淺析鐵路橋梁勘測設(shè)計中的水文勘測

胡冬貴 劉石生

【摘要】鐵路橋梁是我國非常重要的基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施，在設(shè)計過程中加強勘測對于深化環(huán)境療效、提高設(shè)計方案的質(zhì)量具有非常重要的意義。鐵路橋梁勘測設(shè)計中的水文勘測內(nèi)容主要集中于項目建設(shè)的初級階段，在實施過程中要做好水文徑流的驗證與調(diào)查，通過收集各種資料得到準(zhǔn)確的勘測結(jié)果，提高初期階段的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。本文主要對鐵路橋梁勘測設(shè)計過程中的水文調(diào)查工作進(jìn)行探討，分析勘測方法。

【關(guān)鍵詞】鐵路橋梁勘測設(shè)計；水文勘測；水文斷面

隨著我國經(jīng)濟水平的提高，作為社會主義建設(shè)過程中最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，鐵路橋梁基礎(chǔ)工程也得到了很快的發(fā)展。在橋梁設(shè)計過程中，了解徑流的水文情況將直接影響到后期孔徑設(shè)計與基礎(chǔ)埋深，對于橋梁建筑質(zhì)量起到了決定性的作用。要確保橋梁水文資料的準(zhǔn)確性，在設(shè)計階段做好水文勘測工作非常必要。通過收集歷年的氣象、降水等資料，全面分析水文狀況，在這一基礎(chǔ)上得到的計算結(jié)果才能夠為橋梁設(shè)計提供精確的依據(jù)。

1、形態(tài)勘測與資料審查方法

1.1 形態(tài)調(diào)查與資料收集

首先是進(jìn)行水文調(diào)查，收集歷史洪水資料，洪水發(fā)生的年代及災(zāi)害氣象等；第二是流域河道情況調(diào)查，了解流域中的地形、水系、制備、坡道與河道情況，尤其是注意記錄水文斷面的兩岸狀況、河道彎曲情況以及河床穩(wěn)定性等；第三是對現(xiàn)場橋址的調(diào)查，對比重要河道上橋位方案；第四是收集建設(shè)資料，全面收集地方上水利工程設(shè)施、河流上水文站、水位站等水工建筑物以及河堤防洪措施與規(guī)劃等資料，深入有關(guān)部門開展調(diào)查。

1.2 形態(tài)測量

對形態(tài)調(diào)查現(xiàn)場的環(huán)境等進(jìn)行測量與丈量工作，例如歷史洪水位測量、流量斷面與橋址斷面測量、防洪堤高度與河床坡的測量；對現(xiàn)有的水工建筑物設(shè)施及管線、鐵路橋涵孔徑標(biāo)高進(jìn)行測量。要注意丈量和測量的工點大多都應(yīng)當(dāng)與橋址、流量斷面有一定的聯(lián)系。

1.3 審查資料的可靠性

針對形態(tài)勘察得到的結(jié)果，進(jìn)一步了解水文站、流量站以及水工建筑物的位置與標(biāo)高系統(tǒng)是否發(fā)生變化；得到的勘測資料可能受到方法、手段和技術(shù)要素的影響，例如自動測速儀和人工浮標(biāo)得到的結(jié)果會存在一定的誤差，確定結(jié)果的可靠程度；通過調(diào)查得到的歷史洪水位是否可靠，按照相關(guān)規(guī)定確定可靠程度。

1.4 系列代表性審查

水文現(xiàn)象是自然環(huán)境中常見的隨機現(xiàn)象，但是隨機現(xiàn)象也存在統(tǒng)計學(xué)規(guī)律，屬于統(tǒng)計學(xué)的范疇中。結(jié)果中短系列樣本是否具有代表性，還應(yīng)該結(jié)合鄰近的水文站進(jìn)行比較判斷。結(jié)合我國情況，《鐵路勘規(guī)》中有所規(guī)定：超過20年及以上的實測流量資料，調(diào)查得到歷史洪水的結(jié)果之后，直接選擇流量資料計算頻率，并推算得到數(shù)據(jù)流量。對勘測流域而言，對歷史洪水進(jìn)行調(diào)查考證是必要的工作環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)充分利用歷史洪水洪峰流量大小、重現(xiàn)期等資料，盡可能減少設(shè)計洪水頻率計算結(jié)果的誤差，最大限度接近總體樣本精度。

