离—军高速公路梁家会大桥河道过水能力分析

刘明堂

（吕梁市水文水资源勘测分局，山西 吕梁市 033000）

离—军高速公路梁家会大桥河道过水能力分析

刘明堂

（吕梁市水文水资源勘测分局，山西 吕梁市 033000）

介绍了离—军高速公路基本情况，结合项目区气象及水文资料，对离—军高速公路梁家会大桥下河道过水能力进行分析，按20年一遇洪水计算，通过计算可知，梁家会大桥建成后其桥墩处将对周边农田及建筑物产生不良影响。

桥梁建设工程；水文计算；过水能力；梁家会大桥

1 概况

1.1 项目背景

离—军高速公路位于柳林县，依三川河而设，全长33.45km，起点与汾阳—离石高速公路相连，终点在柳林军渡下游跨黄河至陕西省境内吴堡县，是青岛至银川国道主干线在山西省境内的最后一段。据分析，项目建成后必将极大地促进地区经济发展，加快当地人民脱贫致富的步伐。

1.2 流域概况

三川河流域地处吕梁山脉中段西麓，流域面积4161km2，属黄河一级支流，发源于关帝山主峰西麓北川河方山县赤坚岭，自东北向西南流经方山、离石两县（市），经离石西侧与源于离石境内的东川河汇交，流经离石市交口镇西侧与源于中阳县境内的南川河汇合，贯穿柳林县全境后汇入黄河。三川河全长168km，河道平均坡降4.14‰。

1.3 气象

梁家会大桥地处暖温带大陆性气候区，年均降雨量500mm，分布极不均匀，汛期（6—9月）降水量约占全年降雨量的70%左右,最大月降雨量一般发生在7—8月。

2 水文分析计算

洪水频率分析共收集采用后大成水文站1953—2001年49年实测洪水资料，其中1953—1955年系贺水站实测，1956—2001年系后大成站实测。同时还收集到历史大洪水调查值2次，即1875年洪峰流量5005m3/s，1942年洪峰流量 4050m3/s。贺水站1953—1955年实测洪峰流量与后大成实测洪峰流量系列合并为一个样本系列进行频率计算。经验频率计算公式如下：

统计参数按矩法计算：

不同保证率洪峰流量按皮尔逊P-Ⅲ型曲线进行适线，取Cs/Cv=2.5，调整Cv值，使其点线拟合最佳，以此推求1%，2%，5%设计保证率下的洪峰流量分别为4700m3/s，3880m3/s，2820m3/s。

梁家会大桥桥下河道流域控制面积为3300km2。采用水文比拟法进行推算，保证率1%，2%，5%条件下的洪峰流量分别为 4065m3/s，3355m3/s，2439m3/s。

3 河道过水能力分析计算

3.1 河段测量及参数特征

按国家防洪标准有关规定，梁家会大桥断面按20年一遇防洪标准计算。按最不利的情况确定过水横断面，作为本次计算的主要内容。

采用曼宁公式方法计算过水能力：

式中：ω——过水断面面积，m2；

J——河道纵坡比降。

梁家会大桥河床组成以沙卵石为主，部分外露床面为松散泥沙淤积，覆盖厚度不均，过水部分宽约3～10m，全部为河卵石。针对上述河段的具体特征，对照有关资料，确定梁家会大桥河床糙率为0.028。

根据本次外业测量数据，按下式计算水力坡度：

式中：H1，H2，H3…Hn——河段各转折点高程，m；

L1，L2，L3…Ln——各转折点之间分段河长，km；

L——河段长，km；

J——水力坡度。

计算可知：J=0.005。

3.2 水面标高推算

依据《公路桥位勘测设计规范》，进行壅水高度计算。桥前最大壅水高度计算公式如下：

式中：ΔZ——最大用水高度，m；

Q设——设计流量，m3/s，Q设＝Q泓＋Q滩；

当土质为中等土时，取：

ωj——桥下净过水面积，m2，取 ωj=ω0m；

K——阻水系数；

ω——泓（滩）过水面积，m2；

p——泓（滩）湿周，m。

河道土质为中等土，梁家会大桥断面处最大壅水高度计算成果见表1。

表1 梁家会大桥断面处最大壅水高度计算成果

4 建议

第一，梁家会大桥建成后，按20年一遇设计标准，桥梁对行洪影响甚微。为了减少遭遇更大强度洪水时桥梁对行洪的影响，在设计灌注桩时应考虑水流对桥墩产生的水压力、水流对桥墩底部的冲刷、水中漂浮物对桥墩的撞击等因素。建议高速公路管理部门在每次行洪后及时安排人员对桥墩进行全面检查，发现冲坑及时回填，发现桥墩被撞损及时修复。

第二，应考虑河道演变规律、发展趋势及河势稳定性，加大力度进行河道整治，清理工程施工中产生的弃土、弃渣、回填土、临时占用河道用地及与桥梁无关的阻水建筑物等，以减少行洪障碍，彻底还原河道过水断面，加强运行管理，确保行洪的畅通。

第三，在必要的河段内修建堤坝、砌石护岸，留有足够的坡度，提高防洪标准，保护人民群众财产安全。

5 结语

梁家会大桥的建成，布置在河道、滩地上的大桥桥墩减少了河道有效过水断面面积，压缩水流使桥前水位抬高，增大了桥墩处的流速，一定造成河流水位壅高。遇20年一遇洪水时，水位抬高0.09m。河槽左岸淹没范围增加6.56m，对周边农田、建筑物等产生不良影响。

TV133.2

B

1004-7042（2010）07-0051-02

刘明堂（1968-），男，2004年毕业于河海大学工程管理（水文方向）专业，助理工程师。

2010-05-13；

2010-06-18