2.5 水文資料的搜集和整理

水文資料是河流水情變化的記錄，是進行水文分析和計算的基本數據，應按我國《公路工程水文勘測設計規范》（JTG C30—2003）的要求，認真細致地進行搜集和整理。

水文資料的來源主要有3方面，即水文站觀測資料、洪水調查資料和文獻考證資料。水文站觀測資料是在一定時期內連續實測的資料，能較為真實地反映客觀實際。洪水調查是搜集水文資料的基本方法，即使對于有長期觀測資料的河流，洪水調查資料也是重要的補充。所以，不論有無水文站觀測資料，都應該進行洪水調查。另外，我國的歷史文獻中，多有洪水災害的記載，為分析歷史洪水的情況提供了寶貴資料；因此，文獻考證也是搜集水文資料的重要途徑。上述3個方面的資料，可以相互補充、相互核對，使水文資料更加完整可靠。

2.5.1 水文站觀測資料

橋涵水文計算所需的水文資料，1990年以前的大部分可查閱《水文年鑒》，1990年以后的則應向水資源局數據庫查詢，但有時也需要到水文站詳細了解。一般應搜集水文站歷年最大洪峰量（洪水成因）及其相應的洪峰水位、洪水比降、粗糙系數、流速等實測資料，并應了解水文站的設站歷史、測流方法和設備、測流斷面和河段的情況以及水文站所掌握的水文調查資料。

水文站觀測資料，由于天然或人為的原因，往往會存在一些差錯，整編時也可能未加改正，在使用水文站的整編資料時，應進行復核，一般可重點復核水位和流量資料。

1.洪水水位資料的復核

需了解水文站的水準基面和基本水尺的情況，歷年有無變動，如有變動，整編時是否已經修正。了解水位觀測過程中有無水毀、中斷、漏測等情況，漏測資料是如何補救的。若發現異常水位，也應注意檢查。

一般可利用水位過程線或水位與流量關系曲線，檢查洪水位的變化規律。如有條件，也可以利用上下游水文站的觀測資料或洪水調查資料，進行檢查核對。

2.洪峰流量資料的復核

應了解水文站測流河段和測流斷面的情況，洪水時斷面的變化，上下游有無分洪、決堤的情況，以及流量的測算方法和精度。洪峰流量若由觀測的流速計算而得，應了解流速的觀測和計算方法，觀測過程中有無變動，整編時是否經過改正；若由水位與流量關系曲線外延而得，則應注意其外延部分是否合理。

一般可利用水文站歷年水位與流量關系曲線的綜合比較進行檢查，也可以利用上下游水文站觀測資料或洪水調查資料對比檢查。

2.5.2 洪水調查資料

洪水調查是搜集水文資料的一種有效方法，不論有無水文站觀測資料，都是非常重要的。通過洪水調查，能夠獲得近幾十年或幾百年的歷史洪水資料，能補充水文站觀測資料和文獻考證資料的不足，提高水文分析和計算的精度。

洪水調查主要是在橋位上下游調查歷史上各次較大洪水的水位，確定洪水比降，推算相應的歷史洪水流量，作為水文分析和計算的依據；同時，調查橋位附近河道的沖淤變形及河床演變，作為確定歷史洪水計算斷面和橋梁墩臺天然沖刷深度的依據。

洪水調查應深入群眾，訪問沿岸居民，查明歷史洪水的淹沒位置（或歷史洪水痕跡）、發生的年月和大小順序。洪水痕跡是確定洪水位和計算流量的依據，要注意指認的洪痕標志物是否明顯、固定、可靠和具有代表性。對每個洪水位，均應在現場標記編號，測定位置和高程，并根據調查情況詳細描述，作出可靠性評價，為確定洪水比降提供依據。同時，還應進行洪水時有無河堤決口或分洪現象、洪水漲落及泛濫、河床及流域自然條件的歷年變化、風浪大小以及漂浮物等的詳細調查。

歷史洪水位相應的洪水流量，可按水力學中明渠均勻流復式斷面的方法進行計算。

1.水文斷面的選擇

計算流量所依據的河流橫斷面稱為水文斷面，又稱形態斷面。水文斷面應選在近似于均勻流的河段上，一般要求河道順直，水流通暢，河床穩定，河灘較小，河灘與河槽的洪水流向一致，并且無河灣、河汊、沙洲等阻塞水流的現象。

