古學水電站2#渣場交通橋行洪論證分析

頓 江

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

古學水電站位于四川省甘孜藏族自治州得榮縣境內(nèi)，金沙江左岸一級支流定曲河中下游，是定曲河干流鄉(xiāng)城段、得榮段梯級開發(fā)規(guī)劃的第八級，也是定曲河干流梯級開發(fā)的最下游一級。電站正常蓄水位2270.00m，死水位2269.00m，總庫容26.84萬m3，調(diào)節(jié)庫容4.88萬m3，電站裝機2臺，總裝機容量90MW。電站由首部樞紐工程、左岸引水系統(tǒng)、岸邊式地面廠房等建筑物組成。

引水隧洞的洞渣需要車輛運輸至2#渣場，而2#渣場與施工現(xiàn)場之間相隔一條定曲河，需新建渣場交通橋連通2#渣場與施工現(xiàn)場的交通。經(jīng)過比選論證，2#渣場交通橋采用貝雷橋。貝雷橋是世界上應用最廣泛的橋梁之一，具有結(jié)構(gòu)簡單、運輸方便、安裝快捷、易分解等特點。

渣場交通橋(貝雷橋)位于定曲河的下游段，主要功能是連接出渣道路和渣場道路。定曲河上游堆積有大量的垃圾，當汛期來臨時，洪水會把大量的垃圾、樹枝樹干、動物尸體等雜物沖到渣場交通橋，容易造成洪水水位超高，并且垃圾漂浮于洪水面容易堵塞渣場交通橋，所以需要對渣場交通橋進行行洪論證。

渣場交通橋長度20.2m，寬度2車寬約7m，橋面高程約2180.00m。

2 交通橋行洪論證分析

2.1 計算行洪截面積

根據(jù)2#渣場交通橋的實際地形，右岸的排架寬度是3.5m，左岸的排架寬度是4.0m。

2#渣場交通橋在施工過程中，為了防止汛期洪水的沖刷，在橋臺設(shè)置了鋼筋石籠，當貝雷橋架設(shè)完畢后，開始河道的疏浚工作。反鏟行使在右岸，可以開挖到0+11m的位置，開挖后再到左岸，最遠可以開挖到0+11m附近，開挖深度參照行洪斷面資料，以上深度不得欠挖。

(1)當洪水位于2203.58m高程時，過流面積是54.3 m2；

(2)當洪水位于2207.20m高程時，過流面積是140.7m2；

(3)當洪水位于2208.10m高程時，過流面積是157.6m2。

2.2 流量計算

2.2.1 流量計算公式

流量=流速×過流面積×時間，如果不考慮時間，則流量=流速×過流面積，即Q=Aν(Q為流量，A為過流面積，ν為流速)，古學水電站廠房10年一遇的洪水相應流量為634 m3/s，流速為4.6m/s進行計算。

2.2.2 計算結(jié)果

(1)洪水位在2203.58m高程時Q=Aν=54.3×4.6=249.78m3/s；

(2)洪水位在2207.20m高程時Q=Aν=132.7×4.6=647.22m3/s；

(3)洪水位在2208.10m高程時Q=Aν=157.6×4.6=724.96m3/s。

以上計算是參照過流斷面圖計算，河道的疏浚不得欠挖；以上未計算當河面束窄以后，流速會增加，過流量較快等因素；以上未計算當汛期過流時，河流對雨水的集水面積及局部沖溝流入河流而增加的流量。

2.3 修橋前該處水位與流量的推算

2.3.1 橋梁修前渣場橋梁水位流量計算方法

(1)未建橋時，枯水期大壩水位實測高程2263.80m，2#渣場橋?qū)崪y高程2203.30m。大壩至2#渣場交通橋的長度可從電子版施工總平面圖中測量，長度為5665.00m，根據(jù)以上資料，計算出定曲河該段的坡度為10.67‰。

