大桥水文计算书.docx
《大桥水文计算书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大桥水文计算书.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
大桥水文计算书
要紧设计功效汇总表
项目
河槽
河滩
设计流量Q1%（m3/s）
2902
设计水位（m）
设计流速V（m/s）
平均流速V平（m/s）
桥孔长度（m）
330
桥前壅水（m）
一般冲刷深度（m）
局部冲刷深度（m）
梁底最低标高（m）
一、流域概况
呼玛河发源于大兴安岭山脉南麓的，是黑龙江右岸一大支流，该河由西向东流经沈家营子，于平安村、团山子别离汇入溪浪河、牤牛河后折向北流入松花江。
河流长度265Km,流域面积12603Km2，流域内植被良好，中、上游山丘地带生长茂盛丛林和次生林，平原区为耕地，流域内支流毛沟纵横，较大支流右岸有牤牛河，左岸有溪浪河，向阳山以上为上游段，支流汇入较多，地处中山、低山、丘陵区棕山峻岭，地形较高，海拔400～600m，地面比降～‰，谷窄流急，向阳山至牤牛河口为中游，属丘陵及河谷平原区，高程在200～400m，地面比降为～‰,河谷变宽，一样在2Km以上，最宽达5Km,水流变缓，河道弯曲，汛期洪水泛滥成灾。
牤牛河口以下为下游段，属平原区，地形较低，高程150～170m地表平坦开阔，地面比降～‰，河谷较宽，一样3～15Km,水流缓慢，河道蜿蜒曲折且多串沟，河水常出槽泛滥成灾，属山前区宽滩性河段。
本项目线路通过的地方位于河流中游，河道较顺直稳固，复式断面，砂质河床，两岸平坦宽敞，河床比降较小，流速较缓，汛期洪水泛滥宽度达2～5Km。
桥位上游汇水面积F=5642Km2
二、水文气象
流域内径流要紧受降雨支配，夏日雨量充沛，年最大降水量为880mm，夏秋两季降水量占全年降水的70%以上,洪汛多发生在7、八、9月份，冬季枯水多雪，春天降水较少，约占全年的15%，因此春汛较小，故洪水设计流量，采纳暴雨洪水流量。
洪水时河水出槽，没溢两岸，泛滥宽度达3～5Km。
项目区域内处于大陆性寒温带季风气候区，其特点春天干旱多风，夏日温热多雨，秋季降温急剧，冬季酷寒，一年四季分明，而春秋两季较短，严寒期长，年平均气温2～40C，平均湿度55～65%，年日照时数约2500小时。
最高气温发生在7月份，为0C,最低气温发生在1月份，为0C。
最大冻深,最大冰厚,封冻日期11月中旬，封冻天数130～150天，翌年4月开河
年平均降雨量600～800mm，全年散布不均，多集中在夏秋汛期，占全年的65％～70％，24小时最大降雨量为125mm，3日最大降雨225mm，最大降雪厚度100cm。
桥位处主导风向为东南，平均风速3～4m/s,最大风速/s,大风日数15～25天，多发生在春天。
三、工程地质和地震
桥位周围地质构造为内陆河流新生代第四纪冲、洪积层，依照桥址地质钻探资料及现场调查，河床表层为中粗砂，其下40m内为中等密实的粗砂、砾砂及角砾层。
本项目所在地域地震烈度，依照建设部建抗字[1993]13号文及《中国地震烈度区划图》（1990），地震大体烈度为Ⅵ度，依据交通部颁发的《公路工程抗震设计标准》的规定，桥梁结构能够不考虑地震力的阻碍，只需要简单设防。
四、水文资料搜集和调查
桥位上游岔林河流域内水文站点有三个，干流上有沈家营子、五常水文观测站，支流溪浪河上有舒兰水文观测站（吉林省）。
资料多为五十年代初至近期40～50年的实测水位、流量等资料。
其中位于桥位周围的五常站和上游的沈家营子站为本桥渡设计提供了有利资料。
五常站始建于1952年10月，位于五常镇西南本桥位上游处，地理位置为东经127°06′10″，北纬44°52′12″，水文断面上游积水面积F=5642Km2,高程采纳水文站假定高程系统。
五常站有自1953年以来的50余年的持续水位及流量观测资料，又有1932年、1951年的历史特大洪水调查资料，该水文站资料，能够作为本桥流量分析的大体依据。
沈家营子站始建于1955年9月，位于本桥位上游95Km处沈家营子屯西，地理位置为东经127°40′00″，北纬44°28′18″，水文断面上游积水面积F=1151Km2,高程采纳水文站假定高程系统。
该站有自1956年以来的近50年的持续水位及流量观测资料。
历史要紧洪水发生年份有1932年（Q32=2870m3/s）、1989年（Q32=2440m3/s）、1951年（Q51=2310m3/s）、1960年（Q32=2220m3/s）、1956年（Q32=2120m3/s）。
五、桥位周围河段及原有构造物情形
一、桥位周围河段情形
团山子大桥位于拉林河中游，属山前宽滩性河流。
桥位上下游洪水滥泛宽度受东西岸防洪大堤操纵，宽度在2～3Km不等，河道较弯曲，多岔河，为次稳固性河段。
