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1、滞洪区内河流桥涵水文分析与计算滞洪区内河流桥涵水文分析与计算摘要 本文通过对滞洪区内河流特点的分析，结合工作实践中常遇到的问题，总结出滞 洪区内河流水文计算的方法，使水文计算工作更加合理和完善。关键词 滞洪区水文计算洪峰流域面积Hydrologic Analysis and Design of Bridge in Retarding Basin Li Qiuseng(Henan Communications Planning，Survey and Design Institute)AbstrctThrough analyzing the river characteristics in ret
2、arding basin，this paper summarized the method of hydrologic design with engineering example. Keh words Retarding basin Hydrologic design Flood peak Watershed area一个好的桥梁设计，首先要满足构造物的安全性和适用性，其次是经济合理和技术可能 性，而桥梁设计是否合理，突出表现在能否安全通畅地排泄洪峰流量。这就需要对河流水文 进行充分而细致的调查研究工作，同时拟定出较为符合实际的桥梁孔径、桥高与桥梁总长。 水文计算的工作精度集中体现了桥梁的
3、安全性、适用性与经济合理性，因而在桥梁设计中对 水文工作应给予充分的重视。近年来笔者相继参加了漯河至驻马店高速公路、漯河至周口高 速公路及濮阳至鹤壁高速公路等工程的勘察设计工作，现针对路区所跨滞洪区内河流的特点， 结合工作实践中常遇到的问题，谈谈滞洪区内河流桥涵水文分析与计算的特点，以使水文计 算工作更加合理和完善。一、滞洪区内河流的特点一、滞洪区内河流的特点河南省平原区内河流多为季节性河流，平时干枯无水，雨季时雨量集中，其源多为西部 山区，地势陡峭，河流进入平原后地势变平缓，因而来水时短量大，洪水难以下泄，使当地 人民饱受洪水之灾，财产遭受巨大损失。根据此特点，水利规划部门依地势利用坡洼滞蓄
4、洪水，使上游来水得到有效地控制，减 少受灾面积，因而形成了滞洪区。滞洪区内的河流，大多经过了人工整治，改变了原河道的天然形态，因而其水文计算应 在充分收集当地水利规划部门的详尽资料基础上进行。其水文计算成果也应得到水利主管部 门认可后方予以确定。二、洪峰流量的推求二、洪峰流量的推求由于滞洪区内的河流经过了人工治理，改变了原河道的天然形态，因而难以取得形态所 需要的基础资料，而且原有河流的一些基本条件已发生了变化，已不宜用形态法来计算设计 洪峰流量。如由于驻马店“75.8“特大洪水使老王坡滞洪区内的绝大部分房屋倒塌，大树被冲 倒，洪痕难以找到，特别是由于人们对“75.8“大水刻骨铭心，而对其他年
5、代的洪水印象不深， 难以收集到足够可靠的洪水位，从而确定出形态法所需要的洪水比降。又如滞洪区内经过人 工治理的河道，虽筑有防洪土堤，但堤防多为十至二十年一遇标准，远不能符合公路大中桥 梁的设计标准，因而稍遇较大洪水，即漫堤行洪，而分流资料较少，难以确定分洪流量。但 我们仍可用形态法来考证河流水文特征参数如糙率、河床比降等选取是否合理。因此，在推求设计洪峰流量时，我们主要采用以下几个公式进行计算：2.1按全国水文分区经验公式计算 根据形成水文现象众多因素中的主要因素如降雨量、蒸发量、植被、土壤、暴雨类型、 地理位置和流域面积等在客观上存在着一定的地理分布规律，同时造成不同水系洪峰流量随 所在不同
