昌黎縣北環(huán)道路汀泗澗水庫(kù)溢洪道橋防洪影響分析

徐伯達(dá)

【摘要】昌黎縣北環(huán)路道路工程設(shè)計(jì)范圍是仙臺(tái)路口至華夏路口段，其中跨汀泗澗水庫(kù)溢洪道橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋。因該橋位于汀泗澗水庫(kù)溢洪道，對(duì)水庫(kù)泄洪可能造成一定的影響，本次通過(guò)計(jì)算分析給予評(píng)價(jià)，并依照研究分析的結(jié)果采取不同的處理措施，解決來(lái)存在的隱患，以保證下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

【關(guān)鍵詞】梁底高程 水庫(kù) 溢洪道 影響

1概況

昌黎縣北環(huán)路道路工程設(shè)計(jì)范圍是仙臺(tái)路口至華夏路口段，路線(xiàn)從仙臺(tái)路開(kāi)始，沿縣城北部山區(qū)的沖積扇，經(jīng)姚家溝、汀泗澗水庫(kù)，最后到達(dá)華夏路，總長(zhǎng)3076m。道路等級(jí)為城市主干路Ⅰ級(jí)。

昌黎縣北環(huán)路工程中段共設(shè)4座橋梁，其中跨汀泗澗水庫(kù)溢洪道橋?yàn)?×16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋。橋梁均采用3幅布置，中幅橫向布置為0.5m（防撞護(hù)欄）+23m（機(jī)動(dòng)車(chē)道） +0.5（防撞護(hù)欄）m，邊幅橫向布置為2.5m（人行道）+7m（非機(jī)動(dòng)車(chē)道） +0.5（防撞護(hù)欄）m。

橋臺(tái)采用樁接蓋梁結(jié)構(gòu)。中幅橋蓋梁為1.6m（寬）×1.0m（高）×23.9m（長(zhǎng)）矩形截面，基礎(chǔ)采用單排6根直徑1.5m鉆孔灌注樁。邊幅橋梁為1.6m（寬）×1.0m（高）×10.5m（長(zhǎng)）矩形截面，基礎(chǔ)采用單排2根直徑1.5m鉆孔灌注樁。

2設(shè)計(jì)洪水分析

由于流域內(nèi)缺乏實(shí)測(cè)洪水資料，其橋址以上設(shè)計(jì)洪水采用暴雨途徑間接推算，經(jīng)分析采用前述的《秦皇島市水文手冊(cè)》中的推理公式和鐵一院等單位的坡面匯流方法進(jìn)行分析計(jì)算。其中中3號(hào)橋跨越汀泗澗水庫(kù)的溢洪道，考慮到水庫(kù)的泄洪問(wèn)題，本次對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行了調(diào)洪計(jì)算，推求水庫(kù)在不同標(biāo)準(zhǔn)情況溢洪道的最大泄洪量。

（1）流域面積等特征參數(shù)量算

由暴雨途經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì)洪水時(shí)，需要量算其流域面積、主溝道長(zhǎng)度和主溝道坡度等流域特征參數(shù)，本次以1965年由中國(guó)人民解放軍總參謀部測(cè)繪局測(cè)繪的1/2.5萬(wàn)地形圖為依據(jù)，結(jié)合公路設(shè)計(jì)部門(mén)提供的1：1000地形圖進(jìn)行量算。通過(guò)量算。

（2）設(shè)計(jì)暴雨

由暴雨途徑計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，首先要確定10分鐘、30分鐘、60分鐘三個(gè)時(shí)段的設(shè)計(jì)暴雨，鑒于流域內(nèi)無(wú)雨量站，沒(méi)有實(shí)測(cè)暴雨資料，不能滿(mǎn)足計(jì)算設(shè)計(jì)洪水的要求，因此，本次通過(guò)查算《秦皇島市水文手冊(cè)》確定各流域的不同時(shí)段的暴雨特征值。

（3）設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算

根據(jù)流域特征值、設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)、流域位置以及所處分區(qū)等資料，采用前述的推理公式法和坡面匯流法計(jì)算橋址以上100年、50年和20年一遇洪峰流量。

本次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用暴雨途徑推求。由于流域面積較?。?條溝均不大于1km2），故采用《秦皇島市水文手冊(cè)》中的推理公式法和坡面匯流方法進(jìn)行計(jì)算。

該兩種方法均適合本地區(qū)小流域面積的計(jì)算，出于偏安全考慮，采用坡面匯流法計(jì)算成果。此外，考慮該橋作為汀泗澗水庫(kù)的溢洪道，其洪水包括水庫(kù)泄洪和區(qū)間匯入洪水，上表中僅為區(qū)間匯入洪峰成果，還應(yīng)計(jì)算水庫(kù)下泄的洪水。

（4）水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算

①基本情況

汀泗澗水庫(kù)總庫(kù)容14.7萬(wàn)m3，屬?。?）型水庫(kù)。水庫(kù)匯流面積1km2，灌溉面積350畝。水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程34.5m，最大壩高9.5m。溢洪道為開(kāi)敞式無(wú)閘門(mén)溢洪道，底高程32.5m，底寬13m。

②泄流曲線(xiàn)

③入庫(kù)洪水

根據(jù)流域特征值、設(shè)計(jì)暴雨參數(shù)、流域位置以及所處分區(qū)等資料，采用前述的推理公式法和坡面匯流法計(jì)算水庫(kù)100年、50年和20年一遇的入庫(kù)洪峰流量。

