葉爾羌河流域水文分析與橋梁工程設置

曾凱進

1 葉爾羌河水文流域概況

1.1 水系概況

葉爾羌河為塔里木河流域一級支流。塔里木河流域位于新疆南部,在天山山脈和昆侖山山脈之間,東西長1 100 km,南北寬600 km,是世界上最大的內陸河流域,從最長的源流——葉爾羌河流域算起,到塔克拉瑪干沙漠中的塔里木河尾閭——臺特瑪湖,全長2 400 km。塔里木盆地總面積105萬km2,其中,沙漠面積37.04萬km2。塔里木河流域中心為塔克拉瑪干沙漠,向塔里木盆地內部傾斜至沙漠邊緣的山前傾斜平原,分布著山地、綠洲、自然植被、荒漠等。塔里木河流域屬典型的溫帶干旱大陸性氣候,光熱資源十分豐富,流域內干燥多風,日溫差較大,降水稀少,蒸發強烈。

1.2 流域內水文特征

1)降水。沿線降水稀少,地區和時間分布差異較大。總的分布規律為:山區多,平原少,西部多,東部少,降水量隨高度的增加而逐漸增加。降水量四季變化顯著,降水多集中在春夏兩季,約占全年降水的70%。2)洪水。由于昆侖山分布著大量的現代大陸冰川、永久性積雪和季節性積雪。故每年夏季,隨著氣溫的升高,冰雪消融補給河流。消融型河流的最大特點是:水量季節變化大,全年80%以上的水量集中在汛期6月份～9月份。由于每次大的升溫,必然伴隨著消融型洪水的發生。因此,一般在7月中旬至8月上旬出現較強的洪峰。本地區的洪水成因主要有以下三種:a.冰雪消融型洪水。b.暴雨型洪水。c.暴雨—冰雪消融混合型洪水。區域內對鐵路設計影響較大的大中河流的洪水類型主要為暴雨—冰雪消融混合型洪水。

2 葉爾羌河流域簡介及工程概況

2.1 流域概況

葉爾羌河為塔里木河之正源,發源于喀拉昆侖山北坡,由主流克勒青河和塔什庫爾干河、柯克亞河和烏魯克河等支流組成,屬融雪補給型河流。河流全長1 165 km,河流走向由南向北。在阿克蘇地區的阿瓦提縣與阿克蘇河及和田河匯合后為塔里木河。在315國道葉爾羌河大橋上游47 km處設有喀群水文站,匯水面積48 100 km2。該河于1999年7月發生特大洪水,洪峰流量為6 500 m3/s。本次設計中采用百年洪峰流量為Q1/100=7 890 m3/s。葉爾羌河經喀群引水樞紐后分支出東岸總干渠與西岸總干渠。

線路自DK156至DK226走行于葉爾羌河灌區。

葉爾羌河流域與線路相關的主要河流及其支流(渠)有葉爾羌河、新流其渠、荒地渠、勿甫渠、孜勒恰克、提孜那甫河等。

2.2 葉爾羌河橋址地形地貌及工程措施

葉爾羌河特大橋橋址處地形較平坦,地勢開闊,河道順直,常流水。橋址范圍內河床為卵石及碎石,水流有分叉,河心灘數量較多,面積小,河心灘上的沉淀物顆粒粗、植被稀少,河心灘隨洪水經常改變,兩岸無明顯岸坎,整體走勢為左低右高,線路與河道斜交約10°。在鐵路橋橋址上游約840 m為G315國道,跨越此河時設24孔20 m簡支梁,凈高4.5 m,兩橋臺處上下游均設置人工導流堤,為混凝土結構。在鐵路橋橋址上游460 m處高速公路在跨越葉爾羌河時,設計橋長為967 m。該橋尚未施工。

在本次葉爾羌河特大橋設計中,水文計算采用的主要數據為:設計流量為Q1/100=7 890 m3/s。設計水位為H1/100=1 245.21 m。附加水位累計考慮為3 m,其中包括淤積影響值1.5 m,橋下壅水、浪高、局部股流涌高等值合計1.0 m,安全值0.5 m。

鐵路在跨越葉爾羌河時,采用橋梁孔跨式樣為:32孔32 m簡支梁橋,橋梁全長1 060.1 m。同時在兩橋臺處設置導流堤與上游460 m處的高速公路的橋臺連接,以確保鐵路的運營安全。

