2.5 水文资料的搜集和整理
水文资料是河流水情变化的记录，是进行水文分析和计算的基本数据，应按我国《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2003）的要求，认真细致地进行搜集和整理。
水文资料的来源主要有3方面，即水文站观测资料、洪水调查资料和文献考证资料。水文站观测资料是在一定时期内连续实测的资料，能较为真实地反映客观实际。洪水调查是搜集水文资料的基本方法，即使对于有长期观测资料的河流，洪水调查资料也是重要的补充。所以，不论有无水文站观测资料，都应该进行洪水调查。另外，我国的历史文献中，多有洪水灾害的记载，为分析历史洪水的情况提供了宝贵资料；因此，文献考证也是搜集水文资料的重要途径。上述3个方面的资料，可以相互补充、相互核对，使水文资料更加完整可靠。
2.5.1 水文站观测资料
桥涵水文计算所需的水文资料，1990年以前的大部分可查阅《水文年鉴》，1990年以后的则应向水资源局数据库查询，但有时也需要到水文站详细了解。一般应搜集水文站历年最大洪峰量（洪水成因）及其相应的洪峰水位、洪水比降、粗糙系数、流速等实测资料，并应了解水文站的设站历史、测流方法和设备、测流断面和河段的情况以及水文站所掌握的水文调查资料。
水文站观测资料，由于天然或人为的原因，往往会存在一些差错，整编时也可能未加改正，在使用水文站的整编资料时，应进行复核，一般可重点复核水位和流量资料。
1.洪水水位资料的复核
需了解水文站的水准基面和基本水尺的情况，历年有无变动，如有变动，整编时是否已经修正。了解水位观测过程中有无水毁、中断、漏测等情况，漏测资料是如何补救的。若发现异常水位，也应注意检查。
一般可利用水位过程线或水位与流量关系曲线，检查洪水位的变化规律。如有条件，也可以利用上下游水文站的观测资料或洪水调查资料，进行检查核对。
2.洪峰流量资料的复核
应了解水文站测流河段和测流断面的情况，洪水时断面的变化，上下游有无分洪、决堤的情况，以及流量的测算方法和精度。洪峰流量若由观测的流速计算而得，应了解流速的观测和计算方法，观测过程中有无变动，整编时是否经过改正；若由水位与流量关系曲线外延而得，则应注意其外延部分是否合理。
一般可利用水文站历年水位与流量关系曲线的综合比较进行检查，也可以利用上下游水文站观测资料或洪水调查资料对比检查。
2.5.2 洪水调查资料
洪水调查是搜集水文资料的一种有效方法，不论有无水文站观测资料，都是非常重要的。通过洪水调查，能够获得近几十年或几百年的历史洪水资料，能补充水文站观测资料和文献考证资料的不足，提高水文分析和计算的精度。
洪水调查主要是在桥位上下游调查历史上各次较大洪水的水位，确定洪水比降，推算相应的历史洪水流量，作为水文分析和计算的依据；同时，调查桥位附近河道的冲淤变形及河床演变，作为确定历史洪水计算断面和桥梁墩台天然冲刷深度的依据。
洪水调查应深入群众，访问沿岸居民，查明历史洪水的淹没位置（或历史洪水痕迹）、发生的年月和大小顺序。洪水痕迹是确定洪水位和计算流量的依据，要注意指认的洪痕标志物是否明显、固定、可靠和具有代表性。对每个洪水位，均应在现场标记编号，测定位置和高程，并根据调查情况详细描述，作出可靠性评价，为确定洪水比降提供依据。同时，还应进行洪水时有无河堤决口或分洪现象、洪水涨落及泛滥、河床及流域自然条件的历年变化、风浪大小以及漂浮物等的详细调查。
历史洪水位相应的洪水流量，可按水力学中明渠均匀流复式断面的方法进行计算。
1.水文断面的选择
计算流量所依据的河流横断面称为水文断面，又称形态断面。水文断面应选在近似于均匀流的河段上，一般要求河道顺直，水流通畅，河床稳定，河滩较小，河滩与河槽的洪水流向一致，并且无河湾、河汊、沙洲等阻塞水流的现象。
