海地水文综合计算系统

海地桥涵水文综合分析系统(Hard BridgeFlow)是一套专用于桥梁及涵洞水文综合计算的一套软件。它的功能主要包括大、中、小桥梁及涵洞的设计流量及洪峰流量计算、孔径的计算、冲刷深度计算、桥面高程的计算以及其它水力需求计算和验算。其功能目前已涵盖了桥梁和涵洞水文计算的各个方面，为桥涵的构造设计和结构设计提供了重要依据。本系统的开发填补了水文计算系统在国内的空白。

由于桥涵水文计算中涉及的参数众多，参数取值方法较为繁杂，即使对于同一计算项目有多种计算方法，且各计算方法又有各自的适用条件，实际进行手工计算时，需查大量的资料。如此以来，必然大大降低了计算效率，而且计算结果的可靠程度也降低了。故此系统的技术关键在于很好的组织了如此庞杂的信息，使用户能以最小化的数据输入量取得最理想的输出结果，而且系统的界面简洁、明了、易用，符合设计人员的设计习惯。正是由于水文计算的复杂性，非常多的设计单位忽略了水文计算结果的准确性，而是不负责任的简单一算或盲目的拟定个数便应用在工程设计中，而水文计算的结果直接关系到桥涵的孔径、孔数、墩台的形式等等，直接关系到工程的造价，不正确的结果将对工程造成巨大浪费，在此我们强烈的呼吁设计单位的领导，请重视水文计算结果。

系统从功能上分为以下几部分：

一、流量计算：

形态断面分析法：

该方法允许用户以多种坐标模式输入形态断面形状，然后由系统计算出指定设计水位对应于形态断面个部分的设计流量、流速、最大水深、平均水深、水面宽度、过水断面面积等参数；或计算出指定流量对应的设计水位等参数，并以图形方式和数据方式将计算结果显示于屏幕上。屏幕上的断面图形可以按用户指定的纵横比例来显示，以便于分析。断面分析所得结果可由系统整理生成正式计算书供用户查阅。此功能最大特点在于它能由水位正向推算流量和由流量反向推算水位，并且推算的速度和精度可由用户从界面数据来控制，从而推算出其它设计参数，结束了人们长期使用手工试算来求解此类问题的历史。此项功能所得结果将用于后期的桥孔长度计算、冲刷深度计算、桥面表高等计算之中。

频率分析法：

此方法是目前公路行业在推算桥梁及涵洞设计流量中最常用的方法之一。它主要是以流量的年系列资料为依据，以皮尔逊-Ⅲ型曲线为理论支撑来推算指定频率（或洪水的重现期）的洪水流量作为桥涵的设计流量。本程序的频率分析法正是基于此开发。使用本功能时，只需输入流量的年系列资料及偏差系数和变差系数的比值，程序即可计算出常用14种频率下的设计流量（包括理论计算结果和适线计算结果），并以图形方式显示出理论流量-频率曲线、经验流量-频率曲线、适线流量- 频率曲线三者的偏离状态，同时输出各曲线的计算参数。用户可以通过调整Cs/Cv的值来调整适线结果与理论结果的偏离状态，以使他们达到最佳拟和状态。在选择Cs/Cv值上用户不但可以根据实际情况选取，还可由系统的菜单查询->流量系数查得。程序在算法上采用皮尔逊-Ⅲ型曲线的理论表达式直接进行计算，避免了使用传统的查表法计算流量,从而提高了计算速度和精度。计算完成后，用户可以输出完整的计算书供复核和存档。

调查分析法：

此方法主要用于缺乏水文资料和年流量系列资料时的设计流量计算。此方法又分为三种方法：

具备三个已知频率的流量和Cs/Cv值。
具备一个已知频率的流量、偏差系数Cs和变差系数Cv。

用户可以根据自己的情况选择其中一种方法并输入基本数据进行计算，程序在输出指定频率的流量计算结果同时，也输出流量-频率曲线供用户参考，以便更好的修改计算参数，从而得出合理的计算结果。此功能的最大优势在于用户在资料不完善的情况下也能得出较为合理的设计流量，而且在计算时可以实时修改计算参数，调整计算结果，从而为下一步水文计算提供了基本资料。

