省道202线泾川至渗水坡(甘陕界)段第二合同段桥涵水文计算深圳高速工程顾问有限公司二○○九年1、综述本项目所在地深居内陆,属高原性大陆气候,高寒湿润气候区。
其气候特点是高寒,冬季漫长、春秋季短促,无夏季;湿润,光照不足,降温频繁。
年平均气温4.5℃,最热月7月,平均13.2℃,最冷月1月,平均-8.4℃。
降水量:年平均降水量499.7-634,年降水量的季节分配很不均匀,夏季最多,占年降水量的50%以上,次为春秋两季,分别占年降水量的22%和26%,冬季最少,只占年降水量的1.4%-2.0%。
蒸发量:项目区内降水量充沛,空气湿润,蒸发量不大,约为1200mm,一年中冬季蒸和春末夏初蒸发量小,7月份蒸发量大。
冻土:从11月下旬开始进入冻结期,大地开始封冻,随着温度不断下降,冻土深度逐渐加深。
最大冻土深度为146cm,次年4月下旬开始解冻。
风向:一年中盛行东风,东北风次之,平均风速1.6m/s。
在全国公路自然区划中属河源山原草甸区(Ⅶ3)。
沿线地下水较为发育,小溪纵横。
沿线地表水及地下水较为丰富,水质良好,对施工用水的开采非常有利,但由于路线所经的部分地段地下水埋藏较浅,对公路路基及构造物造成一定的不利影响,需采取有效的工程措施以降低地下水的影响。
本项目对全线小桥及涵洞进行水文计算,最后确定其孔径。
2、参阅文献及资料1、《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2002)2、《公路涵洞设计细则》(JTGTD65-04-2007)3、《公路桥位置勘测设计规范》4、《公路小桥涵设计示例》——刘培文等编。
5、《公路桥涵设计手册(涵洞)》6、《桥涵水文》——张学龄3、涵洞水文计算该项目水文计算共采用三种不同的方法进行水文计算,通过分析比较确定流量。
方法1:交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量;方法2:交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量;方法3:甘肃省地区经验公式;(1)、交通部公路科学研究所暴雨径流公式:βγδφ5423)(FzhQp-=(F≤30Km2)pQ——规定频率为p时的洪水设计流量(m3/s)φ——地貌系数,根据地形、汇水面积F、主河沟平均坡度决定h ——径流厚度(mm)Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度(mm)F ——汇水面积(Km2)β——洪峰传播的流量折减系数γ——汇水区降雨量不均匀的折减系数δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数参数取值:F:根据1:10000地形图,在图上勾出汇水区。
φ:计算主河沟平均坡度,根据涵洞所处地形以及汇水面积查阅资料5得到φ。
h:甘肃省属于暴雨分区的第13区。
土的吸水类属为Ⅲ类。
查资料5可得h。
Z:地貌特征为灌木丛或桉树林。
查资料5: Z=5。
Β:查资料洪峰传播的流量折减系数表β=1。
γ:查汇水区降雨量不均匀的折减系数表γ=0.9。
δ:上游无水库,水库调节作用影响洪峰流量的折减系数δ=1。
计算50年一遇洪峰流量将查得的数据带入下列公式可得50年一遇的洪峰设计流量:4352%()p Q h z F φβγδ=- (F ≤30Km 2)(2)、交通部公路科学研究所暴雨推理公式:由《公路桥位勘测设计规范》暴雨径流计算,交通部公路科学研究所暴雨推理公式:F S Q npp )(278.0μτ-=(30Km 2≤F ≤100Km 2)%p Q ——频率为p%的设计流量 p S ——暴雨力(毫米/小时)τ—— 汇流时间μ——损失参数(毫米/小时)n —— 暴雨递减指数F ——汇流面积 参数取值:暴雨力——p S查暴雨等值线图(p =2%),得2%S =34.4mm/s汇流时间——τ 采用公式1)(3ατZI L K = 查表可得:K 3=0.39 α1=0.71根据河沟的长度与平均坡度代入计算公式可得汇流时间τ。
暴雨递减指数——n项目所处地区为甘肃省,查暴雨递减指数n 值分区表, n =0.77 损失参数——μ采用公式11βμpS K = 查损失参数分区和系数指数表,得,K 1=0.75,β1=0.84将数值代入公式得:11βμpS K ==21.53(mm/h ) 计算50年一遇洪峰流量将查得的数据带入下列公式可得50年一遇的洪峰设计流量:F S Q npp )(278.0μτ-= (30Km 2≤F ≤100Km 2)(3)、地区经验公式:n p Q K F =⨯K ——径流模量 n ——地区指数 F ——汇水面积查《甘肃省水文图集》经验参数K=12.63,n =0.8。
F :根据1:10000地形图,在图上勾出汇水区。
计算50年一遇洪峰流量将查得的数据带入下列公式可得50年一遇的洪峰设计流量:n p Q K F =⨯(4)、Q P 取值:采用方法一,方法二,方法三分别计算得到50年一遇洪峰流量,综合分析上述三种流量计算方法的结果根据项目所在地的实际情况,取暴雨径流法计算得到的洪峰流量作为设计流量。
(5)、孔径计算对于盖板涵B=Q P /(1.575* H 3/2)Q P ——意义同前 B ——涵洞净宽(m )H ——涵前水深(m );H=(h d -△)/β h 进——洞口处水流深度(m )。