2.3 葉爾羌河支流(渠)橋址地形地貌及工程措施

1)新流其渠。新流其渠斷面形式為梯形,底寬6 m,渠深2 m,流量6 m3/s,渠道土質為砂壤土,渠道防滲形式為混凝土板。橋址處地形平坦,地勢開闊,交通便利。該渠為喀群渠首引出的眾多大型灌溉工程之一的主要灌渠,橋址處渠呈 U形,頂寬25 m,渠深約2.5 m,渠形順直。在橋址上游約2.3 km處 315國道跨越該渠時設1孔16 m小橋通過。在橋址上游約4.2 km處高速公路跨越該渠時設計橋梁長度為82 m。鐵路在跨越該渠時采用橋梁孔跨式樣為:3孔16 m梁橋,橋梁全長60.4 m。

2)荒地渠。荒地渠斷面形式為梯形,底寬10 m,渠深 3 m,流量30 m3/s,渠道土質為砂壤土,渠道防滲形式為混凝土板。橋址處地形平坦,地勢開闊,溝形彎曲,岸坎不規則,溝槽岸灘明顯,碎石、卵石質溝床,溝內常年流水,寬約120 m,與線路斜交5°。在橋址上游約200 m處315國道跨越該渠時設2孔15 m橋通過。在橋址上游約4.3 km處高速公路跨越該渠時設計橋梁長度為67 m。鐵路在跨越該渠時采用橋梁孔跨式樣為:1孔24 m+2孔32 m+2孔24 m梁橋,橋梁全長151.95 m。

3)勿甫渠。勿甫渠斷面形式為梯形,底寬14 m,渠深 2 m,流量40 m3/s,渠道土質為砂壤土,渠道防滲形式為混凝土板。橋址處地形高低起伏,地勢開闊,干渠、支渠、毛渠眾多。在橋址上游約400 m處為一調水閘,為其支渠供水。勿甫渠頂寬30 m,底寬10 m,渠深6.5 m,為土質渠,渠形順直,兩岸坎規整。在橋址下游約2.8 km處315國道跨越該渠時設1孔16 m小橋通過。在橋址上游約2.0 km處高速公路跨越該渠時設計橋梁長度為67 m。鐵路在跨越該渠時采用橋梁孔跨式樣為:1孔32 m+1孔24 m+1孔32 m+1孔24 m梁橋,橋梁全長126.00 m。

4)孜勒恰克。孜勒恰克為土質渠,設計流量36 m3/s。橋址處地形較平坦,地勢開闊。橋址范圍內大部分為旱地,線路先跨越G315國道,瀝青路面,路面寬度 9 m,路基寬度 12 m。線路與315國道斜交約42°。后跨越孜勒恰克,河道彎曲,兩岸坡平緩,常年流水,與線路基本正交;鐵路橋址上游50 m為315國道公路橋茲力長克橋,3孔12 m梁,凈空3.5 m,長約40 m;孜勒恰克在其上游約12km為勿甫干渠。在橋址上游約2.6km處高速公路跨越該溝時設計橋梁長度為55 m。鐵路在跨越該河時采用橋梁孔跨式樣為:4孔24 m+7孔32 m梁橋,橋梁全長346.41 m。

5)提孜那甫河。提孜那甫河為葉爾羌河的一大支流,發源于喀拉昆侖山北坡的陽吉峰,屬融雪補給型河流。河流全長430 km,河流走向由南向北。流經克孜勒蘇柯爾克孜自治州塔吉克自治縣,喀什地區的葉城、澤普、莎車、麥蓋提等縣。在麥蓋提縣的阿拉格爾匯入葉爾羌河。在315國道上游約38 km處設有玉孜門勒克水文站,以上集水面積5 389 km2,河流長度335 km。該河于1999年8月發生特大洪水,洪峰流量為1 210 m3/s。根據《葉爾羌河流域提孜那甫河防洪規劃》,該處百年洪峰流量為Q1%=1 470 m3/s。橋址處地形較平坦,地勢開闊,河道彎曲,常流水。橋址范圍內河床為卵石及碎石,兩岸為土坎,高約2 m,較平整。線路與河道基本正交。上游約1 600 m為G315國道,跨越此河時設9孔16 m簡支梁,凈高4.0 m,兩橋臺處上下游均設置人工導流堤,為混凝土質。在鐵路橋橋址上游150 m處高速公路在跨越提孜那甫河時,設計橋長為307 m。該橋尚未施工。

在本次提孜那甫河大橋設計中,水文計算采用的主要數據為:設計流量Q1%=1 470 m3/s。設計水位為H1/100=1 269.38 m。附加水位累計考慮為3 m,其中包括淤積影響值1.5 m,橋下壅水、浪高、局部股流涌高等值合計1.0 m,安全值0.5 m。

鐵路在跨越提孜那甫河時,采用橋梁孔跨式樣為:9孔32 m梁橋,橋梁全長309.25 m。同時在兩橋臺處設置導流堤與上游150 m處的高速公路的橋臺連接,以確保鐵路的運營安全。