桥涵水文——(1).pdf

桥涵水文课程论文专业土木工程年级2011级班次土木一班姓名徐智兴学号222011322250029 指导教师潘云霞成绩西南大学工程技术学院一、河流简介滹沱河，发源于山西省繁峙县，流经山西、河北两省，共有256条河流前后汇 入，全长 513.3公里，流域面积 46000平方公里 滹沱河属海河流域子牙河水系， 东穿太行山脉流入石家庄市平山内，在平山县城北有支流冶河汇入， 横穿石家庄 市北郊，在石家庄市境内全长206.6km流经代县、原平县及忻定盆地，自东治 镇以下转入太行山东坡， 在盂县活川口下游进入河北省平山县，经岗南、黄壁庄 水库，在石家庄市穿京广铁路、107国道、京深高速，经正定无极、晋县、深 泽、安平，在饶阳县大齐村进入泛区， 至献县枢纽与滏阳河及滏阳新河汇流入子 牙河干流总长 588km，总流域面积 24774km2，其中山区面积 23491km2，平原 面积1283km2鹿泉、藁城、新乐、晋州、无极、深泽等都处于其出山口的冲击 扇的扇面之上 再向东于深泽县出市域， 于献县臧家桥与滏阳河汇流，后称于牙 河，再入渤海 滹沱河岔河段子牙河水系1、滹沱河的地理环境和作用 （l）滹沱河是海河的三大支流之一，承担海河水系水源保护功能，并在海河 水系水资源供求和水污染防治中占有举足轻重的地位。

（2）是石家庄地下水的主要采集点 （3）曾经是石家庄阻挡北方沙尘的屏障 2、滹沱河的地貌以及地质条件 滹沱河市区段河谷宽阔，河曲发育，多浅滩 主要分以下几段： 黄壁庄水库坝下至邵同河段河谷宽度740～3600m，高程 90～115m，河床宽 度 150～1100m，纵向坡度 15%～6％ ，堆积物主要为近代堆积含砾中粗砂及中 细砂，上部一般为全新统、上更新统，下部一般为中更新统、一厂更新统邵同 村至正定大桥河段河谷宽度2000～4000m， 高程 70～90m， 河床宽度 150～750m3、水文断面的选择：本次调查区段 为邵同村至正定大桥河段， 即石家庄市正定区内河段， 当地称 该区段水流为岔河 叉河河流下部岩性以全新统新近堆积粉细沙为主，局部夹有 中粗沙，主体结构松散，孔隙比一般在0.78 ～1.04 范围内 水文断面选择临近 滹沱河大桥的地段， 该水文断面河流顺直， 断面宽阔、规则，有平顺的人工堤防，河底平顺对照天然河道洪水粗糙系数表，粗糙系数取 1/n=55，根据小觉水文 站相关水文资料确定 洪水比降为 8.6%二、水文资料搜集 本次分析计算收集到 1985 年至 2005 年共 20 年实测洪水系列资料。

该资 料为河北水文局石家庄分局小觉水文站观测资料据调查，该区段曾在 1996 年、 2002 年发生特大洪水，为稳定河段该期间，实测最大洪峰流量为：2750 m3/s(1996 年)，20 年平均洪峰流量为 1308m3/s 下表为搜集到的小觉水文站20 年的年最大流量观测资料：三、水文统计和相关计算按年份顺序排列按流量从大到小排列经验频率年份洪峰流量 （m3 ∕s）序号年份洪峰流量（ m 3 ∕s）%100 1nmP1985 1540 1 1996 2750 4.5 1986 980 2 2002 2390 9.1 1987 1090 3 1989 1860 13.6 1988 1050 4 1998 1740 18.2 1989 1860 5 1985 1540 22.7 1990 1140 6 2003 1520 27.3 1991 790 7 1992 1270 31.8 1992 1270 8 2000 1260 36.4 1993 762 9 1995 1210 40.9 1994 1050 10 1997 1200 45.5 1995 1210 11 1990 1140 50.0 1996 2750 12 1987 1090 54.5 1997 1200 13 1988 1050 59.1 1998 1740 14 1994 1050 63.6 1999 883 15 1986 980 68.2 2000 1260 16 1999 883 72.7 2001 408 17 2005 794 77.3 2002 2390 18 1991 790 81.8 2003 1520 19 1993 762 86.4 2004 483 20 2004 483 90.9 2005 794 21 2001 408 95.5 总计26170 - - 26170 - Ki i1、经验频率曲线：根据维泊尔公式%1 0 01nmP计算得到统计系列中第m 项随机变量的经验频率， 如上表。