h d ——涵洞净高β——进水口壅水降落曲线,β=0.87△——进水口涵洞净空高度。
查资料2。
取△=0.5m 。
先假定一个h d ,根据上述公式由试算法可得到涵洞的孔径与净高。
4、桥梁水文计算该项目水文计算共采用三种不同的方法进行水文计算,通过分析比较确定流量。
方法1:交通部公路科学研究所暴雨径流公式推算设计流量; 方法2:交通部公路科学研究所暴雨推理公式推算设计流量; 方法3:甘肃省地区经验公式。
(1)、交通部公路科学研究所暴雨径流公式:βγδφ5423)(F z h Q p -= (F ≤30Km 2)p Q ——规定频率为p 时的洪水设计流量(m 3/s )φ ——地貌系数,根据地形、汇水面积F 、主河沟平均坡度决定 h ——径流厚度(mm )Z ——被植被或坑洼滞留的径流厚度(mm ) F ——汇水面积(Km 2)β ——洪峰传播的流量折减系数γ ——汇水区降雨量不均匀的折减系数δ——湖泊或小水库调节作用影响洪峰流量的折减系数参数取值:F : 根据1:10000地形图,在图上勾出汇水区。
φ:计算主河沟平均坡度,根据小桥所处地形以及汇水面积查阅资料5得到φ。
h : 甘肃省属于暴雨分区的第13区。
土的吸水类属为Ⅲ类。
查资料5可得h 。
Z : 地貌特征为灌木丛或桉树林。
查资料5: Z=5。
Β:查资料洪峰传播的流量折减系数表β=1。
γ:查汇水区降雨量不均匀的折减系数表γ=0.9。
δ:上游无水库,水库调节作用影响洪峰流量的折减系数δ=1。
计算50年一遇洪峰流量将查得的数据带入下列公式可得50年一遇的洪峰设计流量:4352%()p Q h z F φβγδ=- (F ≤30Km 2)(2)、交通部公路科学研究所暴雨推理公式:由《公路桥位勘测设计规范》暴雨径流计算,交通部公路科学研究所暴雨推理公式:F S Q npp )(278.0μτ-= (30Km 2≤F ≤100Km 2)%p Q ——频率为p%的设计流量 p S ——暴雨力(毫米/小时)τ—— 汇流时间μ——损失参数(毫米/小时)n —— 暴雨递减指数F ——汇流面积 参数取值:暴雨力——p S查暴雨等值线图(p =2%),得2%S =34.4mm/s汇流时间——τ 采用公式1)(3ατZI L K = 查表可得:K 3=0.39 α1=0.71根据河沟的长度与平均坡度代入计算公式可得汇流时间τ。
暴雨递减指数——n项目所处地区为甘肃省,查暴雨递减指数n 值分区表, n =0.77 损失参数——μ采用公式11βμpS K = 查损失参数分区和系数指数表,得,K 1=0.75,β1=0.84将数值代入公式得:11βμpS K ==21.53(mm/h ) 计算50年一遇洪峰流量将查得的数据带入下列公式可得50年一遇的洪峰设计流量:F S Q npp )(278.0μτ-= (30Km 2≤F ≤100Km 2)(3)、地区经验公式:n p Q K F =⨯K ——径流模量 n ——地区指数 F ——汇水面积查《甘肃省水文图集》得经验参数K=12.63,n=0.8。
F :根据1:10000地形图,在图上勾出汇水区。
计算50年一遇洪峰流量将查得的数据带入下列公式可得50年一遇的洪峰设计流量:n p Q K F =⨯(4)、Q P 取值:采用方法一,方法二,方法三分别计算得到50年一遇洪峰流量,综合分析上述三种流量计算方法的结果,取相应值作为设计流量。
(5)、孔径计算:用经验公式计算运用试算法。
先假定平均水深h ,用公式)1(2132i R nA AV Q ==求得的设计流量与已经计算出的流量Q p %相差10%以内时,即确定h 。
则设计标高可由下式计算得出:H 设=H 底+h +H 壅水+H 波浪+ H 净空桥孔最小净长按下列公式计算3()n j q p c c L K Q B =L j ——桥孔最小净长度(m) Q p ——设计流量(m 3/s) Q c ——河槽流量(m 3/s) B c ——河槽宽度(m) K q 、n 3——系数和指数全线桥梁桥孔最小净长表(6)、冲刷计算:桥下一般冲刷cm 66.0cgc 9.0c 2dp h )B )1(B ()Q Q A (04.1h •μλ-= 15.0zz d )H B(A =式中:h p ——桥下一般冲刷后的最大水深 Q p ——频率为P %的设计流量(m 3/s ) Q 2——桥下河槽部分通过的设计流量(m 3/s ), Q c ——天然状态下河槽部分设计流量(m 3/s )Q t1——天然状态下桥下河滩部分设计流量(m 3/s ),桥梁未压缩河槽,取Q t1=0(m 3/s) B cg ——桥长范围内的河槽宽度(m ) B z ——造床流量下的河槽宽度(m )λ——设计水位下,在B cg 宽度范围内,桥墩阻水总面积与过水面积的比值。
μ——桥墩水流侧向压缩系数 h cm ——河槽最大水深(m ) A d ——单宽流量集中系数,H z ——造床流量下的河槽平均水深(m ),对复式河床可取平滩水位时的河槽平均水深。
则15.015.0)5.12.19()(==zz d H B A cm 66.0cgc 9.0c 2dp h )B )1(B ()Q Q A (04.1h •μλ-= 冲刷深度 H= h p -h cm全线小桥涵设计流量与孔径计算见附表《小桥涵水文计算设计流量一览表》THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载,资料仅供参考。