大中型桥梁水文勘测设计中若干问题的探讨

蒋玉珍

（娄底水文水资源勘测局娄底市417009）

1 概述

大中桥水文勘测设计是公路勘测设计的一项基本工作，它直接影响桥梁建成后的使用安全。据1980～1984年的不完全统计，全国因各种原因水毁桥梁就达8 000余座，涵洞5 000余个，湖南省仅1960年大洪水就冲毁大桥16座（2 382.8延米），中小桥220座（51 995延米），数目是非常惊人的，给国家造成了不小的经济损失。

分析桥梁水毁的原因，除了部分桥梁设计标准较低外，主要有如下几个方面：

（1）桥位选择不当是主要原因，例如桥位位于河湾，凹岸冲刷严重，或桥位与洪水中泓线斜交，都可能冲毁桥头引道。另外河滩桥孔分配不合理，桥位处于游荡变迁性河段，或在水土流失和发生特大洪水时，主流摆动、侵蚀等影响河床逐渐扩宽，也能造成桥梁水毁。

（2）水文计算中推求的设计流量偏小，以致桥孔设计偏小，排洪能力不足而水毁。

（3）墩台基础埋深不够，受到严重冲刷而倒塌，形成桥梁水毁，这主要是忽略了桥址地质勘探。

（4）桥孔设计缺乏必要的调治构造物及防冲刷措施，冲毁桥台或桥头引道，进而使桥梁局部或全部遭到破坏。

（5）因大量漂浮物、流冰等情况造成主桥孔阻塞，洪水引入边孔后，因边孔过小而冲毁。

针对产生水毁的这些原因，笔者认为除了加强桥位的选择比较外，重点是提高水文勘测的深度和水文计算的精度，下面结合实际工作经验，提出几个注意的方面，供大家参考。

2 水文勘测

2.1 收集资料

资料收集是水文勘测设计的第一个环节，勘测设计人员通过文献资料对水文、地形、地质情况有整体的认识和了解。一般情况下，首先应根据资料将本流域内的洪水资料、流域内的洪水特点、河流变迁、水工建筑物情况等，为水文分析提供依据，还应尽量收集本省或本流域的水文计算经验公式，提高计算精确程度。文献资料的出版时间代表着其所覆盖的年代。

2.2 调查研究

野外调查与勘测是水文计算的基础，即使有详细的水文观测资料，也应进行历史洪水的调查和考证工作，这样可以起到延长提高系列代表性的作用，除了严格按《公路工程水文勘测设计规范》JTG C30-2002（以下简称“规范”）执行，还应注意如下几个问题：

（1）由于测绘年代的差异，一些新建的水工建筑物可能未反映在地形图上，平原地区河流受堤坝等方面影响，都会造成汇水面积的差异，所以在地形图上勾绘的汇水面积必须进行现场核对。

（2）为便于设计流量的推求，洪水调查，一般应选择3～4个历史上较大洪水的年份，其频率应结合水文资料使设计流量的推求可以相互验证，因此重现期确定时要慎重，但年代久远的历史高洪水的洪水点过少时，可以用重现期低的洪水坡度代替年代久远的历史高洪水的洪水坡度。

（3）进行历史年份的洪水调查时，要通过多数人的回忆，对当时的地形、地貌全面了解，充分考虑河床、地貌变化，避免误差，使还原的洪峰流量尽量可靠。

（4）调查过程中应了解洪水的形成过程是上游下泄造成的，还是本区域强降雨造成的，便于与水文资料相互验证。调查时注意区分某些河段可能由于下游阻水等原因，造成高水位低流量的情况。

（5）应尽量选择有特殊标记的洪水点作为计算的依据，才能保证准确可靠。弯曲严重河流所调查的洪水点一定要多，并注意要投影到中泓线，防止洪水比降的较大误差。

（6）调查时应了解洪水的流速，便于建立流量与水位关系，提高还原计算的精度。

（7）上下游现有桥涵构造物的洪痕标记必须进行测量，进而推求设计流量与其它计算结果相互对照，有的桥涵还可能标出历史洪水位等数据，更是非常有价值的。另外为了更能反映实际情况，应测量现有桥梁的冲刷情况，便于与计算结果对照。

