城市涉河桥梁群对河道泄洪影响研究

吴奕宏

摘 要：文章通过数学模型对沙河河段涉河桥梁群壅水的高度进行计算，分析涉河桥梁群个数、尺寸对河道泄洪的影响。

关键词：桥梁群；泄洪

中图分类号：U442.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）14-0053-02

随着社会经济的高速发展，人们对河流河道的开发利用不断加大，在河道上修建了大量的桥梁工程，这些桥梁的建设对沿河社会经济的发展起到了较大的促进作用的同时，也会或多或少地影响河道的河床稳定以及边坡稳定，特别是会对河道的行洪产生一定影响。

1 研究背景

沙河是淮河最大的支流，发源于鲁山县石人山，地处河南省腹地，流域地跨豫皖两省，流经河南省平顶山市区、叶县、舞阳、郾城、漯河市区、西华、商水、周口市区、淮阳、项城、沈丘至界首市入安徽省境，抵阜阳地区颍上县正阳关（沫河口）入淮河。近年来，随着工业化、城镇化、农业现代化的快速发展，对跨水域交通的需求越来越大，对沙河沿线河道的开发利用程度越来越高，从107国道沙河桥到淞江路沙河桥河段已建桥梁9座，桥梁间距最短的不到600 m，河道开发利用率较高。工程建设会引起附近水域河床阻力、水流流态、流速分布、过流能力和岸坡稳定等发生变化，从而对河势稳定和防洪安全带来一定影响，也不利于维护河流的健康状态。本文通过数学模型对该河段3 000 m3/s流量进行模拟计算，分析不同桥梁尺寸对河道泄洪影响。

2 模型与基本方程

采用水动力学模型计算，在水平方向上采用贴体正交曲线坐标，在铅直方向上采用s坐标。笛卡尔坐标系定义如图1所示：

河水运动的基本控制方程组可表述为：

z为垂向坐标，z为水面相对于基准面的高度，d为相对于基准面的水深，H水深；H=z+d。s=-1为底部，s=0为自由水面，在s坐标下，每一层在水平平面上位置一定。

3 数值模拟及结果分析

大桥桥墩对防洪的直接影响为河槽内的桥墩减少过水断面造成上游水位抬高。

3.1 桥梁个数对壅水高度影响分析

桥梁个数分为无桥、一桥、两桥、三桥、无桥、七桥六种工况，计算结果如图3～5所示。

计算结果表明，多桥时，壅水影响会向上游累积，使得水位壅高值及壅水范围明显增大，产生叠加效应，随着桥数的增加，叠加效应越明显。

3.2 桥梁尺寸对壅水高度影响分析

桥梁尺寸分为尺寸相同、尺寸减小、尺寸增大三种情况，对壅水高度影响如图6所示。

由图可以看出，在相同位置布设不同尺寸的桥墩时，桥墩尺寸变大，桥前断面壅水高度增加，原因是由于桥墩尺寸变大，使得过水断面减小。

4 结 语

虽然单个工程的防洪评价往往表明，其造成的壅水效果不会对防洪造成较大影响，但若将河段内的所有工程考虑在内时，其工程群体的壅水效应将随着工程群密度的增加而大大增加。此时的单个工程，不应独立出来，而应当看作工程群体中的一部分。如果河道内工程群的密度相当大，以致于在某个工程影响范围内的壅水效应尚未减退时，就叠加了其他工程，那么这些工程群的影响，不仅会在范围上扩大，还会在程度上加深。在工程影响范围内建桥时，叠加效应是恒定的，壅水高度并不是线性叠加。

参考文献：

[1] 肖小铃.浅析拟建桥梁对河道泄洪的影响[J].重庆建筑，2009，（2）.