2、計算方法

鐵路橋梁勘察中設(shè)計洪水的方法主要有兩種，其一是直接法，直接法所指的是利用實測得到的水位、流量等正確數(shù)據(jù)資料計算設(shè)計洪水，又分為形態(tài)法即歷史洪水調(diào)查法，以及數(shù)理統(tǒng)計法；其二是間接法，間接法則是利用流域、地理與氣象資料，也就是利用降水以及流域參數(shù)等推求設(shè)計洪水。包含多種計算方法：例如推理公式法、鐵四院徑流計算公式等流時線法等。本文主要對形態(tài)法和鐵三院山丘公式法進(jìn)行分析。

2.1 形態(tài)法

形態(tài)法主要指的是根據(jù)得到的可靠歷史洪水位對洪峰流量進(jìn)行推求，使用的公式為皮爾遜III型線型公式：

例如某一河流調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩次歷史大洪水，永興縣的洪水痕跡，當(dāng)?shù)鼐用窨煽甲C。兩次洪水的水位分別為H1和H2，流量分別為Q1和Q2，得到兩次洪水的頻率Qp1為50年、Qp2為80年，R=Qp1/Qp2，根據(jù)公式，使，則可以進(jìn)一步得到：；兩個公式相除得到：；通過等式變換得到：，假定Cv與Cs的值之后查離均系數(shù)表可以得到，然后帶入公式即可以得到Cv的值，如果得到的計算結(jié)果和假定的值存在差異，則要重新假定和計算，指導(dǎo)二者接近，這樣將得到的Cv與Cs值帶入公式之后得到，得到的參數(shù)等于得到了一條設(shè)計洪水的頻率曲線。應(yīng)用計算必須保證歷史洪水可靠，最好是調(diào)查得到3次甚至以上次數(shù)的可靠歷史水平，得到的準(zhǔn)確性更高。

2.2鐵三院山丘公式法

根據(jù)具體的勘測范圍選擇地形公式，本文中選擇如下公式：

綜上所述，橋梁水文勘測結(jié)果是決定鐵路橋梁質(zhì)量、使用壽命的最基本的要素之一，也是衡量一座橋梁是否滿足建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的重要指標(biāo)之一。鐵路橋梁勘測設(shè)計中水文勘測工作是非常重要的環(huán)節(jié)。面對不同流域、不同建設(shè)任務(wù)的不同情況，應(yīng)當(dāng)針對性的對待。整體設(shè)計洪水過程中最為重要的在于應(yīng)當(dāng)根據(jù)流域與河道的特點做好詳細(xì)的調(diào)研、考證以及分析計算工作，明確實測的長短。此外，如果出現(xiàn)調(diào)蓄區(qū)的情況，還要開展調(diào)蓄或者調(diào)洪計算工作。只有認(rèn)真搜集基本資料，選擇合適的方法進(jìn)行計算才能夠設(shè)計得到符合流域具體情況的水文成果，為鐵路橋梁建設(shè)工作提供科學(xué)、精確的依據(jù)。

作者簡介：

胡冬貴（1987年10月10），男，漢族，籍貫：江西會昌，本科學(xué)歷；研究方向：水文水資源管理、水文勘測；任職江西省贛州市水文局。

劉石生（1977年5月21日），男，漢族，籍貫：江西寧都，大學(xué)?？茖W(xué)歷，研究方向：水文水資源管理，水文勘測，任職江西省贛州市水文局。