某跨河橋梁防洪水文分析計(jì)算及設(shè)計(jì)洪水位的確定

王紅軍

（孟州市水利移民服務(wù)中心，河南 孟州 454750）

1 基本概況

某高速公路項(xiàng)目起點(diǎn)位于沁陽(yáng)市主城區(qū)西南側(cè)，與既有荷包高速相接于大召村東北側(cè)，終點(diǎn)順接連霍二廣高速聯(lián)絡(luò)線（新安至伊川高速公路）于白沙互通，途經(jīng)焦作孟州、溫縣、鞏義、偃師到達(dá)終點(diǎn)洛陽(yáng)伊川。項(xiàng)目全長(zhǎng)99 km，設(shè)計(jì)速度120 km/h，路基寬度27 m，雙向四車道。項(xiàng)目跨越孟州市境內(nèi)河流橋梁情況為：南莊互通蟒改河特大橋跨越蟒改河，位于國(guó)道G207 南側(cè)300 m 處，道路中心樁號(hào)k34+006.75 全橋左右線合計(jì)22 聯(lián)，橋面高程117.42～123.03 m，其中蟒改河范圍橋面設(shè)計(jì)高程為122.61～121.60 m，橋底板高程為120.50～119.77 m，橋面凈寬2×凈15.50 m，與河道交角50°，河槽內(nèi)樁柱埋深48 m，設(shè)計(jì)洪水頻率1/300；老蟒河大橋跨越老蟒河位于南莊鎮(zhèn)下官村南400 m，道路中心樁號(hào)k35+455.50，全橋長(zhǎng)106 m，橋面設(shè)計(jì)高程為117.37～116.22 m，橋底板高程為115.66～114.51 m；橋面凈寬2×15.50 m，與河道交角76°，樁柱埋深41 m。

2 水文分析計(jì)算

2.1 洪峰流量

2.1.1 蟒改河流量的確定

該項(xiàng)目跨越孟州市南莊互通蟒改河特大橋跨越蟒改河位于國(guó)道G207 南側(cè)300 m 處，蟒改河樁號(hào)為15+200，蟒改河20年一遇治理標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)洪峰流量為434 m3/s。由于蟒河改道，白墻水庫(kù)下泄洪水由蟒改河承擔(dān)，南莊互通蟒改河特大橋距離白墻水庫(kù)約15.20 km。根據(jù)《孟州市白墻水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)》白墻水庫(kù)300年一遇最大下泄量1 880 m3/s，南莊互通蟒改河特大橋300年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，白墻水庫(kù)300年一遇最大下泄量與區(qū)間洪水進(jìn)行評(píng)價(jià)。

水庫(kù)以下蟒改河屬于平原區(qū)，為工程安全考慮，采用白墻水庫(kù)同頻率設(shè)計(jì)洪水對(duì)應(yīng)的下泄流量加上蟒改河區(qū)間相應(yīng)洪水作為蟒改河特大橋橋位處控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果。設(shè)計(jì)暴雨采用《05 圖集》，在流域中心點(diǎn)查得最大24 h 暴雨雨量為80 mm，年最大24 h 雨量離差系Cv 為0.57，變差系數(shù)Cs選用3.50Cv。由于蟒河孟州段各控制斷面流域面積均小于200 km2，故查算的點(diǎn)雨量即為面雨量。設(shè)計(jì)暴雨成果見表1。

表1 蟒改河設(shè)計(jì)雨量計(jì)算成果表

設(shè)計(jì)凈雨量采用《河南省水利工程水文計(jì)算常用圖》中平原地區(qū)降雨徑流關(guān)系P+Pa～R（Ⅶ）線查得。流域最大初損Im=100 mm；設(shè)計(jì)前期影響雨量Pa值5年一遇采用45 mm，10-20 年一遇采用55 mm，50 年一遇采用80 mm，100 年一遇采用100 mm，300 年一遇采用100 mm。設(shè)計(jì)洪峰采用平原區(qū)排水模數(shù)計(jì)算公式：Q=K×R×F0.75·α（1）

式中：Q—設(shè)計(jì)洪峰流量（m3/s）；K—峰量關(guān)系綜合系數(shù)，K=3.50×10-2；R—設(shè)計(jì)暴雨凈雨深（mm）；F—流域面積；α—超過(guò)河道排水標(biāo)準(zhǔn)的洪峰流量折算系數(shù)，3-5年一遇為1；10年一遇為0.90；20年一遇為0.90，大于等于50年一遇取0.70。

蟒改河特大橋橋位處控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果采用白墻水庫(kù)下泄洪水疊加區(qū)間洪水所得，300 年一遇洪峰流量為1 959.52 m3/s。

2.1.2 老蟒河流量的確定

該項(xiàng)目跨越孟州境老蟒河大橋跨越老蟒河位于下官村南400 m，樁號(hào)9+950，根據(jù)《河南省孟州市老蟒河下官莊段治理工程初步設(shè)計(jì)》老蟒河下官莊段5年一遇設(shè)計(jì)排澇流量39.14 m3/s，治理段排澇流量為城市排澇流量與農(nóng)村排澇流量之和。由于老蟒河無(wú)實(shí)測(cè)洪水整編資料，根據(jù)“05圖集”查算暴雨參數(shù)，采用平原地區(qū)排澇模數(shù)公式Q=KRF0.75·（K取0.035）。經(jīng)計(jì)算，老蟒河大橋橋位處100一遇排澇流量為156.98 m3/s。