水文断面应尽量靠近调查的历史洪水位，但距桥位也不宜过远。水文断面与桥位断面之间，应既无支流汇入，又无分流或壅水现象。
水文断面的数量应结合实际需要而定，一般可在桥位上下游各选一个，以便核对计算结果。符合条件的桥位断面，也可以作为水文断面使用。选定水文断面以后，应进行断面测量，绘制河流横断面图。
水文断面必须垂直于洪水流向。水文断面的形状应尽量符合历史洪水发生时的实际情况，一般可根据调查资料对河道变迁及河床冲淤做出定量估计，在断面图上适当修正。
2.水文断面的流速和流量计算
水文断面的断面平均流速，可用谢才—满宁公式计算：
式中 v——断面平均流速，m/s，对于复式断面，河槽与河滩的断面平均流速应分别计算；
n——粗糙系数（糙率）；
m——n的倒数，
；
R——水力半径，m；
i——洪水比降，以小数计。
对于宽浅河流，当水面宽度大于断面平均水深的10倍以上时，湿周可近似地用水面宽度代替，则水力半径等于断面平均水深。若以此表示断面平均水深（m），则式（2.11）变化为
水文断面的流量则为
单式断面时
复式断面时
式中 Q——全断面总流量，m3/s；
A——过水断面面积，m2；
Ac、At——河槽与河滩过水断面面积，m2；
vc、vt——河槽与两侧河滩的断面平均流速，m/s；
Qc、Qt——河槽与河滩的流量，m3/s。
计算历史洪水流量时，如果调查的历史洪水位不在水文断面上，应按洪水比降把历史洪水位的高程换算到水文断面上，再进行流量计算。
3.水比降的确定
河流中出现洪峰时的水面比降，称为洪水比降。由于天然河流中水流并不完全符合均流的条件，其水面比降随水位而变化，每次洪水的洪水比降各不相同，水文断面的流速计算，应采用断面所在河段的洪水比降；根据历史洪水位计算历史洪水的流速时，应尽量采用与历史洪水相对应的洪水比降。
洪水比降可以根据水文站观测资料确定，也可以根据洪水调查资料推算。先将调查所得历史洪水位的位置绘于桥位平面图上，并把它投影在河流的深泓线上，如图2.24所示；再按各个洪水位的高程及其在深泓线上的距离，点绘于河床纵断面图上，如图2.25所示。然后，利用同一次历史洪水各水位点的连线，按式（2.1）计算其对应的洪水比降。图中Ⅰ—Ⅰ断面是桥位断面，Ⅱ—Ⅱ断面是水文断面，2、3、5各点都是1935年的洪水位，1、4、6各点都是1947年的洪水位。
确定洪水比降时，常水位的水面比降及河底比降均可作为参考，也应绘于河床纵断面图上。如果缺少洪水比降的资料，在顺直河段上，可以采用河底比降代替洪水比降进行流速计算。
图2.24 桥位平面示意图
图2.25 河床纵断面示意图
4.河床粗糙系数的选择
河床的粗糙系数反映水流所受河床阻力的大小，直接影响流速和流量，应根据河流类型和河床特征综合考虑，慎重选定。
河床的粗糙系数最好采用水文断面所在河段的实测值，或根据水文站的观测资料确定。如无实测资料，则可参照有关规范中的粗糙系数表（糙率表）或手册中推荐的粗糙系数（糙率）表，结合实际情况选定。
河槽与河滩的粗糙系数应分别确定，必要时，可将河滩再分成几个部分，采用不同的粗糙系数；河槽与河滩的流速、流量，应按选定的不同粗糙系数分别计算。河槽与河滩的划分，应结合断面上下游河段的平面形状、河床土质、植被情况等，在现场确定，并在河流横断面图上注明。
2.5.3 文献考证资料
我国很多历史文献，如地方志（省志、府志、县志）、河志及其他历史档案等，都有洪水和干旱的灾情记载。通过对历史文献的考证，一般可查明近百年或更长时期内，洪水发生的年代、次数和灾害情况，为洪水调查提供线索；还可以获知丰水年和枯水年的分布概况，了解历年来河流的变迁。但这些历史文献都不是专门记载洪水资料的，又由于历史条件和人为的影响，可能有夸大、缩小和漏记的现象。所以，必须结合洪水调查，从多方面对照比较，认真分析，提高资料的可靠性，为水文分析和计算提供一定的依据。