主河槽宽150～220m,岔河槽宽50～70m,主、岔槽河床多为中粗砂或砾砂，滩地杂草丛生并有少量耕地，地形平坦，河床比降为%左右。
2原有旧桥
现有团山子大桥位于五常镇西铁通公路处，建于1936年日伪时期。
该桥为一河两桥，高桥低路，且两桥之间有一段长100m的过水路面，主桥（主河道桥）上部结构为15孔14m钢筋混凝土板与工字钢梁组合的叠合梁，下部结构为重力式混凝土实体墩，混凝土U台，木桩加固基础。
该桥设计菏载相当于汽－8级，桥面净宽＋0.25m护轮带，桥梁全长217m。
该桥年代久远，年久失修，由于河床下切，基础袒露，墩台均有不同程度位移，桥体混凝土老化、部份脱落，支座失效，已列为危桥，断断交通。
背河桥（滩地岔河）原为木桥，于1976年改建为7孔17m双曲拱桥，下部结构为双柱式钢筋混凝土墩、U形台，钻孔桩基础,该桥设计菏载为汽－15，挂—80级，桥面净宽＋0.25m护轮带。
桥梁全长129m。
经近30年的利用，拱肋、拱波有不同程度的裂痕，横拉杆及桥面系破损严峻，铁岸桥台冲洗严峻，桥台锥坡铺砌脱落。
桥头引道及河滩路地为三级公路标准，路基宽8.5m,路面宽7.0m,路面为砂石，由于常受水害，破坏严峻，且时有翻浆。
3、现有堤防
桥位周围上下游河两岸建有防洪堤，堤顶宽6～8m不等，能行走汽车。
该堤目前的防洪标准为30年一遇，远景计划为50年一遇。
4、水库
桥位以上汇水区内仅有永久性水库一处，即磨盘山水库。
该水库坝址位于沈家营子水文站上游2km处，水库设计标准为：
总库容×108m3,设计洪水频率Pp=1%,校核洪水频率Pp=1‰，2004年动工建设，现正在建设中。
水库建成后将对下游各段面洪峰流量有所削减。
六、流冰及通航情形调查
依照调查本河春汛不大，最大流冰水位较平槽水位略高些，河内最大冰块4×5m，流冰厚m,流速/s。
本河无通航要求。
七、桥位方案的选择
依照铁通公路整体走向布局，结合五常市城建计划和铁通公路近、远期通过五常镇的过境方案，且考虑本段公路与黑、吉两省的接线位置。
在本次勘测中调查了团山子屯（原桥位）周围拉林河段上所有可能的桥位方案，在充分征求本地政府及城建、水利、农业等部门意见的基础上，从环境、技术、经济等方面进行论证挑选，最后提出两个桥位备选方案。
既方案一，（该桥位对应于线路方案一、三、四），位于原团山子大桥桥位下游30m处的河段上，为一河两桥方案，经水文计算，桥梁总长；桥位方案二（该方案对应线路方案二），位于原桥位上游m的河段上，为一河一桥方案，经计算桥梁总长。
两个桥位的具体位置见“桥位方案平面图”。
两个桥位方案比较如下：
一、方案一
本桥位方案与线路一、三、四方案结合较好，线路顺捷，利用旧路，占用耕地少。
桥位处河床行洪断面宽约Km,主河槽宽度280m（主河河槽宽210m，加岔河槽宽70m）。
主河槽桥和岔河桥布设均匀，泻洪顺畅，桥前壅水对防洪造成的阻碍小，桥位上游1.2Km、下游m河道较顺直、稳固，河道和洪水流向与桥梁轴线正交，利于泻洪。
缺点是与线路方案二结合较差，为一河两桥，较一河一桥方案二桥梁总长相对长。
二、方案二
本桥位方案仅与线路方案二结合较好，桥位处于河段弯曲，岔流较多的结点上，水文情形复杂，洪水流向与线路（桥梁轴线）斜交80o,且河道曲率有加大、岸线右移趋势，现右边河槽严峻塌岸，属次稳固河段。
桥位处河床行洪断面宽约m,主河槽宽度210m，河道偏向左岸防洪堤，桥前壅水将对防洪阻碍较大。
本方案优势是一河一桥，桥梁总长较方案一相对短。
由于资金限制和打算安排，团山子大桥与五常市绕行方案可能不同步实施。
因此，假设选择桥位方案二，需修建3Km长的引道与旧路相连，来保证正常通行。
等到以后铁通公路五常市绕行方案实施时，目前所修建的3Km引道必将废弃，造成必然的经济损失。
综上，两个桥位方案从河势、行洪、桥渡工程布设及工程量和造价等方面综合比较，各自具有优缺点，但从线路整体布局的角度动身，桥位方案应服从于线路走向方案，因此本次可研将桥位方案一作为桥位推荐方案。
八、设计流量推算
由于桥位上游处五常水文站，且桥、站间无支流汇入，因此本桥位处流量利用五常站资料进行推算并以体会公式校核。
另外由于上游干流97Km处有磨盘山水库，在推算桥下设计流量时充分考虑该水库的调洪削峰作用。
（一）、桥址处百年一遇洪水流量推算
一、频率分析法
采纳五常站水文观测资料，观测年份为1953~2003年的持续实测洪水流量进行持续系列频率分析，同时采纳1932年和1951年两次历史特大洪水流量（Q32=2870m3/s,Q51=2310m3/s），作为不持续系列进行频率分析比较。
五常水文站持续系列流量
序号
年份
流量
序号
年份
流量
1
1953
251
27
1979
94
2
1954
1170
28
1980
913
3
1955
1290
29
