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,采用不连续系列计算的第一种方法。
表格1(一)、确定经验频率以后,目估绘出经验频率曲线.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,得CS =2.7,取Cs=2.85由CS =2.85,P1-2-3=5-50-95%,得:φ1=2.01,φ2=-0.385,φ3=-0.7,Q=311331φφφφ-⨯-⨯QQ=7.001.236407.03201.2+⨯+⨯=964m3/s,C V=133131QQQQ⨯-⨯-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×m=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。
表格2 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=1.069L 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 。
沁河东岸大堤的标高为105.9,西岸大堤的标高为104.7,第五章 冲刷计算(1) 河槽一般冲刷 ①按64-1修正式计算:已知设计流量Q S =7001m 3/s ,设计水位H S =103.784,相应的W C =667.35,V C =2.63m 3/s,桥台前缘桩号为K55+481.77和K56+721.23,河槽与河滩的分界桩号为K56+103和K56+193,粗糙系数分别为:m c =40,m t =22.河槽部分的桥孔长度:L c =193-103=90(m) 桥孔净长:L c j =90-2×1.6=86.8m(墩宽1.6m)W c =667.35(m 2),c h =c c L W = 9035.667=7.42(m) C C =n1R 1/6=m c c h 1/6=40×7.421/6=55.857(m 1/2/s) 河滩部分的桥孔长度为:L t =(1103-481.77)+(721.23-193)=1149.46(m), 桥下河滩部分的过水面积为: W t =5822.82-667.35=5155.47 (m 2)t h =t t L W = 46.114947.5155=4.49(m) C t =n1R 1/6=m t t h 1/6=22×4.491/6=28.252(m 1/2/s) 按公式(5-15)计算单宽流量集中系数A 。
根据桥位断面,滩水位取H=99.109m ,相应的水面宽度为B=88.4m ,相应的过水面积W=247.38m 2,则:H =Bw =4.8838.247=2.798(m ) A=(HB )0.15=(798.24.88)0.15=1.199由桥位断面可知,河槽最大水深h m a x =103.784-94.612=9.172(m ), 且μ=0.97m in d =100∑iipd=100005.07.9074.05.81.08.6625.05.145.05.0⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=0.112(mm)m ax d =100∑iipd=100074.07.91.05.825.08.665.05.1415.0⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=0.260(mm)取d =0.15(mm )ρ=2.72Kg/m 2, 查得E=0.66h p =536135ˆmax )(⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡d E h h L Q A c cj qc μ=53613515.066.0)42.7172.9(8.8697.01733199.1⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯=13.144(m) ②按64-2式计算:已知Q c =1758m 3/s,由桥位断面可知B C =90m,所以 Q 1=Q C =1758m, B 1=B C =90m 。