(2)根據(jù)招標文件提供的壩址水位流量關(guān)系表，參照以上資料，在壩址相同流量條件下，2#渣場橋址未修橋水位高程計算如表1。

表1 未修橋時壩址水位流量與2#渣場橋址水位流量關(guān)系

(3)得鄉(xiāng)公路2#渣場橋段實測標高2207.20m，2#渣場橋橋墩距得鄉(xiāng)公路7.5m，計算縱坡12.00%。如果橋面再次抬高，重型車輛無法上橋，故橋面標高為2208.10m。

2.3.2 推算結(jié)論

(1)2012年6月4日，我部實測大壩水位高程2263.97m，2#渣場橋址水位高程2203.53m，中南研究院水文站提供的水情預報流量49.1m3/s。以上分析表明，計算結(jié)果與實測相符，計算方法和結(jié)果正確。

(2)經(jīng)以上計算，該河最大行洪能力為625m3/s，得鄉(xiāng)公路防洪能力基本為10年一遇。

2.4 修橋后該處流量與水位關(guān)系的推算

橋梁修建后流量與水位關(guān)系的計算方法：

(1)根據(jù)2#渣場交通橋斷面圖，計算洪水達到一定水位時流速與流量的關(guān)系。

(2)根據(jù)曼寧公式計算流速和流量：

式中：v——速度；

k——轉(zhuǎn)換常數(shù)，國際單位制中值為1；

n——曼寧系數(shù)，根據(jù)河道現(xiàn)場實際確定。2#渣場交通橋底部是砂礫石，兩側(cè)墻是混凝土，砂礫石過流面的曼寧系數(shù)一般為n=0.03～0.035，混凝土過流面的曼寧系數(shù)一般為n=0.013～0.015，綜合考慮曼寧系數(shù)取值n=0.02；

Rh——水力半徑，是流體截面積與濕周長的比值，濕周長指流體與固壁接觸的周長，不包括與空氣接觸的周長部分；

S——明渠坡度，根據(jù)實測取S=10.67‰。

(3)根據(jù)上式，2#渣場交通橋建成后，水位、流量與流速關(guān)系計算如表2。

表2 修橋后2#渣場橋址水位流量關(guān)系

2.5 推算結(jié)論

(1)根據(jù)以上計算結(jié)果，當流量q=518.85m3/s時，對得鄉(xiāng)公路及2#渣場交通橋段運行無影響；當流量達到10年一遇，即q=634m3/s時，洪水將到達得鄉(xiāng)公路并通過路面和橋面。

(2)根據(jù)2#渣場橋建成前后的計算數(shù)據(jù)對比(由于橋建成后阻力系數(shù)減小，流速增大)，2#渣場橋?qū)拥佬泻槟芰Φ挠绊戄^小。

(3)2#渣場橋施工期間，要與防汛部門密切配合，按照既定的施工方案進行施工，及時拆除和清理施工現(xiàn)場，以利于2#渣場橋順利泄洪定曲河。

3 采取的技術(shù)措施

(1)2#渣場交通橋架設(shè)完畢后，對橋下游河道疏浚，保證水流平順。

(2)2#渣場交通橋在洪水來臨之際，項目部安排人員值班，確保交通橋和得鄉(xiāng)公路的人員及車輛安全。

(3)定曲河汛期發(fā)生10年一遇及其以上洪水時，2#渣場交通橋會攔截水面漂浮的樹枝、木材等雜物，項目部安排人員清除其雜物，減少洪水對2#渣場交通橋的阻力，保障洪水順利通過。

(4)如果定曲河發(fā)生10年一遇及以上的洪水，項目施工部應立即組織人員和機械設(shè)備在2#渣場交通橋上游得鄉(xiāng)公路的臨河側(cè)，用編織袋加高，讓得鄉(xiāng)公路的人員及車輛順利通過。

(5)如果定曲河發(fā)生10年一遇及以上的洪水，項目施工部應在2#渣場交通橋右岸用反鏟挖開八字墻，作為明渠泄洪，保障2#渣場交通橋和得鄉(xiāng)公路人員及車輛安全。

4 結(jié)語

經(jīng)論證后，渣場交通橋的建造對河流的防洪沒有影響。根據(jù)防洪導航標準，對橋梁位置進行水文分析計算，設(shè)計水位計算，回水和沖刷分析表明，在設(shè)計洪水條件下安全可靠。