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防洪评价计算跨河桥梁工程

来源:   2021-06-09 17:22:58

摘要:1背景防洪影响分析主要包括以下的工作内容:通过桥梁项目建设区自然地理、社会经济及工程现状的认真分析,深入分析并确定流域河道堤防的水利规划。根据建设项目的情况、可能带来的影响、所在河段的水文泥沙特性、防洪...

1背景

防洪影响分析主要包括以下的工作内容:通过桥梁项目建设区自然地理、社会经济及工程现状的认真分析,深入分析并确定流域河道堤防的水利规划。根据建设项目的情况、可能带来的影响、所在河段的水文泥沙特性、防洪评价的主要任务,选取有代表性的水文系列进行工程实施后的冲刷与淤积计算。计算水文系列的选取要能反映冲刷和淤积的不利水、沙条件组合。根据建设项目的基本情况、所在河段的防洪任务与防洪要求、防洪工程与河道整治工程布局及其它国民经济设施的分布情况等,以及河道演变分析成果、防洪评价计算,对建设项目的防洪影响进行综合评价。

根据建设项目雍高和冲刷与淤积分析计算,分析工程对河道行洪安全的影响范围和程度。对施工方案占用河道过水断面的建设项目,还需根据施工设计方案及工期的安排,分析工程施工对河道泄洪能力的影响。结合工程的施工进度安排,合理分析不同时段的防洪要求。结合河道冲淤变化的计算,评价项目建设是否会影响河势的稳定;对工程施工临时建筑物可能影响河势稳定的建设项目,应根据有关计算,分析工程施工其对河势稳定的影响。根据调查及有关部门提供的资料,分析项目建设对第三人合法水事权益的影响。

2防洪评价计算

2.1资料选用和设计水位的计算方法

根据《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则(试行)》等规范的有关规定,在进行防洪评价编制时,所在河段有规划水文成果的,应依据流域规划。路线纵坡的确定、桥涵方案的选择必须要设计水位。计算的过程一般采用试算法或者绘制水位—流量关系曲线求得。当桥位断面与水文计算断面间的形态断面较规整,突变点不多,河段顺直,河底纵坡均一时,宜按水文断面的水位~流量关系曲线,以设计流量确定设计水位后,利用水面比降推算出桥位计算断面的设计水位。当桥位计算断面和水文计算断面上、下游有卡口、人工建筑物或断面形状和面积相差较大、河底纵坡有明显曲折时,宜采用水力学方法的试算法求算设计流量时的水面线,推求桥位断面的设计水位。

2.2壅水高度计算

大桥建成后,桥梁桥墩布置于渠槽内,阻水明显,使桥位附近渠段水位、流速发生变化,断面过水面积将会减少,从而造成桥梁上游洪水位一定的雍高。

2.3壅水曲线长度计算

壅水曲线长度近似估算式为:L=2△Z/I式中:I———计算河段天然河底比降△Z———桥前最大壅水高(m)

2.4冲刷与淤积分析

计算天然状态下,由于流域的来水、来沙及河床边界条件的不断变化,河床形态总是处在不断的冲淤变化过程中。但在相当长的一个时段内,冲淤量可以相互补偿,渠道处于一个相对的动力平衡状态。渠道上建桥后,破坏了原有的这种平衡状态,由于压缩水流,致使桥下流速增大,水流挟沙能力增强,在桥下产生冲刷。随着冲刷的发展,桥下河床加深,过水面积加大,流速逐渐下降,待桥下流速降低到河床质的容许不冲刷流速时,河道内达到新的输沙平衡状态,冲刷停止。桥墩墩台附近河床床面总的冲刷深度,应为河床演变、一般冲刷和局部冲刷深度的综合。

2.4.1一般冲刷计算根据地质资料,冲刷计算采用采用《公路桥位勘测设计规范》推荐的计算公式,冲止流速公式一般用于桥梁的一般冲刷计算,其基本假定是桥下河槽断面内任一垂线平均流速达到冲止流速时,此垂线处冲刷停止,至此,一般冲刷深度达到最大,可近似计算河道冲刷,公式形式如下:

2.4.2局部冲刷计算流向桥墩的水流受到桥墩的阻挡,水流的绕流使流线急剧弯曲,形成局部冲刷坑。冲刷过程中,坑底流速逐渐降低,坑底泥沙逐渐粗化,使水流的冲刷作用与床沙的抗冲作用趋于平衡,局部冲刷坑达到最深。计算采用《公路桥位勘测设计规范》推荐的河床桥墩局部冲刷公式。

3结语

防洪评价管理是一项复杂的系统工程,涉及多部门、多专业、多学科,情况复杂,许多问题仍需在今后的工作中不断总结和完善。关于分析计算是否需要采用模型分析,一些计算经验公式与实际的误差,数学模型与物理模型之间的误差等,以及哪种方法更实用和更符合实际,仍需大量的实践以进一步检验,需要在今后工作和工程实践中不断总结和分析。今后如有可能,在对大量工程实际观测资料分析的基础上,应对公式和模型实验结果进行验证分析,不断对计算方法和公式进行修正和改进,使之更符合实际要求。随着工程实践的不断深入,防洪评价计算方法和理论会更加成熟和更切合实际,从而使工程建设对防洪和水利管理的负面影响得到进一步减轻和降低,补救措施更加合理和符合实际,为我国的经济建设提供强大的技术支撑。