離—軍高速公路梁家會大橋河道過水能力分析

劉明堂

（呂梁市水文水資源勘測分局，山西 呂梁市 033000）

離—軍高速公路梁家會大橋河道過水能力分析

劉明堂

（呂梁市水文水資源勘測分局，山西 呂梁市 033000）

介紹了離—軍高速公路基本情況，結合項目區氣象及水文資料，對離—軍高速公路梁家會大橋下河道過水能力進行分析，按20年一遇洪水計算，通過計算可知，梁家會大橋建成后其橋墩處將對周邊農田及建筑物產生不良影響。

橋梁建設工程；水文計算；過水能力；梁家會大橋

1 概況

1.1 項目背景

離—軍高速公路位于柳林縣，依三川河而設，全長33.45km，起點與汾陽—離石高速公路相連，終點在柳林軍渡下游跨黃河至陜西省境內吳堡縣，是青島至銀川國道主干線在山西省境內的最后一段。據分析，項目建成后必將極大地促進地區經濟發展，加快當地人民脫貧致富的步伐。

1.2 流域概況

三川河流域地處呂梁山脈中段西麓，流域面積4161km2，屬黃河一級支流，發源于關帝山主峰西麓北川河方山縣赤堅嶺，自東北向西南流經方山、離石兩縣（市），經離石西側與源于離石境內的東川河匯交，流經離石市交口鎮西側與源于中陽縣境內的南川河匯合，貫穿柳林縣全境后匯入黃河。三川河全長168km，河道平均坡降4.14‰。

1.3 氣象

梁家會大橋地處暖溫帶大陸性氣候區，年均降雨量500mm，分布極不均勻，汛期（6—9月）降水量約占全年降雨量的70%左右,最大月降雨量一般發生在7—8月。

2 水文分析計算

洪水頻率分析共收集采用后大成水文站1953—2001年49年實測洪水資料，其中1953—1955年系賀水站實測，1956—2001年系后大成站實測。同時還收集到歷史大洪水調查值2次，即1875年洪峰流量5005m3/s，1942年洪峰流量 4050m3/s。賀水站1953—1955年實測洪峰流量與后大成實測洪峰流量系列合并為一個樣本系列進行頻率計算。經驗頻率計算公式如下：

統計參數按矩法計算：

不同保證率洪峰流量按皮爾遜P-Ⅲ型曲線進行適線，取Cs/Cv=2.5，調整Cv值，使其點線擬合最佳，以此推求1%，2%，5%設計保證率下的洪峰流量分別為4700m3/s，3880m3/s，2820m3/s。

梁家會大橋橋下河道流域控制面積為3300km2。采用水文比擬法進行推算，保證率1%，2%，5%條件下的洪峰流量分別為 4065m3/s，3355m3/s，2439m3/s。

3 河道過水能力分析計算

3.1 河段測量及參數特征

按國家防洪標準有關規定，梁家會大橋斷面按20年一遇防洪標準計算。按最不利的情況確定過水橫斷面，作為本次計算的主要內容。

采用曼寧公式方法計算過水能力：

式中：ω——過水斷面面積，m2；

J——河道縱坡比降。

梁家會大橋河床組成以沙卵石為主，部分外露床面為松散泥沙淤積，覆蓋厚度不均，過水部分寬約3～10m，全部為河卵石。針對上述河段的具體特征，對照有關資料，確定梁家會大橋河床糙率為0.028。

根據本次外業測量數據，按下式計算水力坡度：

式中：H1，H2，H3…Hn——河段各轉折點高程，m；

L1，L2，L3…Ln——各轉折點之間分段河長，km；

L——河段長，km；

J——水力坡度。

計算可知：J=0.005。

3.2 水面標高推算

依據《公路橋位勘測設計規范》，進行壅水高度計算。橋前最大壅水高度計算公式如下：

式中：ΔZ——最大用水高度，m；

Q設——設計流量，m3/s，Q設＝Q泓＋Q灘；

當土質為中等土時，?。?/p>

ωj——橋下凈過水面積，m2，取 ωj=ω0m；

K——阻水系數；

ω——泓（灘）過水面積，m2；

p——泓（灘）濕周，m。

河道土質為中等土，梁家會大橋斷面處最大壅水高度計算成果見表1。

表1 梁家會大橋斷面處最大壅水高度計算成果

4 建議

第一，梁家會大橋建成后，按20年一遇設計標準，橋梁對行洪影響甚微。為了減少遭遇更大強度洪水時橋梁對行洪的影響，在設計灌注樁時應考慮水流對橋墩產生的水壓力、水流對橋墩底部的沖刷、水中漂浮物對橋墩的撞擊等因素。建議高速公路管理部門在每次行洪后及時安排人員對橋墩進行全面檢查，發現沖坑及時回填，發現橋墩被撞損及時修復。

第二，應考慮河道演變規律、發展趨勢及河勢穩定性，加大力度進行河道整治，清理工程施工中產生的棄土、棄渣、回填土、臨時占用河道用地及與橋梁無關的阻水建筑物等，以減少行洪障礙，徹底還原河道過水斷面，加強運行管理，確保行洪的暢通。

第三，在必要的河段內修建堤壩、砌石護岸，留有足夠的坡度，提高防洪標準，保護人民群眾財產安全。

5 結語

梁家會大橋的建成，布置在河道、灘地上的大橋橋墩減少了河道有效過水斷面面積，壓縮水流使橋前水位抬高，增大了橋墩處的流速，一定造成河流水位壅高。遇20年一遇洪水時，水位抬高0.09m。河槽左岸淹沒范圍增加6.56m，對周邊農田、建筑物等產生不良影響。

TV133.2

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1004-7042（2010）07-0051-02

劉明堂（1968-），男，2004年畢業于河海大學工程管理（水文方向）專業，助理工程師。

2010-05-13；

2010-06-18