出于偏安全考慮，采用坡面匯流法計(jì)算成果。

④洪水調(diào)度運(yùn)用原則

水庫(kù)僅有一處開(kāi)敞式溢洪道，當(dāng)水庫(kù)水位超過(guò)溢洪道堰頂高程時(shí)，水庫(kù)通過(guò)溢洪道自行泄洪。溢洪道堰頂高程32.5m，底寬13m。

⑤調(diào)洪結(jié)果及分析

水庫(kù)調(diào)洪按照無(wú)閘溢洪道進(jìn)行計(jì)算。

由調(diào)洪結(jié)果可以看出，100年一遇的洪水條件下，溢洪道的最大泄流量為29.2 m3/s，最高水位33.76m，現(xiàn)狀水庫(kù)壩頂高程34.5m。

100年一遇的洪水條件下水庫(kù)大壩的最大波浪爬高R=0.57m；最大風(fēng)壅水面高度e=0.002m；水庫(kù)屬于5級(jí)建筑，安全加高A=0.3m；最高洪水位Hw=33.76m。由上述可計(jì)算出100年一遇的洪水條件下水庫(kù)大壩壩頂?shù)陌踩叱虨?4.632m?，F(xiàn)狀水庫(kù)壩頂高程34.5m，低于壩頂?shù)陌踩叱虨?4.632m，大壩為均質(zhì)土壩不允許越浪，所以該水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)不足100年一遇。

（5）考慮水庫(kù)調(diào)洪

洪水主要來(lái)自溢洪道及水庫(kù)以西的區(qū)間匯流，考慮最危險(xiǎn)情況為水庫(kù)溢洪和區(qū)間洪水流量均達(dá)到最大，為安全起見(jiàn)按不同重現(xiàn)期水庫(kù)最大出流量與區(qū)間洪水洪峰相疊加。

洪水位、沖刷及壅水分析：

（1）洪水位

橋址斷面洪水水位推算根據(jù)實(shí)測(cè)溝道橫斷面，按設(shè)計(jì)100年一遇洪水，主槽糙率均為0.03。通過(guò)計(jì)算得到橋址100年一遇水位30.78m。

（2）沖刷分析計(jì)算

根據(jù)擬建道路有關(guān)地質(zhì)勘查資料，由于溝道由多層成分不同的土組成，因此根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，采用逐層計(jì)算方法。橋下溝底土層為黃黏土，平均粒徑0.05mm，一般沖刷采用的是《鐵路橋渡勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》中推薦的64-1公式，局部沖刷采用1998年國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民共和國(guó)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布實(shí)施的《堤防設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）中推薦的局部沖刷深度計(jì)算公式計(jì)算。橋址處洪水對(duì)溝道主槽沖刷深度1.5m。

（3）壅水分析計(jì)算

根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)，按前述技術(shù)途徑中有關(guān)計(jì)算方法分析計(jì)算修建橋梁后各橋不同壅水高度及壅水長(zhǎng)度。橋址處的壅水高度為0.11m，壅水長(zhǎng)度為5m。

（4）波浪高度分析計(jì)算

汛期多年平均最大風(fēng)速為17m/s，風(fēng)向?yàn)镋NE，計(jì)算橋下浪高為0.17m。

3影響分析

由于橋墩縮窄溝道過(guò)水?dāng)嗝?，將造成橋梁上游水位壅高。根?jù)前述分析計(jì)算結(jié)果，擬建橋梁同組橋墩的布設(shè)與溝道水流方向基本平行，對(duì)溝道總體流勢(shì)不會(huì)產(chǎn)生大的影響，當(dāng)行洪流量達(dá)到100年一遇時(shí)，擬建橋梁上游水位壅高及壅水長(zhǎng)度均不大，對(duì)溝道行洪影響不大。

橋址處溝道為汀泗澗水庫(kù)的溢洪道，原溢洪道底寬13m，橋址處溢洪道底高程30.83m，經(jīng)計(jì)算百年洪水水庫(kù)溢洪道最大溢洪洪峰29.2m3/s的情況下在橋址處的溢洪道內(nèi)水深為0.65m。工程后以后，對(duì)溢洪道進(jìn)行擴(kuò)挖，橋址處的溢洪道底寬23m，百年洪水設(shè)計(jì)水深0.55m?？梢?jiàn)導(dǎo)流后未增加溢洪道水深，對(duì)水庫(kù)的泄洪基本沒(méi)有影響。

4結(jié)論與建議

由于汀泗澗水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)不足100年，當(dāng)遭遇100年一遇的洪水時(shí)水庫(kù)大壩有潰壩危險(xiǎn)，所以擬建道路在水庫(kù)壩后的路段防洪標(biāo)準(zhǔn)不足100年一遇。水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固后，水庫(kù)的防洪標(biāo)準(zhǔn)將達(dá)到200年一遇，則該路段的防洪標(biāo)準(zhǔn)將滿(mǎn)足100年一遇。

橋梁長(zhǎng)度大于溝道寬度，設(shè)計(jì)梁底高程大于允許最小梁底高程；橋墩中心連線(xiàn)與水流方向基本平行。從橋梁布置、橋梁長(zhǎng)度、梁底高程、橋墩布設(shè)等方面分析，橋梁建設(shè)對(duì)溝道行洪影響較小。