1981
709
4
1956
2120
30
1982
937
5
1957
938
31
1983
379
6
1958
229
32
1984
312
7
1959
149
33
1985
935
8
1960
2220
34
1986
757
9
1961
272
35
1987
622
10
1962
130
36
1988
532
11
1963
447
37
1989
2440
12
1964
1290
38
1990
324
13
1965
710
39
1991
1510
14
1966
386
40
1992
410
15
1967
375
41
1993
427
16
1968
440
42
1994
1430
17
1969
658
43
1995
129
18
1970
960
44
1996
493
19
1971
387
45
1997
640
20
1972
313
46
1998
350
21
1973
420
47
1999
127
22
1974
278
48
2000
508
23
1975
618
49
2001
1330
24
1976
500
50
2002
1780
25
1977
290
51
2003
275
26
1978
69
52
1）采纳持续流量系列进行频率分析
现以“桥位设计计算系统”软件按数理统计方式计算如下：
流量持续系列频率分析
序号
年份
Q
K
K2
P
1
1989
2440
2
1960
2220
3
1956
2120
4
2002
1780
5
1991
1510
6
1994
1430
7
2001
1330
8
1964
1290
9
1955
1290
10
1954
1170
11
1970
960
12
1957
938
13
1982
937
14
1985
935
15
1980
913
16
1986
757
17
1965
710
18
1981
709
19
1969
658
20
1997
640
21
1987
622
22
1975
618
23
1988
532
24
2000
508
25
1976
500
26
1996
493
27
1963
447
28
1968
440
29
1993
427
30
1973
424
31
1992
410
32
1971
387
33
1966
386
34
1983
379
35
1967
375
36
1998
350
37
1990
324
38
1972
313
39
1984
312
40
1977
290
41
1974
278
42
2003
275
43
1961
272
44
1953
251
45
1958
229
46
1959
149
47
1962
130
48
1995
129
49
1999
127
50
1979
94
51
1978
69
以1953~2003年51年的持续观测资料计算：
Qcp=692m3/sCv=
当Cs=时其理论频率曲线与体会频率点群曲线相较，理论曲线上端偏离体会点群较多。
调整Cv值：
当Cv=、Cs=时理论频率曲线与体会点群重心线较为吻合（见附图1），故：
Qcp=692m3/sCv=Cs=
2）采纳不持续流量系列进行频率分析
以“桥位设计计算系统”软件按数理统计方式计算如下：
流量不持续系列频率分析
序号
年份
Q
K
K2
P
1
1932
2870
2
1989
2440
3
1951
2310
4
1960
2220
5
1956
2120
6
2002
1780
7
1991
1510
8
1994
1430
9
2001
1330
10
1964
1290
11
1955
1290
12
1954
1170
13
1970
960
14
1957
938
15
1982
937
16
1985
935
17
1980
913
18
1986
757
19
1965
710
20
1981
709
21
1969
658
22
1997
640
23
1987
622
24
1975
618
25
1988
532
26
2000
508
27
1976
500
28
1996
493
29
1963
447
30
1968
440
31
1993
427
32
1973
424
33
1992
410
34
1971
387
35
1966
386
36
1983
379
37
1967
375
38
1998
350
39
1990
324
40
1972
313
41
1984
312
42
1977
290
43
1974
278
44
2003
275
45
1961
272
46
1953
251
47
1958
229
48
1959
149
49
1962
130
50
