漫水橋過洪能力計(jì)算探討

【摘要】本文針對陜西山區(qū)跨河修建公路橋投資有限的情況下，為解決跨河交通的問題，即經(jīng)濟(jì)又施工簡便的漫水橋建設(shè)，在山區(qū)農(nóng)村越來越普遍。在保證安全通行及行洪順暢的條件下，漫水橋的過洪能力計(jì)算尤為重要，本文就漫水橋的過洪能力計(jì)算進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】漫水橋；過洪流量

我國幅員遼闊，在山區(qū)丘陵地帶，梁峁溝道縱橫交錯(cuò)，陜西多數(shù)農(nóng)村遍布于沿河的川道，近幾年來，國家政府在不斷的改善農(nóng)村生產(chǎn)生活條件，但對于非常落后的山區(qū)公路橋涵的建設(shè)投資相對匱乏。當(dāng)?shù)厝罕姙闈M足生產(chǎn)生活的需要，漫水橋的建設(shè)，在農(nóng)村尤為普遍。

一、漫水橋在山區(qū)被廣泛應(yīng)用的原因

山區(qū)多數(shù)自然河道常年徑流量較小，沒有船只通航、河道上不流放木排、洪水時(shí)僅有樹葉雜草體積小的漂流物，可滿足漫水橋?qū)拥赖囊蟆Ａ硗庖话愕墓窐蚴遣辉试S洪水從橋面上漫過的，所以橋面必須高出設(shè)計(jì)洪水位以上，但漫水橋允許洪水從橋面上漫過去，漫水橋可以在橋面上排泄洪水，還可以在漫水橋兩端的滿水路上排泄洪水，因此漫水橋本身的長度可以大大縮短，橋的高度也可以降低，這樣工程造價(jià)就比修一般的橋節(jié)省一半左右。

在漫水橋建設(shè)的過程中，在保證安全通行及行洪順暢的條件下，漫水橋的過洪能力計(jì)算尤為重要。山區(qū)很多的小流域或小溝道，沒有詳細(xì)的水文資料，本文針對這種情況，以陜西延安地區(qū)自然河道清水河漫水橋過洪能力計(jì)算進(jìn)行探討。

二、漫水橋過洪能力計(jì)算

1、漫水橋設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

新修漫水橋過洪能力計(jì)算，依據(jù)《陜西省農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》漫水橋過洪能力按通過五年一遇洪峰流量設(shè)計(jì)。 五年一遇洪水流量《延安地區(qū)實(shí)用水文手冊》暫沒有計(jì)算依據(jù)，可依據(jù)已計(jì)算得到十年一遇洪水流量推求五年一遇洪水流量。

1）十年一遇洪水計(jì)算

①十年一遇洪峰流量計(jì)算

在無水文資料的情況下，洪水計(jì)算可根據(jù)《延安地區(qū)實(shí)用水文手冊》中匯水面積相關(guān)法計(jì)算。計(jì)算公式如下：

QN= KN·Fn

式中：QN—重現(xiàn)期為N的設(shè)計(jì)洪峰流量（立方米/秒）；

F—設(shè)計(jì)流域面積（平方公里）；

KN、n—重現(xiàn)期為N的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)和指數(shù)。設(shè)計(jì)區(qū)域?qū)偾鹆隃羡症騾^(qū)，十年一遇洪水K=25、n=0.61。

經(jīng)計(jì)算，設(shè)計(jì)區(qū)域清水河十年一遇洪峰流量見下表：

②十年一遇洪水水深計(jì)算

項(xiàng)目區(qū)漫水橋處河道直順，河寬較為均勻，且工程涉及河道流量變化不大，十年一遇洪水水深計(jì)算可采用曼寧公式進(jìn)行。

計(jì)算公式：

式中：Q—流量，立方米/秒；

W—過水?dāng)嗝婷娣e，平方米；

C—謝才系數(shù)，C=R1/6/n；

i—河床縱比降；

R—水力半徑，米；

n—糙率。

十年一遇洪水水深用由河道參數(shù)用試算法進(jìn)行，試給定一個(gè)水深可計(jì)算出河道過水流量，當(dāng)流量十分接近十年一遇洪水流量且不超過時(shí)，給定的水深值則為設(shè)計(jì)水深。經(jīng)計(jì)算十年一遇水深見表-2。

2）五年一遇洪水計(jì)算見表-3

五年一遇洪水推求：

公式：Q20%=Q10%×K20%/K10%

式中：Q20%——五年一遇洪水流量（m3/s）；

Q10%——十年一遇洪水流量（m3/s），Q10%=149m3/s；

K20%——五年一遇洪水換算系數(shù)，由《小型水利手冊》查得K20%=0.35；

K10%——十年一遇洪水換算系數(shù)，由《小型水利手冊》查得

經(jīng)計(jì)算：五年一遇設(shè)計(jì)洪水流量為105m3/s，相應(yīng)水深為1.23m。

2、漫水橋過洪能力計(jì)算

漫水橋遇洪水時(shí)，洪水由涵管及橋面兩條路徑過洪。涵管過洪由倒虹計(jì)算公式進(jìn)行；橋面過洪由曼寧公式計(jì)算。相關(guān)公式見下：

公式一：h沿=10.3n2LQ2/d5.33

式中：h沿——涵管水頭損失（m）；

N——涵管糙率，砼管選用0.015；

D——涵管管徑（m）；

Q——過水流量m3/s；

L——涵管長度，即漫水橋?qū)挾龋╩）。

公式二： （同上文）

漫水橋壅水高度計(jì)算采用試算法進(jìn)行 ，試給一個(gè)橋面壅水水深，該水位（含橋高）與下游設(shè)計(jì)水深之差為涵管的沿程水頭損失，計(jì)算涵管過洪流量；橋上依據(jù)該水深用曼寧公式計(jì)算橋面過洪流量，兩泄洪流量相加與設(shè)計(jì)洪水流量比較，不相等時(shí)，再次試給橋面水深，計(jì)算過洪流量，當(dāng)過洪流量與設(shè)計(jì)洪水流量相等或最接近時(shí)，給定橋面水深即為漫水橋設(shè)計(jì)壅水高度。

經(jīng)試算：橋上洪水水深0.76m時(shí)，涵管可過洪39.17m3/s，橋面過洪66.04m3/s，相加過洪105.21m3/s，與設(shè)計(jì)洪水基本接近，橋上水深0.76加橋面距河床高度1.2m后水位1.96m即為橋前洪水壅高水位。

清水河河岸距河床高差均在2.0m以上，根據(jù)漫水橋“防沖不防淹”的特性，新修漫水橋滿足行洪要求。

三、結(jié)語

陜西山區(qū)惠民政策及新農(nóng)村建設(shè)大力推進(jìn)的情況下，交通橋涵工程的建設(shè)也越來越廣泛，因此，在建設(shè)的過程中應(yīng)根據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況，因地制宜，使所建的橋涵工程安全、經(jīng)濟(jì)、方便與百姓的生產(chǎn)生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]《陜西省農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（2005）

[2]《延安地區(qū)實(shí)用水文手冊》

[3]《小型水利手冊》