稳定非均匀流洪流洪峰流量计算

当在桥位处河段内各断面的形状和面积相差较大、各断面水深和流速不同，且对于此河段无洪水观测资料时，可用此功能对河段进行分析，从而得出其洪峰流量。此功能的最大特点在于以简单明了的界面采集用户数据，而用户只需通过鼠标单击就可完成整个计算过程。

急滩临界洪峰流量计算

当桥为处于河流的急滩部位时，而且对此河流无洪水观测资料时，桥位处的临界洪峰流量可由此功能完成。使用时，用户只需输入指定断面处的临界水深时的过水面积、水面宽度、水力半径以及河床的糙率即可完成计算。

卡口洪峰流量计算

当桥位处河段的卡口部位时，而且对于此河段无洪水观测资料时，由于河床断面的局部收缩，则此卡口部位的流速和水位较其它部位大。其洪峰流量计算可由此功能完成。此功能主要以卡口上下两断面的过水面积、水位以及平均水深为基本参数，附加两断面的距离和河床的糙率。在选择断面时上下两断面形状应较为相似，其断面的间距应大于10倍的桥宽，从而计算所的结果将比较理想。

二、孔径计算

大中桥梁的孔径计算

此功能主要完成各种类型大中桥梁的桥孔净长估算。其中桥位处的河段可为稳定型、次稳定型、宽滩型、变迁型、游荡型以及冲击漫流型。程序针对不同的河段类型采用不同的处理方法，并且考虑了动床冲刷效应，其算法完全符合《公路桥位勘测规程》中相应条文规定。实际使用时用户只需选择河段类型并输入相应的数据即可完成桥孔净长的估算，所得结果即为只考虑水文因素时的桥孔净长。其中河段类型可参照《公路桥位勘测规程》中的河段类型划分办法确定，各流量及水深数据可由前所述的形态断面分析法计算得出。此功能使用简便，计算快速准确，实为大中桥梁桥长估算不可缺少的工具之一。

小桥孔径估算及桥面标高的确定

小桥孔径计算是以宽顶堰理论为依据，考虑桥墩及桥台对河流的阻水效应以及对水流状态的影响，并以水流不冲刷河床为基本控制条件，计算出桥梁的最小长度。用户输入基本数据后计算可得桥下水流的状态、桥前水深、桥孔长度、上部结构的最低标高以及桥面的最低标高。此工具使用简单，计算结果精确可靠。

盖板涵、箱涵（即矩形涵）水力计算及孔径计算

此功能主要用于计算无压力式、半压力式以及压力式盖板涵及箱涵的水力特性、孔径、高度和泄洪能力，而且涵洞的井口形式可为普通式或流线式。它和小桥孔径计算的控制条件一样，仍为最大容许流速。计算时可由用户先输入设计流量、涵前水深以及容许流速三个基本数据，由程序计算出涵洞泄洪所需的最小尺寸，之后用户可修改此尺寸并再次计算得出给定涵洞的水流状态参数（流速、流量）。此工具既可以涵洞设计中的尺寸拟定，也可以用于已设计好涵洞的水力特性验算，其计算过程完全符合实际设计中的草拟尺寸，水力验算，修改尺寸，水力验算，确认尺寸的过程。使得使用更方便、更切合实际。此外，系统还允许用户采用查表方式选取符合要求的盖板涵和箱涵，这些涵洞是定型涵洞，其水力特性、泄洪能力、构造尺寸已算好，可用户直接使用。

拱涵水力计算及孔径计算

此功能主要用于计算无压力式、半压力式和压力式砖拱涵或石拱涵的孔径和水力特性参数（流量、流速），而且涵洞的进口形式可为普通式或流线式两种。它可以以两种模式运行：

在给定涵洞流量、涵前水深和容许流速的情况下进行涵洞断面尺寸的反算;
在给定断面尺寸及流量的情况下进行涵洞内的流速验算。计算后输出涵洞的临界水深、临界流速、临界底坡、收缩断面水深、收缩断面流速、最大底坡、出口水深、出口流速以及涵台的高度。此工具使用非常简单，符合涵洞设计人员的设计习惯，是涵洞设计人员必备工具。

