西坪至寺湾段高速公路淇河桥梁工程防洪分析

□李海峰□刘　立□万贵生（安阳水文水资源勘测局；南阳水文水资源勘测局）



西坪至寺湾段高速公路淇河桥梁工程防洪分析

□李海峰1□刘立2□万贵生1
（1安阳水文水资源勘测局；2南阳水文水资源勘测局）

摘要：西坪至寺湾（豫鄂省界）段高速公路是国家重点建设项目，淇河桥梁工程全线共交叉跨越淇河8次，设计跨河大桥8座。文章应用淇河西坪水文站实测水文资料，用水文比拟法，分析计算了淇河跨河8座桥梁工程设计洪水，并对跨河8座大桥设计洪水进行了合理性分析。

关键词：淇河桥梁；洪水；合理分析

1　项目概况

西坪至寺湾（豫鄂省界）段高速公路是高速公路网建设规划“七纵、十九横”中的“第七纵”，即侯马至十堰高速公路的重要组成部分。该高速公路北南向从西坪镇至寺湾镇，基本与G209和淇河并行，分别在西峡县操场村（操场淇河大桥）、瓦屋店村（瓦房店淇河大桥）和淅川县王河村（王河淇河大桥）、上庄村（上庄淇河大桥）、高庄村（高庄淇河大桥）、西南穿（余家河村淇河大桥）、崖屋村（崖屋淇河大桥）、尚台村（尚台淇河大桥）附近跨越淇河。桥梁设计长度在277.20-881.20 m之间，单孔跨度有20、25、30、40、50，90 m等几种。设计洪水标准均为百年一遇。各桥梁除瓦屋店大桥外均与主河道正交，瓦屋店大桥与河道交角50°。

淇河为丹江支流，发源于三门峡卢氏花园寺西河南芦氏县与陕西分界处，在寺湾注入丹江，河道干流长度160 km，流域面积1501 km2。淇河在南阳市境内较大的支流有峡河、黑漆河等，其中峡河流域面积201 km2，河流长度36 km。流域内没有大中型水利工程，局部有小型径流式引水电站。

2　洪水水文分析计算

2.1基本水文资料

淇河上有西坪水文站，控制河道长94 km，流域面积911 km2。水文站水位资料连续，至2009年有59年连续资料，1958-1985年有连续流量测验项目，1986年后停测流量，1995-2004年有整编推算流量资料，2007年有实测洪水资料，资料较可靠，作为代表断面。

《河南省洪水调查资料》整编成果中，调查到西坪水文站附近1898年、1919年洪水，洪峰流量分别为5860、4350 m3/s，成果可靠。1979年和2007年大洪水实测洪峰流量分别为3830 m3/s 和3870 m3/s，根据当年分析1979年和2007年洪水为一个量级约50 a一遇。

2.2代表断面设计洪水计算

依据《水利水电工程设计洪水计算规范》中的规定，西坪水文站可以采用频率分析法计算设计洪水。频率计算中的洪峰流量，由每年最大值组成。频率曲线的线型一般采用皮尔逊III型。

根据掌握的资料本次分析计算1898年洪水考证期N= 112年，1919年洪水重现期为91 a，1979年、2007年洪水为实测洪水，重现期为50 a。

频率计算中的洪峰流量和不同时段的洪量系列，由每年最大值组成。

在n项连续洪水系列中，按大小顺序排位的第m项洪水的经验频率Pm，可采用下列数学期望公式计算：

在调查考证期N年中有特大洪水a个，其中有1个发生在n项连序系列内，这类不连序洪水系列中各项洪水的经验频率可采用下列数学期望公式计算：

a）a个特大洪水的经验频率为：

b）n-1个连续洪水的经验频率为：

或

频率曲线的线型一般采用皮尔逊III型。

频率曲线的统计参数采用均值X、变差系数Cv和偏态系数Cs表示。统计参数的估计可采用矩法或其它参数估计法初步估算统计参数，而后采用适线法调整初步估算的统计参数。当采用经验适线法时，应尽可能拟合全部点据，拟合不好时可侧重考虑较可靠的大洪水点据。代表断面西坪水文站设计洪峰流量成果见表1。

表1　西坪水文站设计洪峰流量成果表　（单位：m/s）

2.3设计洪水分析计算方法

淇河高速大桥交叉断面以上控制流域面积932～1480 km2，西坪水文站控制流域面积911 km2，占淇河全流域的60.70%；西坪站至各交叉断面区间内没有大中型调蓄水利工程，同时根据历史调查资料分析，丹江水系在大洪水年流域上下游、各支流水文气象特性一致性较好，根据《公路工程水文勘测设计规范》关于设计洪水计算的规定，当计算断面的汇水面积与水文站的汇水面积之差小于水文站汇水面积的20%，≤1000 km2，汇水区的暴雨分布较均匀，区间无分洪、滞洪时，可按下式将水文站的实测最大洪水流量转换为计算断面的洪水流量。

式中：Q1、F1—水文计算断面的洪水流量（m3/s）和汇水面积（km2）；Q2、F2—水文站的实测最大洪水流量（m3/s）和汇水面积（km2）；n1—面积指数，根据流域特点本次计算取0.70。

2.4各断面设计洪峰流量

工程各交叉断面设计洪峰流量根据面积比公式计算。各断面设计洪水成果见表2。

3　设计洪水合理性分析

3.1计算设计洪水成果与项目工程初设成果比较

本次计算设计流量成果与项目工程初设成果的差别，同一断面最大流量差2168 m3/s，最小相差1278 m3/s，项目初设成果与本次评价计算成果相比偏小27.50%～33.70%。其中尚台断面差别最大，达到33.70%，操场断面相差最小，但也达27.50%。初步设计中操场淇河断面百年一遇设计流量3372 m3/s，比西坪水文站1979、2007年实测流量还要小，明显不合理。本次评价设计洪水计算考虑了历史调查洪水的影响，较准确地排定了西坪水文站1979、2007年实测大洪水流量在系列资料中的位次，频率分析成果比较可靠。

3.2计算设计洪水方法合理性

评价设计流量计算使用方法符合《公路工程水文勘测设计规范》的规定，并经对丹江水系历史洪水调查资料和实测大水年资料分析，丹江水系在大水年具有高度的全流域同步性，比如1898年7月10日、1919年7月10日洪水流域内米坪、西坪、西峡站均发生了同级别大洪水。因此依托西坪水文站实测和实际调查洪水资料，经频率分析和集水面积修正计算的项目各断面设计洪水成果可信度较高。3

表2　西坪-寺湾高速淇河各断面设计洪峰流量成果表（单位：m3/s）

（责任编辑：左英勇）

中图分类号：TV872

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）04-0048-02

收稿日期：2016-01-22