【摘要】在铁路勘察设计中，桥梁的水文勘测主要集中在项目的初测阶段，其中包括小流域径流验证、典型工点调查和勘测。这是桥梁专业在初测阶段的首要工作，是进一步确定工点形式的依据。文章通过对以上几方面的介绍，简单说明桥梁专业外业勘测的工作方法。
　　【关键词】小流域径流；工点；水文断面；洪痕
　　
　　一、收集资料
　　在桥梁设计中，水文计算是十分重要的，因为它直接影响到桥梁的孔径和基础埋深。要想计算准确，前期就要做好资料的收集整理，工程所在地的各项水文参数、气象资料、历年的洪水流量，以及当地的水文计算公式是十分必要的，如果在线路跨越河流的上游兴建有水库，水库的资料也要收集，以确定桥址处流量是否按水库溃坝流量计算。
　　二、全线工点调查及勘测
　　铁路外业勘察工作首先需要进行全线调查，即根据线路的导线方向或是中线进行调查。沿途注意线路走形的地理形态和土质，特别要注意线路经过的沟谷、河流，在大中河流附近要做详细调查。通过调查，结合线路长度以确定水文工点的数量（一般十公里线路设置一处）。工点确定后，就要进行勘测，在实际工作中要求工点具有代表性，沟谷、河槽突出，有明显的洪痕，即河流两岸受洪水冲刷后在未被淹没部分的下缘常呈现一条明显的界线，或痕迹，可作为判断最高洪水的标志。在勘测过程中，要对周围的群众进行走访调查，现场指认洪痕位置和年限，结合收集的多年资料，来确定调查的洪水频率。在现场勘测时，要明确水文断面之间的关系，在一个断面上，可以调查多个年份的洪水位。
　　三、小流域径流验证
　　在铁路建设中，线路通过地区要跨越不计其数的大小河沟，需要修建桥涵使洪水顺利排洪。由于小流域暴雨径流是确定桥涵孔径的主要依据，因此小流域暴雨径流计算的精度与铁路免受水害，保证畅通无阻，关系至为密切。小流域很难从流域面积的大小给它定量，在制定计算方法时搜集的流域面积变化幅度比较大，降雨的时间、空间变化不大的地区；流域的产流、汇流条件比较一致的地区，面积可以规定得大一些，否则就要小一些，有限制在几十平方公里以内，也有大至上千平方公里，大小范围不一。小流域径流形成的因素很多，其中暴雨是洪水的主要来源，所以要从降雨，经过损失，最后集流形成流量的全过程研究分析。目前各铁路设计院提出的计算办法是在搜集到大量暴雨和径流实验观测资料，并辅以局部地区的试验的基础制定的。
　　（一）铁一院法
　　根据西北地区特点制定如下公式：
　　　　　
　　　　　式中：k1----产流因子，按下试计算：
　　　　　k1=0.278ηSpF
　　　　　η-----为暴雨点面折减系数????
　　　　　Sp-----频率为P的雨力(mm/h)。
　　　　　F-----流域面积（km2）。
　　　　　k2----损失因子，按下试计算：
　　
　　　　　R----损失因子，
　　　　　r1-----损失指数，
　　　　　k3----造峰因子，按下试计算：
　　
　　
　　　　　n’----随暴雨衰减指数n而变的指数，按下试计算：
　　
　　
x------河槽和山坡综合汇流因子，由河槽汇流因子，由河槽汇流因子K1和山坡汇流因子K2确定，即：
               x= K1+K2
　　
　　
　　
　　
　　L1----主河槽长度，有显著河槽起点到出口断面的距离（km）。
A1----主河槽流速系数，根据断面扩散系数α0?和系数m1值，m1为主河槽沿程平均糟率系数；
　　I1-----主河槽平均坡度，相当与显著河槽起点到出口断面的平均坡度（‰）；
　　L2-----流域坡面平均长度（km），按下式计算：
　　
　　
上式中∑li系流域中支汊的总长km，其中每条支沟的长度要大于流域平均宽度的0.75倍，流域平均宽度B0的算式为B0=F/2L0，L0为流域分水岭最远一点至桥涵处的距离，km。
       A2----坡面流速系数
       I2-----流域坡面平均坡度，（‰），可取若干代表性的坡面求算坡度，取其算术平均值。
     y----反映汇水流域特征的指数，按下式计算：

