： 实测洪水系列：n l l l m l n lm P P P a a m +++=+---+=...,2,11)1(如1960年，s m /6120Q 3m =，M=2，其经验频率为：%88.191m )1(P 1960=+--⨯-+=l n lP P M a M a2.3 洪水频率曲线统计参数估计和确定1）统计参数初估 对于不连续系列样本，假定：（n －l ）年系列的均值和均方差与除去特大洪水后的（N －a ）年系列的均值和均方差相等，可导出如下统计参数矩法初估公式：⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+=∑∑=+=aj nl i i j x ln a N x N 111x⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+--=∑∑=+=aj nl i i j v x x ln aN x x N x 1122)()(111C52994151001729420600a1=++=∑=j mjQ，84290n1=∑=i iQ3.5453017377771x 11=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--+=∑∑=+=aj nl i i j x x5311.0)(17377)(17713.54531C 1122=⎥⎦⎤⎢⎣⎡---+--=∑∑=+=aj n l i i j v x x l x x2）目估适线法确定统计参数选频率分布线行为皮尔逊Ⅲ型，并选v s C 3C = 进行第一次配线Cs/Cv=3.52第二次配线采用Cv=0.71 Cs=2.52.4 干流设计洪峰流量推求)1(ϕv p C x x +=）（s /m 3.5453x 3= Cv=0.71 85.3=ϕ得，s m C x v p /90.20359)85.371.01(3.5453)1(x 3=⨯+⨯=+⨯=ϕ3 支流小流域设计洪水计算3.1 最大24小时设计暴雨过程推求该支流流域无实测洪水流量资料，但流域中心附近有一个雨量站资料，经频率计算获得P=2%，1%所对应的最大1d 的设计点雨量分别为202.4mm, 323.8mm 。

该地区暴雨点~面折算关系见表1-1，该地区的最大日降雨量与最大24小时降雨量根据经验其关系为pp H H ,,2414.1日=。

该流域位于湿润地区，m I 流域蓄水容量为。

用同频率法求得设计%)1(86%);2(90====P mm P P mm P a a ，该流域的稳定下渗率为)/(h mm f c 。

流域所在地区的地区综合瞬时单位线参数00,k K n n ==1）最大1日面设计暴雨量利用设计资料中所提供的关系式：pp H H ,,2414.1日= mmH p 8.323=日，，所以m m736.2308.32314.1,24=⨯=p H2）流域面平均设计雨量及时程分配根据设计资料所提供的点面折算系数进行流域面平均设计雨量的计算 由设计资料，支流小流域面积230km F =根据表1-1，t=24时，F=20时折算系数为0.991，F=40时折算系数为0.983。

利用内插法，F=30Km ² 折算系数=987.02040)3040)(983.0991.0(983.0=---+所以，流域面平均设计雨量为227.736=230.7360.987⨯mm根据设计暴雨时程分配表进行设计暴雨的时程分配3.2 产流计算1）设计净雨的推求按照蓄满产流模式（B=0.2）进行设计净雨计算。

根据稳定下渗率进行地面净雨和地下净雨的划分。

根据设计资料所提供，110=m W mm ，B=0.2，由公式m mmW B W )1(+=' 得，mm 132110)2.01(W 'm m =⨯+= 根据设计资料所提供，Wo=Pa=90mm由公式A=[])1/(10)/1(1B m mmW W W +--'得，()[]67.11190/110-1132=A 2.1/1=⨯已知流域降雨量P 和初始土壤含水量0W =90时，蓄满产流模型的产流计算公式归纳为当A+P<mmW '时，[]Bmm m m W P A W W W P R +'+-+-+=10/)(1当A+P>mmW '时，R=P+m W W -0设计净雨计算表2）地面净雨与地下净雨的推求根据对设计资料中所提供的数据，本流域的稳定下渗率为1.5mm/h 。

由设计净雨过程中扣除地下净雨（等于稳定下渗率乘以净雨历时）得地面净雨过程。

其中第一时段的净雨历时c t =（2.202/14.94）x3=0.806（h ）地下净雨c c t f h 下=1.5x0.806=01.2(mm),故第一时段地面净雨为1.2mm ，其余类推。

P=2%设计暴雨过程分配3.3 汇流计算1）无因次单位线),(t t u ∆与10mm 单位线),(t t u ∆的推求 由设计资料得，综合单位线参数68.5,5.100==k n ，)()(),(t t S t S t t u k k k ∆--=∆2）设计地面径流过程推求由上表得出大洪水的单位线。

由设计地面净雨过程通过单位线推求，得设计地面径流过程。

3）设计地下径流过程推求把地下径流概化为等腰三角形初六，其峰值出现在设计地面径流停止时刻（第24时段），地下径流过程的底长为设计径流底长的2倍，即h 1443242T 2T =⨯⨯==面下9324901030083.311.0h 1.0W 4=⨯⨯⨯=⨯⨯=F 下下598.3T W 2Q m ==下下下4）设计洪水过程推求3.4 支流设计洪峰流量的确定支流设计洪峰流量即为洪水流量过程线中最大值，为89.68（m^3/s）4 桥址设计洪水流量s Q Q Q /m 58.2044968.8990.203593=+=+=支干总桥址断面设计洪峰流量5 桥址设计断面平均流速和设计水深已知：洪痕点2个分别位于水文站和桥轴线上，洪痕点高程分别为121.3m 和120.8m 桥址断面河床高程为115.03m 河床比降为0.5%0 床面与边坡曼宁粗糙系数n=0.012 河宽500m 。