（8）河流纵断面是确定洪水点的位置、洪水比降的基础，可以通过地形图完成，如果采用现场实测，不能沿着低水位的水面测量，因为不符合洪水流向，会造成洪水比降偏小。

野外调查不仅是获取测量结果，还要对河床变化、冰情、冲刷、淤积情况与水文资料对照验证，并加以详细记录，特别注意对调查历史洪水的可靠程度进行分析比较。另外在形成水文计算书时对桥孔设计中考虑的细节问题同样列出，为设计提供详细的基础。

3 水文计算

（1）有堤坝河流设计流量的选取。

有堤坝的平原地区河流的设计流量Qs应根据堤坝规划调整。当桥梁使用年限内，堤坝远景规划最大安全泄量Q小于Qs，则堤坝内设计流量即采用Q，但Q不能小于现状平堤时的流量，同时堤坝外的桥涵的设计流量应增加，其总流量为Qw=Qs-Q′（Q′为现状河流的安全泄量），分配到泛滥宽度范围内各桥涵构造物。若Q大于Qs，则桥梁设计流量仍采用Qs，但梁底高程必须高出远期规划的堤坝高程。但大多数的堤坝远景规划年限达不到桥梁设计年限，应根据现有堤坝情况与设计流量的差距，选择堤坝无限加高等其他方法计算。洪水的泛滥宽度一般根据洪水调查确定，但要注意有些区域虽然能过水，但由于地形条件影响而流速较小，计算时可以不考虑。

（2）河道糙率系数的选择。

根据野外调查的水文断面上河槽、河滩状况，可以按表查取糙率系数，也可以根据较可靠的水位及流量反推，该方法更能接近实际。

（3）绘制水文关系曲线。

通过绘制水位-流量、水位-流速等关系曲线，不仅可以验证上、下游断面的流量，也可以验证流速，检验计算的合理性，所以一般应绘制水文关系曲线。

（4）桥孔长度计算。

桥长计算应按不同的河段分类，选择不同的计算公式，若利用旧规范公式，要注意河段分类标准与现行规范的不同。

由于桥孔长度计算公式是根据1976年实测132座桥梁样本回归分析出来，设计时可以将结果作为桥孔净长度的最小值，根据各回归公式的标准误差予以调整。大致如下：稳定河段增加15%；次稳定河段增加20%；不稳定河段增加25%。

平原水田区的河道一般经过整治，水利设施星罗棋布，河流多引水灌溉，加之平原区的地面径流大大减少，洪峰流量与桥下设计流量有折减系数，桥长计算应予以考虑，而且河道还有蓄水作用，不能完全以堤坝为准进行计算。

（5）冲刷计算。

“规范”中的冲刷计算公式是在20世纪60年代的公式基础上修订的，当时河段分五类：平原稳定河段、平原次稳定河段、平原游荡性河段、山区稳定性河段、半山前变迁性河段。一般冲刷64-1式对游荡性、变迁性河段较为适用，对稳定河段计算偏大，而64-2式对各类河段普遍适用。但64-2式简化式将河段分类以及河床粒径等内容进行了简化，不能进行分层计算。

4 其他

从桥梁水毁的情况看，主体工程毁的少，往往是附属工程出问题，所以水文勘测设计时要注意路基的稳定性及安全性，采取必要的防护措施，但也不能只注意公路的安全，而忽略河堤安全以及泄洪的影响。

5 结语

水文勘测设计的经验性较强，所以一定要有针对性，详细了解，认真记录，尽可能接近实际情况，才可能得到较为可靠的结果。实践中应注意新技术的应用，比如采用GPS实测洪水点的高程和坐标是非常方便准确的，比如断面流量计算采用电算等等，效率会大大提高。

1 高冬光.公路桥涵设计手册桥位设计[M].北京：人民交通出版社，2000.

2 JTG C30—2002.公路工程水文勘测设计规范[S].北京：人民交通出版社，2002.