　　
　　
　　当采用
　　
　　
计算流量时，设计暴雨强度公式αP采用α0=SP/tQn计算，式中的暴雨衰减指数n，其长短历时一般固定为1h，故tQ≤1h*n=n1；tQ＞1h*n=n2。当采用www.tmgc8.com
　　
　　
来计算n’时，应与n1或n2计算出来的造峰历时tQ相适应，是否相适应可用下式来计算
由地区水文手册的附图中查得n1=0.6，n2=0.75
　　tQ =P1*x*Qp-y
　　   tQ ----造峰历时，以h计。
　　   P1----形成洪峰流量的同时汇水的时间系数，可按
　　  
　　
　　来计算。
　　（二）铁三院山丘公式法
　　根据本次勘测范围内的地形选用如下公式：
　  当a p = S p / t n  时：

　　式中C2 -----参数可按下式计算：
　　
　　上式中β0、r0、m0、A4均为参数，可从《水文手册》P89页表5-21查取。
　　　　　Sp-----频率为P的雨力(mm/min)。
　　　　　P0-----参数，可按下式计算：
　　
　　上式N0为参数，可从《水文手册》P89页表5-21查取。
　　　　　g0-----参数，可按下式计算：
    
　　n?-----为暴雨衰减系数
　　　　　L4-----流域长度，
　　　　　I4-----流域坡度
　　　　　F-----流域面积（km2）。
　　　　　η-----为暴雨点面折减系数????
　　（三）铁三院推理单位线法
　　根据《小流域暴雨洪水计算—推理单位线法》
　　推理单位线法设计洪峰流量计算公式如下：
   
　　上式中A、B、φ1均为参数，可从《小流域暴雨洪水计算—推理单位线法》P43页表7-1查取。
　　（四）形态法
　　用调查所得到的历史水位并确定频率，根据河流的断面和坡度计算出在这一水位时的流量，利用本地区的偏差系数（CS）、变异系数(CV)两者之间的关系和两次不同重现期流量推求设计流量换算系数X（T1/T2）值表，来推求100年流量。
　　（五）地区经验公式
　　本文列举内蒙地区公式来计算。
　　内蒙地区暴雨径流计算公式：
QP =Kp*C*H24*I1/3 *f1/3*F0.7
Kp ----模比系数
I----流域坡度
H24 ---推求洪峰流量的设计流域的多年平均最大24小时平均降雨量
f ---流域形状系数等于F/L2
注：
-----24小时雨量的平均值（mm）可在地区水文手册中查得。
Sp-----频率为P的雨力采用三院山丘法、推理单位线法计算时单位为(mm/min)
    H24P=KP* H24P
     KP----P-Ⅲ型曲线值 HtP=SP*t1-n
    得Sp= HtP/ t1-n
　　（六）验证方法
　　根据工程所在地点选取计算公式，例如在内蒙古地区，利用内蒙古地方暴雨径流计算公式、铁一院暴雨径流公式、铁三院推理单位线法和铁三院山丘区暴雨径流计算公式，计算出流量与用形态法推算出的流量进行比较分析，来确定小流域地面的暴雨径流的计算办法和采用的有关参数是否合适。.

1．流量对照表

形态法和各公式流量对照表

 编号
方法
单位
验证
之一
验证
之二
验证
之三
验证
之四
验证
之五
验证
之六
验证
之七
形态法
.m3/s
267.89
401.13
188.82
63.75
402.49
111.16
22.02
地方公式
.m3/s
283.83
427.13
205.36
85.81
416.04
137.5
38.84
铁三院山丘法
.m3/s
180
346
105
59
650
136
23
铁三院单位线法
.m3/s
308.7
626.7
145.8
83.4
1340.7
211.1
47.3
铁一院法
.m3/s
113.54
217.38
63.11
35.63
357.31
68.36
16

2．流量比例表

形态法和各公式流量比例对照表

编号
方法
单位
验证
之一
验证
之二
验证
之三
验证
之四
验证
之五
验证
之六
验证
之七
形态法
.m3/s
1
1
1
1
1
1
1
地方公式
.m3/s
1.06
1.06
1.09
1.35
1.03
1.24
1.76
铁三院山丘法
.m3/s
1.12
1.44
0.92
1.53
2.69
2.04
1.74
铁三院推理单位线法
.m3/s
0.76
1.02
0.51
0.86
2.18
1.24
1.41
铁一院法
.m3/s
0.42
0.54
0.33
0.56
0.89
0.61
0.73

　　四、结语
　　通过以上的验证工作及数据处理，表明内蒙古地方公式的计算结果和形态法的计算结果较为接近，流量比例较稳定，适合勘测范围内的小流域的流量计算。而铁一院公式的计算结果偏小，铁三院山丘法和推理单位线法的计算结果流量比例不太稳定，说明铁一院法、铁三院一法和二法均不适合勘测范围内的小流域流量的计算。最终得出结论采用地方公式作为小径流计算公式。www.tmgc8.com

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