6、地理位置而不同的分布趋势，利用已有实测水文资料站各主要因素的相互关系，按 不同地理分区来建立各水文分区大中桥设计洪峰流量计算的经验公式。其公式的建立是按频 率分析计算推求流量。采用皮尔逊型频率曲线的线型，用适线法反复进行推算整理而成。 其公式为根据 C 值等值线图，可由 Q0CF0.6 标出 Q0，再由 QsQv 查出模比系数 Kp 值，而后 由 QpKpQ0 得出所需要的频率流量 Qp。2.3流域面积类比法若桥位附近有已建的桥梁，且与桥位处的流域面积之差小于 20，两桥位间河道平、 纵面皆较平顺，无支流汇入和分洪时，可用面积类比法将参考桥位的设计洪峰流量推算到设 计断面上，公式为： Q1(F
7、1F2)nQ2 式中：Q1、F1设计断面处的流量(m3s)与流域面积(km2)；Q2、F2桥位上游或下游已建桥位处的流量与流域面积(km2)；n经验参数，查桥位勘测设计规范附录十二。2.4采用地区水利部门经验公式计算水利部门根据当地长期积累的水文、气象资料而总结的径流公式，如：QpKRF0.75式中：K为峰量关系系数，根据各地不同地理位置选用；R净雨深以毫米计，由水利部门统计计算得出；F河流流域面积(km2)。由以上几种方法算出洪峰流量后，再根据收集到的滞洪区内河流分流资料进行综合分 析、比 较，定出河流合理、准确、可靠的设计洪峰流量。例：某高速公路滞洪区内 A 河和 B 河流量计算(见图 1
8、)A 桥位区间，目前排涝能力 200580m3s，防洪 3501060m3s，除涝标准不及两年 一遇，防洪标准合五年一遇，标准偏低。桥位上下过流能力很不协调，往往造成上游洪水及 下游洪水抢道的不利情况，增加了桥位以下平原地区的受害面积。由于 A 河所处位置的特殊 性，其位于滞洪区边上，当上游来水较大时通过滞洪区进洪等措施分洪。因此用形态法计算 流量意义不大，也不准确，用经验公式及结合规划方案来确定流量。用分区经验公式计算得 出 Q1912m3s，用 C 值等值线法计算 Q1935m3s，用类比法求得桥位处 Q1751m3s。由于当地水利部门规划该段河道过水能力为 350m3s，当超过此流量时，
9、 即需在 D 泻洪闸处利用分洪道向滞洪区内蓄洪。由以上情况可知，桥位处设计流量的确定要 结合该流域的规划，同时保证工程安全为原则，考虑到 A 河将来可能的远景规划，我们借鉴 桥位上游 A 河铁路桥的设计流量 Q1750m3s，取桥位处设计流量为 Q1751m3s。B 河百年一遇流量根据经验公式所计算得 Q1587m3s，但由于 B 河汛期时还需承担 D 分洪道 500m3s 的流量，故桥位处百年一遇设计流量为 Q15875001087m3s。综上所述滞洪区内河流的水文计算需具体情况具体分析，只有这样计算结果才会更加合 理、完善。三、桥孔设计三、桥孔设计滞洪区内经过人工治理的河道，堤防都达到了一
10、定标准，高者五十年一遇，低者十年、 五年一遇，当遇较大洪水时即漫堤行洪，此时桥孔计算我们假定洪水不漫溢，加高河堤，束 水于槽进行计算，其原则为：当河道治理标准较高时，考虑到堤防已达到一定标准，规划中 加宽河堤可能性不大，故宜按两岸堤线布设桥孔，不压缩河床。当河道治理标准较低时，考 虑到今后水利规划可能会提高防洪标准，河堤外扩，桥孔布设时我们考虑适当向外布孔，进 行计算。桥长计算公式以往论述已较多，在此不再赘述。在此需指出的是，由于洪水漫溢出槽， 为排泄不能归槽的洪水，在桥两侧应布设一定数量的涵洞、通道等构造物，以免桥头形成积 水，不能畅泻。四、冲刷计算四、冲刷计算当设计流量及桥孔方案确定后，即可根据桥位处河段特征及河床地质情况依公路桥位 勘察设计规范的 641、642 及 651、652 公式进行冲刷计算，确定出河床冲止线位 置，从而为墩台基础设计提供依据。五、结语五、结语水文计算成果不仅是桥涵设计的主要依据，而且为桥梁基础工程和施工组织设计提供必 要资料。在今后的工作中，我们一定要及时总结和探讨水文工作中的复杂问题，以使此项工 作更为成熟和完善。文中仅就笔者近年来工作中遇到的问题加以探讨总结，抛砖引玉，不当 之处望同行加以指正。作者： 李秋生 李明元 吴萍 金雷
