公路養護應關注環境變化對橋涵水文的影響

沈艷紅（漳州市先行交通建設有限公司）

公路養護應關注環境變化對橋涵水文的影響

沈艷紅
（漳州市先行交通建設有限公司）

人為改變地理環境，勢必改變流域水文和匯水洪峰流量，威脅原有公路橋涵安全。僅憑結構完好率不足以評價橋涵防毀能力。公路養護應將橋涵匯水流域環境變化對橋涵水文的影響納入路況調查范圍，盡可能提早發現潛在危險，以便采取對應措施，預防橋涵水毀。

公路養護；橋涵水文；防毀措施

1　前言

我國改革開放以來，基礎建設全面鋪開。公路交通的便捷條件促進了原有公路沿線兩側土地功能的自動置換。基礎建設改變地形地貌，破壞地理環境，流域水文隨之變化，原有公路橋涵的匯水洪峰流量跟隨變化，威脅橋涵安全。公路養護部門應服從經濟建設的需要，相應擴大養護職能，將土地使用功能的置換過程造成橋涵匯水流域地理環境變化，改變橋涵水文狀況的程度納入路況調查范圍，預警潛在危險，對應采取預防措施，避免橋涵水毀。

2　影響小流域洪峰流量的主要因素

確保小橋涵在設計洪峰流量沖擊下不致水毀，是公路養護部門的主要職責之一。小流域洪峰流量的形成與大中河流流域洪峰流量的形成是不相同的。小流域的洪峰流量比較突出地或靈敏地反映于各單項因素的影響。核定小橋涵洪峰流量，一般是從小流域洪峰流量的形成入手，重點分析產流與匯流兩個方面的影響。

影響產流的主要因素：①暴雨強度，與地理氣候條件相關；②暴雨在流域地面上的損失。影響暴雨損失的因素是多種多樣的。它們包括流域地形地貌、土質、土壤、植被，以及地理氣候等因素。植被對降水的攔蓄，農田塘壩對徑流的攔截和地表水下滲與蒸發等因素，均造成暴雨的損失，對洪峰流量的形成產生重大影響。流域的植被與土壤或其他自然條件，可能在相隔很近的兩個流域上截然不同，而造成它們徑流強度的明顯差別。如暴雨落在透水性很強的砂土地面上，往往不會產生水流；而在不透水的石質地面上，則會出現強度很大的水流。

影響小流域匯流的主要因素，包括流域的地形特征與地貌特征，流域的面積和形狀等幾何特征，河槽與山坡流程的坡度與長度，以及與糙率有關的特征參數。如果暴雨特征為某一定值，洪峰流量的形成就取決于地面自然地理條件，首先是暴雨在流域地面上的損失。扣除損失后的凈雨，在重力作用下發生流動，形成徑流。徑流集合為匯流。

我們把雨量與暴雨損失結合起來作為產流條件，其余與匯流有關的流域自然地理因素并為匯流條件，這樣凈雨與流域匯流運動兩個方面就是洪峰流量形成的主要矛盾。對小流域洪峰的形成而言，暴雨損失與洪峰流量此消彼長。

3　核定小流域暴雨洪峰流量的主要技術參數

核定小流域洪峰流量的推算方法有好多種。在實際工作中，小流域的洪峰流量計算多采用推理公式或經驗公式。本文采用原交通部科學研究院制定的徑流簡化公式：

Qp=ψ0（h-z）3/2F4/5β·γ·δ

式中：

Qp——頻率為P的洪峰流量（m3/s）；

h——徑流厚度，與流域的地理區位、土壤類別、匯流時間和流域面積大小相關；

z——植被或洼地攔蓄滯留的徑流厚度（mm），與地面特征（指植被類型、植物疏密、林木的郁閉度、耕地類型、泥沼阻塞等）相關；

F——流域面積（km2），即流域的分水線和出口斷面（即橋位或涵位）所包圍的面積，或稱集水面積，與流域的開合類型有關；

β——洪水傳播影響洪峰流量的折減系數，與流域面積重心至橋位（涵位）的距離、流域的幾何特征（羽狀或扇狀）和地形特征（平地、丘陵、山地、山嶺）相關；

γ——流域內降雨不均勻影響洪峰流量的折減系數，與匯流時間、流域的長度或寬度，以及流域的氣候等因素相關；

ψ0——地貌系數，與流域地形、主河溝平均坡度和流域面積相關；

δ——湖泊或小水庫調節作用影響洪峰流量的折減系數，與流域內湖塘水庫所控制的匯水面積與流域集水面積的分布比例相關。

4　小流域地理環境變化影響洪峰流量，危及原有橋涵安全

小流域地理環境的變化改變了橋涵水文狀況，可能導致洪峰流量超出小橋涵設計排洪能力，威脅橋涵安全。公路養護部門應在調查登記路況、檢查橋涵結構完好率的同時，一并調查記錄小橋涵流域地理環境改變程度，分析橋涵水文因應變化，核定小橋涵服役狀態。調查登記的主要內容，應包括與計算小流域洪峰流量有關、與核定計算參數相關的各項要素，重點調查記錄以下幾個方面的變化情況：

（1）流域面積（F）變化。改變流域面積的主要成因：①土地開發變遷流域周界，直接擴大或縮小流域匯水面積；②水利溝渠攔截切割流域面積，溢洪口調撥匯水流量，間接改變流域面積；④新修公路或鐵路，邊溝截水調撥匯水流量，間接改變流域面積；

（2）流域地形地貌變化。主要成因：①土地開發削丘填壑，填池筑路，或改變地面坡度和坡面傾向；或改變流域開合類型和徑流匯水流向；或改變主河溝平均坡度，延長或縮短匯流時間，影響匯流過程；或改變湖塘水庫面積的分布比例；②農田基本建設平丘并畝，修造梯田，挖渠筑埂，改變徑流匯水過程；綜合上述，即改變地貌系數（ψ0）和洪峰流量折減系數（δ）；

（3）流域植被變化。改變流域植被的因素較多，主要有土地開發鏟除植被，剝土露石，護坡砌石，硬化地面；開礦采石，堆積礦渣覆蓋植被，填塞天然溝；開墾土地亂砍濫伐；過度放牧導致荒漠化，或其他破壞生態環境的活動造成水土流失，致使石漠化；還有森林火災、山體滑坡和泥石流等自然災害，也是影響流域植被變化的主要因素。植被劣化削弱地表攔蓄徑流的作用，即改變攔蓄徑流厚度（z），降低暴雨損失，加大徑流厚度（h）。

公路養護部門觀察調查小橋涵匯水流域水文狀況變化的目的，是為確保小橋涵正常服役。當觀察調查發現小橋涵流域地理環境變化對橋涵安全造成嚴重威脅時，應分析具體成因，分清人為因素或自然因素。對人為因素造成的影響，公路養護部門有權追究肇事法人的責任，有義務協調相關部門采取應對措施，解除威脅。

[1]小流域暴雨徑流研究組.小流域暴雨洪峰流量計算.北京：科學出版社，1978，3.

[2]邱大洪.工程水文學.北京：人民交通出版社，1999，5.

[3]葉鎮國.水力學及橋涵水文.北京：人民交通出版社，1995，2.

U442

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1673-0038（2015）06-0159-02

2015-1-20

沈艷紅，女，中級工程師，大專，主要從事路橋施工方面的工作。