并以经验频率为横坐标、 水文观测值年最大洪峰力量为 纵坐标绘制经验频率曲线如下：2、统计参数模比系数：其中iQ为统计系列中的任一年最大流值，n 为流量观测的总年数：iniQnQ11计算得Q=1308.5 m3 ∕s，iK如下表所示变差系数：224.0 1-20253.41112nK CniiV）（按年份顺序排列按流量从大到小排列模比系数经验频率年份洪峰流量 （m3 ∕s） 序号 年份洪峰流量 （m 3∕s）Ki21)-(Ki31-Ki）（%100 1nmP1985 1540 1 1996 2750 2.21 1.457 1.77 4.5 1986 980 2 2002 2390 1.92 0.843 0.77 9.1 1987 1090 3 1989 1860 1.49 0.243 0.24 13.6 1988 1050 4 1998 1740 1.40 0.157 0.064 18.2 1989 1860 5 1985 1540 1.24 0.056 0.013 22.7 1990 1140 6 2003 1520 1.22 0.048 0.011 27.3 1991 790 7 1992 1270 1.02 0.000 0.000 31.8 1992 1270 8 2000 1260 1.01 0.000 0.000 36.4 1993 762 9 1995 1210 0.97 0.001 0.000 40.9 1994 1050 10 1997 1200 0.96 0.001 0.000 45.5 1995 1210 11 1990 1140 0.91 0.007 0.000 50.0 1996 2750 12 1987 1090 0.87 0.016 0.000 54.5 1997 1200 13 1988 1050 0.84 0.025 0.000 59.1 1998 1740 14 1994 1050 0.84 0.025 0.000 63.6 1999 883 15 1986 980 0.79 0.046 0.000 68.2 2000 1260 16 1999 883 0.71 0.085 -0.024 72.7 2001 408 17 2005 794 0.64 0.132 -0.047 77.3 2002 2390 18 1991 790 0.63 0.134 -0.051 81.8 2003 1520 19 1993 762 0.61 0.151 -0.059 86.4 2004 483 20 2004 483 0.39 0.375 -0.227 90.9 2005 794 21 2001 408 0.33 0.452 -0.301 95.5 总计26170 26170 21.00 4.253 0.216 -- 偏差系数：131. 1224. 03-20216.0)3() 1(3331 s）（vniiCnK C3、理论频率曲线：频率曲线分布函数：XKXXPp·)1Φ·C(V年最大流量：QKQCQPVP·) 1(离均系数：P=5% Φ=1.89 ; P=10% Φ=1.34 ; P=20% Φ=0.74; P=50% Φ=﹣0.18; P=75% Φ=﹣0.74; P=90% Φ=﹣1.10; P=95% Φ=﹣1.28 %5Q(1.89×0.224+1)×1308.5 = 1862.47 （m3∕s）%10Q= (1.34×0.224+1)×1308.5 = 1701.26 （m3∕s）%20Q(0.74×0.224+1)×1308.5 = 1525.40 （m3∕s）%50Q(﹣0.18×0.224+1)×1308.5 = 1255.74 （m3∕s) %75Q(﹣0.74×0.224+1)×1308.5 = 1091.60 （m3∕s）%90Q(﹣1.10×0.224+1)×1308.5 = 986.86 （m3∕s）%95Q(﹣1.28×0.224+1)×1308.5 = 933.33 （m3∕s）从频率曲线图中可以看出 : 经验点据整体上基本连续, 未出现异常 , 处于难 以区分的同一个点带之中, 并大体上符合P- Ⅲ型分布。

因此 , 适当修正处理后 , 计算结果可以满足要求 四、设计洪水流量 1、根据流量观测资料推算设计流量：1） 上面已经应用矩法公式算得：Q=1308.5 m3 ∕s，224.0VC接着分别取不同的m 值，用适线法确定统计参数SC, 频率 P(%) 第一次配线第二次配线第三次配线 Q=1308.5 Q=1308.5 Q=1308.5 Cv=0.25 Cv=0.25 Cv=0.25 Cs=2Cv=0.5 Cs=2.8Cv=0.7 Cs=4Cv=1 Q ΦKp Qp ΦKp Qp ΦKp Qp 5 1862.47 1.77 1.443 1888 1.82 1.455 1904 1.88 1.47 1923 10 1701.26 1.32 1.330 1740 1.33 1.3325 1744 1.34 1.34 1747 20 1525.4 0.81 1.203 1573 0.79 1.1975 1567 0.76 1.19 1557 50 1255.74 -0.08 0.980 1282 -0.12 0.97 1269 -0.16 0.96 1256 75 1091.6 -0.71 0.823 1076 -0.72 0.82 1073 -0.73 0.82 1070 90 986.86 -1.22 0.695 909 -1.18 0.705 922 -1.13 0.72 939 95 933.33 -1.49 0.628 821 -1.42 0.645 844 -1.32 0.67 877 2）由表 4-2-2 和 4-4-3，分别查得 Cv、Cs/Cv 的值，如下表，算得Kp、Qp 值，表格如下：用 Exel 表格得到 Pearson Ⅲ曲线图如下不同频率洪峰流量表 ( 单位：m3 ∕s)特征参数均值Cv Cs/Cv 1308.5 0.92 3 洪峰频率ΦKp Qp 1% 3.970 4.652 6088 2% 3.110 3.861 5052 5% 2.010 2.849 3728 10% 1.210 2.113 2765 20% 0.460 1.423 1862 50% -0.380 0.650 851 75% -0.640 0.411 538 90% -0.702 0.354 463 95% -0.710 0.347 454 99% -0.714 0.343 449 根据 Pearson Ⅲ曲线图可以读取任何频率P（%）时的流量 Qp 值。

3）设计洪峰频率和相应的设计流量：断面洪水流量 ( 单位：m3 ∕s)特征参数均值Cv Cs/Cv 1308.5 0.92 3 设计洪水频率 Sp(%) ΦKp Qp 2% 3.110 3.861 505。