河道管理范圍內(nèi)防洪評價中雍水分析計算

付衛(wèi)東，翟嘯鵬

(吉林省水文水資源局白山分局，吉林 白山 134300)

在河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價中，對雍水分析計算的方法很多，應(yīng)根據(jù)流域或所在地區(qū)河道的特點和具體情況，采用合適的計算方法。目前采用的計算方法分為數(shù)學(xué)模型法和經(jīng)驗公式法兩大類。本文針對經(jīng)驗公式法中常用的幾種計算方法進(jìn)行探討，并進(jìn)行適應(yīng)性分析。

1 基本公式

（1）《橋涵水文》公式

（2）《公路橋位勘測設(shè)計規(guī)范 （JTJ062-91）》中鐵科院陸浩公式

式中 KN，KV—系數(shù)；Vg—平均流速，m/s。

式中KP—反映橋下流速隨河床沖刷斷面增大而減小的系數(shù)；Qg—沖刷前橋下凈過水流量；A—河床粒徑系數(shù)；d50用中值粒徑或平均粒徑代入，采用《防洪初設(shè)》地質(zhì)顆分曲線取d50=50mm；p—沖刷系數(shù)，即一般沖刷完成后橋下凈過水面積與沖刷之前凈過水面積Wq之比

（3）《水力計算手冊》中橋孔的水力計算公式

式中Q—設(shè)計流量；ω—橋孔總過水?dāng)嗝婷娣e；△z0—上游雍高水頭，其中△z為水位雍

0高值，為上游河道行進(jìn)流速水頭—流量系數(shù)，與橋孔進(jìn)出口漸變段的形式和橋墩墩頭（尾）的形狀有關(guān)。

2 基本應(yīng)用

2.1 概況

吉林省白山市八寶煤業(yè)改擴(kuò)建工程是吉林省“十一五”發(fā)展規(guī)劃的重點項目。該工程基礎(chǔ)設(shè)施工程已經(jīng)開工，擬建一、二號橋?qū)⒆鳛閰^(qū)內(nèi)連接渾江南北兩岸的紐帶，一號橋主要供礦區(qū)職工通行。

（1）基本情況

一號橋位于渾江干流八寶公路橋上游1+191（左岸樁號），橋縱軸線與左岸河堤交角90°。橋采用6孔20m簡支連續(xù)箱梁橋，設(shè)計車速60km/h，設(shè)計安全等級Ⅱ級，防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇。橋臺為重力式，橋墩為圓柱排架式橋墩，迎水面投影寬1.30m。一號橋已基本建完。

（2）河道概況

渾江為鴨綠江最大支流，發(fā)源于長白山系龍崗山脈南麓，自東北流向西南，經(jīng)白山市、通化市及遼寧桓仁，于渾江口屯注入鴨綠江，全長430km，流域面積15302km2。白山市境內(nèi)河長68km，流域面積 1734.2km2。

渾江屬山區(qū)性河流，三岔子以上兩岸多高山、再生林，以下河谷逐漸開闊，河道彎曲，河槽寬淺、窄深變化無常，一般河寬60～120m，平均坡降0.45%，河床由砂卵（礫）石組成。一號橋區(qū)段兩岸一級階地地勢平坦，多耕地。區(qū)段河道有一緩彎，河床寬40～80m，平均坡降0.315%，河床由砂卵（礫）石組成，下伏砂（礫）巖。多年來河道變化不大。

（3）氣象、水文、泥沙特征

一號橋所在區(qū)域?qū)僦芯暥任黠L(fēng)帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬季嚴(yán)寒多雪，夏季炎熱多雨，春秋氣候適宜。多年平均氣溫4.7℃，多年平均降水量846.3mm，多年平均蒸發(fā)量629.5mm（E601蒸發(fā)皿）。

區(qū)域?qū)偕絽^(qū)性河流，坡面及河道比降大，匯流速度快。一年兩汛：春汛和夏汛。春汛源于冰雪融化，夏汛主要為暴雨所致。主汛期內(nèi)洪水暴漲暴落，峰高量大，次洪水過程為3d左右，多為單式峰。

區(qū)段多年侵蝕模數(shù) 100t/（km2·a）。

2.2 壅水計算

（1）工程阻水面積計算

根據(jù)實測斷面資料和設(shè)計單位提供的一號橋施工圖，計算各頻率下橋墩、臺阻水面積。橋墩軸線間距20m，可不考慮雜物堵塞等阻水面積。大橋軸線與江道流向呈90°，按垂直迎水平面計算斷面面積。成果見表1。

表1 一號橋橋墩、臺阻水面積要素表

（2）參數(shù)選取

根據(jù)橋梁規(guī)模、特性及自然條件，用前述的3種計算公式計算，參數(shù)分別選取：公式（1）中流速系數(shù) α 取 1～1.2，橋墩形態(tài)系數(shù) u取0.92；公式（2）中d50用中值粒徑或平均粒徑代入，采用《防洪初設(shè)》地質(zhì)顆分曲線取d50=50mm；公式（3）中流量系數(shù) μ 取 0.92。

（3）計算成果

廣場1號橋壅水高度計算成果見表2。

表2 廣場一號橋壅水高度計算成果表

（4）成果分析

上述3種方法計算的壅水值較接近，公式（3）考慮了橋墩形態(tài)局部損失影響因素；公式（1）、（2）均反映了建橋前后行洪斷面流速變化影響，所不同的是公式（2）又考慮了沖刷斷面變化影響，而公式（1）同時考慮了橋墩形態(tài)影響因素。綜合分析，公式（1）所適用的條件因素符合本工程實際。

3 結(jié)語

在河道管理范圍內(nèi)進(jìn)行建設(shè)項目防洪評價中，盡管對壅水計算的方法不盡統(tǒng)一，但應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目的工程結(jié)構(gòu)形式、附近河流流速流態(tài)、河道邊界等具體情況選取合適的公式和參數(shù)進(jìn)行計算。計算時，至少應(yīng)選取兩種以上計算公式，并對公式計算結(jié)果進(jìn)行比較、分析，最后選取適合于本評價的計算結(jié)果。