大灵线改建工程唐峪河中桥防洪评价综述

徐卫东

（浑源县水务局，山西 浑源 037400）

1 概况

原山西省道大灵线改建工程，起点位于浑源县东坊城西侧，终点位于大磁窑乡南侧，设桥跨越唐峪河，全长11.775km。该工程的实施有助于改善浑源过境段交通拥堵和堵车现象，并解决浑源县交通瓶颈，拉大县城框架，对当地经济发展和民生，起到极大的促进作用。

拟建唐峪河中桥按设计荷载Ⅰ级公路大桥标准设计，采用全桥渡方式跨越唐峪河，上部结构采用预应力混凝土（后张）先简支后桥面连续空心板，下部结构采用柱式桥台，桥墩采用柱式墩，墩台采用柱基础，桥面横坡为双向2%，纵断面纵坡2.66%，路面铺有10cm厚沥青混凝土防水层加10cm厚防水混凝土，大桥的里程桩号K11+641～K11+711，设计桥长70m，桥面净宽1×17m，纵向布设4跨，孔跨布置式样为4×16m，桥墩均为圆柱形桥墩，直径为1.5m。抗震动峰值加速度0.15g。桥梁底部高程1294.10m，有3组桥墩位于河道内。桥下下挖至1288.40m，桥下河道铺砌，与上下游平顺衔接，按100a一遇洪水设计。

2 水文条件

唐峪河是浑河一级支流，发源于浑源县境内的东葫芦头，大致由南向北流经青磁窑、大磁窑、东坊城等乡镇，于浑源县城西汇入浑河。流域面积为169km2，干流全长33km，河道平均纵坡29‰，糙率0.04。

唐峪河中桥位于浑源县境内属温带大陆性气候，四季分明，春季风沙较多，年内降水分布不均，多年平均降水量361.5mm，多年平均气温6.5℃，多年平均蒸发量1660.8mm（20cm蒸发皿），多年平均风速13.9m/s，最大冻土深160cm。

3 设计洪峰流量计算

3.1 产、汇流地类划分

通过实地查勘，并结合我省2010年编制的《山西省水文计算手册》（以下简称《手册》），流域下垫面划分图确定流域产、汇流地类，详见表1。

表1 唐峪河断面洪水计算特征参数

3.2 点雨量设计

从《手册》暴雨等值线图上查得，该流域形心处不同历时的暴雨均值、变差系数Cv等暴雨特征值。根据HP=KP式计算，参数选取见表2。

式中：HP——为历时t的设计点暴雨量，mm；

KP——为频率P的模比系数；

表2 唐峪河断面点暴雨参数表 单位：mm

3.3 面雨量设计

式中：Hp，A（tb）——标准历时tb、设计标准为p、流域面积A的设计面雨量，mm；

ηp（A，tb）——设计暴雨点～面折减系数。（见表3）

表3 唐峪河断面P=1%面暴雨量计算表 单位：mm

3.4 流域产流计算

设计净雨深计算，采用双曲正切模型。

RP=HP，A（tZ）－FA（tZ）.th［HP，A（tZ）/FA（tZ）］

式中：RP——设计频率为p的净雨深；

HP，A（tZ）——设计暴雨的主雨面雨量，mm；

FA（tZ）——主雨历时内的流域可能损失，mm；

th——双曲正切运算符；

tZ——设计暴雨的主雨历时，h。

3.5 汇流计算

采用《手册》中推荐的综合瞬时单位线法、推理公式法和经验公式法进行计算。

表4 唐峪河断面设计洪峰流量计算结果对比表

推理公式法计算的结果比单位线法大一些，考虑防洪安全，采用推理公式法计算的结果（见表4）。唐峪河断面100a一遇洪水洪峰流量为760m3/s，50a一遇为578m3/s，20a一遇为336m3/s，10a一遇为193m3/s。

4 唐峪河中桥壅水高度分析

河道水面线计算采用分段试算法：

式中：Z为水位；α为动能改正系数；ζ为局部阻力（损失）系数；Q为流量；g为重力加速度；A为过水断面面积；ΔS为计算河段间的间距；K为输水率，K=1/n·R2/3·A（n为糙率；R为水力半径）。（带上、下字脚标分别表示河段上、下游断面的水流要素）P=1%水面线计算成果见表5。

当唐峪河中桥建成后，河底由1290.01m下挖至1288.40m，河道加宽变深。

表5 唐峪河断面建桥前、后河道P=1%水面线计算成果表

发生100a一遇洪水时，建桥后桥址处的水位1293.09m比建桥前1293.32m降低了0.23m，建桥后断面面积168.47m2比建桥前158.27m2增加了10.2m2，203省道的路基会发生回流淘刷，影响其稳定性。

发生50a一遇洪水时，桥址处水位为1292.56m，低于右侧203省道（高程1305m）12.44m，满足50a一遇防洪标准；发生20a一遇洪水时，桥址上游800m处的水位为1311.25m，低于右侧大磁窑铺村（高程1325m）13.75m，满足20a一遇防洪标准；发生10a一遇洪水时，桥址处水位为1290.84m，低于右侧堤防（1291.90m）1.06m，满足10a一遇防洪标准。

5 梁底部高程复核计算

表6 唐峪河中桥桥梁底部高程复核计算成果表 单位：m

6 结语

唐峪河中桥设计的梁底高程1294.1m，高于建桥后100a一遇洪水位1293.78m，梁底高水面0.32m，大桥设计满足防洪要求。唐峪河中桥设计标准均为100a一遇，符合《防洪标准》（GB50201-2014）要求。