水文斷面應盡量靠近調查的歷史洪水位，但距橋位也不宜過遠。水文斷面與橋位斷面之間，應既無支流匯入，又無分流或壅水現象。

水文斷面的數量應結合實際需要而定，一般可在橋位上下游各選一個，以便核對計算結果。符合條件的橋位斷面，也可以作為水文斷面使用。選定水文斷面以后，應進行斷面測量，繪制河流橫斷面圖。

水文斷面必須垂直于洪水流向。水文斷面的形狀應盡量符合歷史洪水發生時的實際情況，一般可根據調查資料對河道變遷及河床沖淤做出定量估計，在斷面圖上適當修正。

2.水文斷面的流速和流量計算

水文斷面的斷面平均流速，可用謝才—滿寧公式計算：

式中 v——斷面平均流速，m/s，對于復式斷面，河槽與河灘的斷面平均流速應分別計算；

n——粗糙系數（糙率）；

m——n的倒數，；

R——水力半徑，m；

i——洪水比降，以小數計。

對于寬淺河流，當水面寬度大于斷面平均水深的10倍以上時，濕周可近似地用水面寬度代替，則水力半徑等于斷面平均水深。若以此表示斷面平均水深（m），則式（2.11）變化為

水文斷面的流量則為

單式斷面時

復式斷面時

式中 Q——全斷面總流量，m³/s；

A——過水斷面面積，m²；

A_c、A_t——河槽與河灘過水斷面面積，m²；

v_c、v_t——河槽與兩側河灘的斷面平均流速，m/s；

Q_c、Q_t——河槽與河灘的流量，m³/s。

計算歷史洪水流量時，如果調查的歷史洪水位不在水文斷面上，應按洪水比降把歷史洪水位的高程換算到水文斷面上，再進行流量計算。

3.水比降的確定

河流中出現洪峰時的水面比降，稱為洪水比降。由于天然河流中水流并不完全符合均流的條件，其水面比降隨水位而變化，每次洪水的洪水比降各不相同，水文斷面的流速計算，應采用斷面所在河段的洪水比降；根據歷史洪水位計算歷史洪水的流速時，應盡量采用與歷史洪水相對應的洪水比降。

洪水比降可以根據水文站觀測資料確定，也可以根據洪水調查資料推算。先將調查所得歷史洪水位的位置繪于橋位平面圖上，并把它投影在河流的深泓線上，如圖2.24所示；再按各個洪水位的高程及其在深泓線上的距離，點繪于河床縱斷面圖上，如圖2.25所示。然后，利用同一次歷史洪水各水位點的連線，按式（2.1）計算其對應的洪水比降。圖中Ⅰ—Ⅰ斷面是橋位斷面，Ⅱ—Ⅱ斷面是水文斷面，2、3、5各點都是1935年的洪水位，1、4、6各點都是1947年的洪水位。

確定洪水比降時，常水位的水面比降及河底比降均可作為參考，也應繪于河床縱斷面圖上。如果缺少洪水比降的資料，在順直河段上，可以采用河底比降代替洪水比降進行流速計算。

4.河床粗糙系數的選擇

河床的粗糙系數反映水流所受河床阻力的大小，直接影響流速和流量，應根據河流類型和河床特征綜合考慮，慎重選定。

河床的粗糙系數最好采用水文斷面所在河段的實測值，或根據水文站的觀測資料確定。如無實測資料，則可參照有關規范中的粗糙系數表（糙率表）或手冊中推薦的粗糙系數（糙率）表，結合實際情況選定。

河槽與河灘的粗糙系數應分別確定，必要時，可將河灘再分成幾個部分，采用不同的粗糙系數；河槽與河灘的流速、流量，應按選定的不同粗糙系數分別計算。河槽與河灘的劃分，應結合斷面上下游河段的平面形狀、河床土質、植被情況等，在現場確定，并在河流橫斷面圖上注明。

2.5.3 文獻考證資料

我國很多歷史文獻，如地方志（省志、府志、縣志）、河志及其他歷史檔案等，都有洪水和干旱的災情記載。通過對歷史文獻的考證，一般可查明近百年或更長時期內，洪水發生的年代、次數和災害情況，為洪水調查提供線索；還可以獲知豐水年和枯水年的分布概況，了解歷年來河流的變遷。但這些歷史文獻都不是專門記載洪水資料的，又由于歷史條件和人為的影響，可能有夸大、縮小和漏記的現象。所以，必須結合洪水調查，從多方面對照比較，認真分析，提高資料的可靠性，為水文分析和計算提供一定的依據。