1995
129
51
1999
127
52
1979
94
53
1978
69
以调查的32年、51年两次特大洪水流量，对持续观测的1953~2003年洪水流量序列外延，N=72年，其计算得：
Qcp=744m3/sCv=
当Cs=时其理论曲线与体会频率点群有所改善，调整Cv值：
当Cv=，Cs=时理论频率曲线与体会点群重心线加倍吻合（见附图2），故：
Qcp=744m3/sCv=Cs=
频率分析计算结果如下：
频率P%
1/3
1
2
5
10
连续系列
4456
3447
2804
1999
1428
不连续系列
4407
3462
2875
2119
1572
依照以上结果能够看出，两个系列计算结果很接近，故取Q1%＇=3462m3/s
二、按“桥规”JTJ062—91附录十二全国水文分区体会公式计算：
Qcp=CFn
式中C=
N=
F=5642Km2
Qcp=3×=823m3/s
Cv=Cs=K1%=
Q1%＇=Qcp×K1%=823×=3590m3/s
以上两种方式计算Q1%＇值超级接近，误差仅为（3590－3462）/3462=%，因此以为计算结果靠得住，从平安角度考虑，取Q1%＇=3590m3/s。
（二）、桥坝区间同频率流量计算
1、按面积比例法计算（“公路水文标准”（JTGC30—2002）式）：
Q1%q=（Fq/F）n1Q1%＇
式中：
Fq=4491m2
F=5642m2
n1=
Q1%＇=3590m3/s
Q1%q=（4491/5642）×3590=3095m3/s
二、按“桥规”JTJ062—91附录十二全国水文分区体会公式计算：
Qcp=CFn
式中：
C=
N=
F=4491Km2
Qcp=3×=710m3/s
Cv=Cs=K1%=
Q1%q=Qcp×K1%=710×=3096m3/s
以上计算几乎没有误差，因此桥坝区间设计流量采纳Q1%q=3096m3/s。
（三）、桥下设计流量计算
本桥位上游97千米有一处永久性大型水库，即磨盘山水库。
该水库坝址位于沈家营子水文站上游2km处。
水库设计标准为：
总库容×108m3,设计洪水频率Pp=1%,校核洪水频率Pp=1‰，百年一遇洪水时坝址断面流量Q1%b=2100m3/s，百年一遇洪水时水库下泄流量Q1%x=652m3/s（见附图3），2004年动工建设，现正在建设中。
水库建成后将为哈市居民提供日常生活用水，同时水库本身具有较强的调洪作用，对下游各段面洪峰流量有所削减，因此本桥下设计流量考虑水库对其阻碍，采纳《公路工程水文勘测设计标准》（JTGC30—2002）-3公式计算。
Q1%=Q1%q+（Q1%＇－Q1%q）Q1%x/Q1%b
式中：
Q1%q=3096m3/s，桥坝区间汇水面积的设计洪水频率时的流量；
Q1%＇=3590m3/s，天然状态下桥址断面设计洪水频率时的流量；
Q1%x=652m3/s，设计洪水频率时的水库下泄流量；
Q1%b=2100m3/s，天然状态下与桥同频率的坝址断面流量；
Q1%=3096+（3590-3096）×652/2100=3271m3/s。
较天然状态下桥址断面处百年一遇的洪水流量削峰%。
故本桥位处设计洪水流量采纳：
Q1%=3271m3/s。
九、桥孔长度计算
一、推算设计水位及断面流量分派
由于推荐方案桥位为一河两桥，流量加大系数A取值范围为~，本桥取A=。
经计算得桥下设计流量：
Q1%=3271m3/s×=3921m3/s。
1）滩、槽糙率的确信
糙率的选用要紧以“桥规”附录十（天然河道洪水糙率系数）结合断面情形选取，并以五常水文站提供水文资料加以认证。
a）本次外业测量的水文大断面位于推荐桥位上游50m处。
大断面长，见“断面数据表”。
依据“桥规”附表结合断面周围河道及植被情形，主槽m应在25~45之间，河滩m应在15~20之间。
断面数据表
点号
距离
高程
点号
距离
高程
0
0
36
1100
1
50
37
1150
2
38
1200
3
100
39
1250
4
109
40
1300
5
150
41
1350
6
200
42
1400
7
43
1430
8
265
44
1439
9
300
45
1556
10
303
46
11
47
1561
12
330
48
1572
13
332
49
14
421
50
1589
15
441
51
1596
16
491
52
17
500
53
1615
170
18
503
54
1626
170
19
550
55
20
600
56
21
650
57
22
700
58
1663
23
750
59
1700
24
800
60
25
839
61
1724
26
850
62
1750
27
853
63
1800
28
900
64
1850
29
929
65
1900
升级会员 