2.1.3 原蟒河流量的確定

由于蟒河改道，白墻水庫(kù)下泄洪水由蟒改河承擔(dān)，原蟒河主要承擔(dān)水庫(kù)以下區(qū)間的防洪除澇和農(nóng)田保護(hù)任務(wù)，因此本次洪水分析計(jì)算不再考慮上游白墻水庫(kù)下泄洪水，僅計(jì)算蟒河與蟒改河交叉口以下至賈營(yíng)之間的區(qū)間洪水。

原蟒河為平原河道，河流上下游及流域附近無(wú)實(shí)測(cè)流量資料，因此采用雨量資料間接推求控制斷面設(shè)計(jì)洪水。根據(jù)“05圖集”查算暴雨參數(shù)，根據(jù)“05 圖集”查算暴雨參數(shù)，采用平原地區(qū)排澇模數(shù)公式Q=KRF0.75·α（K取0.035）計(jì)算，并與《小浪底移民區(qū)蟒河下游治理工程可行性研究報(bào)告》中所推求的蟒河賈營(yíng)斷面的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行分析比較后選用。

不同計(jì)算方法所求設(shè)計(jì)洪水成果列入表3。

經(jīng)過(guò)分析比較，即原蟒河新河口斷面100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為108.40 m3/s；賈營(yíng)斷面100 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為159.60 m3/s。

3 橋位處設(shè)計(jì)洪水位的確定

3.1 蟒改河處設(shè)計(jì)洪水位

南莊互通蟒改河特大橋跨越蟒改河位于蟒改河樁號(hào)為15+200處，現(xiàn)狀蟒改河滿足20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)洪峰流量為434 m3/s。依據(jù)《孟州市蟒河河道治理工程（白墻水庫(kù)～孟州界段）初步設(shè)計(jì)報(bào)告》》，蟒改河橋位處設(shè)計(jì)河底高程106.58 m，左右岸岸頂寬6 m，右岸堤頂高程為112.73 m，左岸堤頂高程為112.73 m，水位111.73 m。南莊互通蟒改河特大橋300 年一遇流量1 959.52 m3/s進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算洪水位。橋位處300年一遇流量1 959.52 m3/s，水位115.66 m，橋位處現(xiàn)狀堤頂漫溢，在原河道斷面處加高堤防。

3.2 老蟒河處設(shè)計(jì)水位

高速公路項(xiàng)目跨越孟州境老蟒河大橋位于《南省孟州市老蟒河下官莊段治理工程初步設(shè)計(jì)》老蟒河樁號(hào)為9+950，現(xiàn)狀老蟒河下官莊段滿足5年一遇設(shè)計(jì)排澇流量39.14 m3/s。橋位處設(shè)計(jì)河底高程107.29 m，左岸頂高程為110.28 m，右岸頂高程為110.95 m，水位109.59 m。河道設(shè)計(jì)比降為1/6 000，設(shè)計(jì)河底寬15.50 m，設(shè)計(jì)邊坡1∶2。經(jīng)計(jì)算，老蟒河大橋橋位處100 一遇排澇流量為156.98 m3/s，橋位處岸頂漫溢，概化計(jì)算，橋下行洪水面寬度90 m，灘地糙率0.04，采用曼寧公式計(jì)算洪水位。100年一遇水位110.81 m。

3.3 原蟒河處設(shè)計(jì)洪水位

高速公路項(xiàng)目跨越孟州境西霞院干渠大橋跨越原蟒河位于賈營(yíng)斷面上游2 400 m。根據(jù)《河南省孟州市蟒河農(nóng)田防護(hù)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》原蟒河賈營(yíng)斷面河道20 年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為109 m3/s。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)西霞院干渠大橋橋位處現(xiàn)狀河底高程106.21 m，右岸岸頂程為111.12 m，左岸岸頂高程為109.72 m，經(jīng)計(jì)算，20 年一遇水位水位109.31 m。西霞院干渠大橋橋位處100 年一遇排澇流量為159.60 m3/s，概化計(jì)算，橋下行洪水面寬度220 m，灘地糙率0.04，100 年一遇水位109.94 m。

4 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)洪水水文分析合理。①蟒改河采用白墻水庫(kù)同頻率設(shè)計(jì)洪水對(duì)應(yīng)的下泄流量加上蟒改河區(qū)間相應(yīng)洪水作為蟒改河特大橋橋位處控制斷面設(shè)計(jì)洪水成果，300年一遇洪峰流量為1 959.52 m3/s，設(shè)計(jì)流量計(jì)算是合理的；②老蟒河按照《河南省孟州市老蟒河下官莊段治理工程初步設(shè)計(jì)》進(jìn)行治理，5年一遇設(shè)計(jì)排澇流量39.14 m3/s；100年一遇設(shè)計(jì)流量采用暴雨圖集計(jì)算，認(rèn)為5年一遇設(shè)計(jì)排澇流量，100年一遇設(shè)計(jì)流量計(jì)算是合理的；③原蟒河根據(jù)《河南省孟州市蟒河農(nóng)田防護(hù)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中所推求的蟒河賈營(yíng)斷面的設(shè)計(jì)洪水進(jìn)行分析比較后，原蟒河賈營(yíng)斷面20、100 年一遇設(shè)計(jì)流量采用暴雨圖集計(jì)算，設(shè)計(jì)流量計(jì)算是合理的。