圆管涵水力计算及孔径计算

此功能主要用于计算无压力式、半压力式以及压力式圆管涵的孔径和水力特性（流量、流速），其进口形式可为升高式和不升高式两种。用户可输入流量和涵前水深来计算泄洪所需的孔径，也可以输入已定好管径的涵洞和流量来验算最大流速是否已超过容许流速。此工具使用简便，可快速定出合理的涵洞孔径或对已有涵洞的验算。此外，系统仍保留有查表计算法供用户直接查选定型涵洞。

竖井式倒虹吸涵洞水力计算和断面尺寸计算

此项功能主要用于计算竖井式倒虹吸涵洞的断面尺寸。涵洞的断面形状可为圆形或方形，洞身材料类型可为混凝土或浆砌块石。程序综合考虑了进出口外形、涵洞长度、沿程断面的变化以及洞内转弯等因素对水流的影响，从而得出合理的结论。同样，此工具亦可进行断面尺寸的反算和校核。

三、冲刷深度计算

此项功能分为一般冲刷深度计算和局部深度冲刷计算两部分，主要面向大、中桥梁进行计算，计算方法符合《公路桥位勘测规程》中相应条文的规定。

一般冲刷深度计算

此项功能主要完成大中桥梁桥位处一般冲刷深度的计算。它以《公路桥位勘测规程》中关于一般冲刷深度计算条文中规定的计算方法为依据，精心组织数据，使得用户输入数据方便，能快速而轻松的完成任意桥梁的桥下一般冲刷深度计算，为桥梁下部及基础的设计提供重要的依据。实际使用时河槽和河滩的大部分水力参数可由形态断面分析法的计算结果直接获取。系统计算时综合考虑了河床类型、桥梁对河道压缩引起的桥下水位升高和流速变大等因素对河床一般冲刷深度的影响，并采用多种方法同时计算，取其最安全值作为一般冲刷深度。

局部冲刷深度计算

此功能主要完成大中桥梁的桥下局部冲刷深度计算。它以《公路桥位勘测规程》为主要依据，并综合考虑桥墩类型、桥墩与水流的关系、桥下河床土质类型以及土质的特性等因素对水流的影响，采用三种方法进行综合计算比较而得出局部冲刷深度。此功能无论在使用上，还是在计算结果的可靠性和精确性上，都是很不错的。

四、桥面高程计算

此项功能主要用于完成大中桥梁桥面中心控制高程的计算。程序计算时综合考虑由于桥墩台压缩河道引起的桥前壅水、风引起波浪导致的桥前水位上升以及河床横向超高引起的水位抬升等因素，并分别计算输出壅水高度、波浪高度、河湾超高、计算水位以及桥面控制高程。从而为桥梁设计提供了上部结构的最低控制标高。此功能界面简单明了，使用简单，已成为桥梁工作作者不可缺少的工具。

五、系统自带资料

河槽糙率系数查询

用户只需选取平面水流状态、河床组成及床面情况、沿岸及植被情况即可获得此河槽的糙率系数。

河滩糙率系数查询

此功能使用同河槽糙率系数查询，可查询各种类型河滩的糙率系数。

流量系数查询

主要用于查询全国指定水文分区的流量计算参数Cs/Cv、Q1%/Q2%、以及用于流量估算的系数C和n、K和n'等值。用此表可以用以粗略计算某分区的洪水流量。

涵洞水力计算用表

此表由石盖板涵水力计算用表、钢筋混凝土盖板涵水力计算用表、箱涵水力计算用表以及圆管涵水力计算用表组成。由于这些表中的涵洞属定型涵洞、标准设计，故可以直接按照实际需要从表中选取涵洞类型和构造尺寸。