昌黎縣北環(huán)道路汀泗澗水庫溢洪道橋防洪影響分析

徐伯達

【摘要】昌黎縣北環(huán)路道路工程設計范圍是仙臺路口至華夏路口段，其中跨汀泗澗水庫溢洪道橋為預應力混凝土空心板橋。因該橋位于汀泗澗水庫溢洪道，對水庫泄洪可能造成一定的影響，本次通過計算分析給予評價，并依照研究分析的結果采取不同的處理措施，解決來存在的隱患，以保證下游人民群眾的生命財產安全。

【關鍵詞】梁底高程 水庫 溢洪道 影響

1概況

昌黎縣北環(huán)路道路工程設計范圍是仙臺路口至華夏路口段，路線從仙臺路開始，沿縣城北部山區(qū)的沖積扇，經姚家溝、汀泗澗水庫，最后到達華夏路，總長3076m。道路等級為城市主干路Ⅰ級。

昌黎縣北環(huán)路工程中段共設4座橋梁，其中跨汀泗澗水庫溢洪道橋為2×16m預應力混凝土空心板橋。橋梁均采用3幅布置，中幅橫向布置為0.5m（防撞護欄）+23m（機動車道） +0.5（防撞護欄）m，邊幅橫向布置為2.5m（人行道）+7m（非機動車道） +0.5（防撞護欄）m。

橋臺采用樁接蓋梁結構。中幅橋蓋梁為1.6m（寬）×1.0m（高）×23.9m（長）矩形截面，基礎采用單排6根直徑1.5m鉆孔灌注樁。邊幅橋梁為1.6m（寬）×1.0m（高）×10.5m（長）矩形截面，基礎采用單排2根直徑1.5m鉆孔灌注樁。

2設計洪水分析

由于流域內缺乏實測洪水資料，其橋址以上設計洪水采用暴雨途徑間接推算，經分析采用前述的《秦皇島市水文手冊》中的推理公式和鐵一院等單位的坡面匯流方法進行分析計算。其中中3號橋跨越汀泗澗水庫的溢洪道，考慮到水庫的泄洪問題，本次對該水庫進行了調洪計算，推求水庫在不同標準情況溢洪道的最大泄洪量。

（1）流域面積等特征參數量算

由暴雨途經計算設計洪水時，需要量算其流域面積、主溝道長度和主溝道坡度等流域特征參數，本次以1965年由中國人民解放軍總參謀部測繪局測繪的1/2.5萬地形圖為依據，結合公路設計部門提供的1：1000地形圖進行量算。通過量算。

（2）設計暴雨

由暴雨途徑計算設計洪水，首先要確定10分鐘、30分鐘、60分鐘三個時段的設計暴雨，鑒于流域內無雨量站，沒有實測暴雨資料，不能滿足計算設計洪水的要求，因此，本次通過查算《秦皇島市水文手冊》確定各流域的不同時段的暴雨特征值。

（3）設計洪峰流量計算

根據流域特征值、設計暴雨參數、流域位置以及所處分區(qū)等資料，采用前述的推理公式法和坡面匯流法計算橋址以上100年、50年和20年一遇洪峰流量。

本次設計洪水計算采用暴雨途徑推求。由于流域面積較小（4條溝均不大于1km2），故采用《秦皇島市水文手冊》中的推理公式法和坡面匯流方法進行計算。

該兩種方法均適合本地區(qū)小流域面積的計算，出于偏安全考慮，采用坡面匯流法計算成果。此外，考慮該橋作為汀泗澗水庫的溢洪道，其洪水包括水庫泄洪和區(qū)間匯入洪水，上表中僅為區(qū)間匯入洪峰成果，還應計算水庫下泄的洪水。

（4）水庫調洪計算

①基本情況

汀泗澗水庫總庫容14.7萬m3，屬小（2）型水庫。水庫匯流面積1km2，灌溉面積350畝。水庫大壩為均質土壩，壩頂高程34.5m，最大壩高9.5m。溢洪道為開敞式無閘門溢洪道，底高程32.5m，底寬13m。

②泄流曲線

③入庫洪水

根據流域特征值、設計暴雨參數、流域位置以及所處分區(qū)等資料，采用前述的推理公式法和坡面匯流法計算水庫100年、50年和20年一遇的入庫洪峰流量。

出于偏安全考慮，采用坡面匯流法計算成果。

④洪水調度運用原則

水庫僅有一處開敞式溢洪道，當水庫水位超過溢洪道堰頂高程時，水庫通過溢洪道自行泄洪。溢洪道堰頂高程32.5m，底寬13m。

⑤調洪結果及分析

水庫調洪按照無閘溢洪道進行計算。

由調洪結果可以看出，100年一遇的洪水條件下，溢洪道的最大泄流量為29.2 m3/s，最高水位33.76m，現狀水庫壩頂高程34.5m。

100年一遇的洪水條件下水庫大壩的最大波浪爬高R=0.57m；最大風壅水面高度e=0.002m；水庫屬于5級建筑，安全加高A=0.3m；最高洪水位Hw=33.76m。由上述可計算出100年一遇的洪水條件下水庫大壩壩頂的安全高程為34.632m。現狀水庫壩頂高程34.5m，低于壩頂的安全高程為34.632m，大壩為均質土壩不允許越浪，所以該水庫防洪標準不足100年一遇。

（5）考慮水庫調洪

洪水主要來自溢洪道及水庫以西的區(qū)間匯流，考慮最危險情況為水庫溢洪和區(qū)間洪水流量均達到最大，為安全起見按不同重現期水庫最大出流量與區(qū)間洪水洪峰相疊加。

洪水位、沖刷及壅水分析：

（1）洪水位

橋址斷面洪水水位推算根據實測溝道橫斷面，按設計100年一遇洪水，主槽糙率均為0.03。通過計算得到橋址100年一遇水位30.78m。

（2）沖刷分析計算

根據擬建道路有關地質勘查資料，由于溝道由多層成分不同的土組成，因此根據有關文獻，采用逐層計算方法。橋下溝底土層為黃黏土，平均粒徑0.05mm，一般沖刷采用的是《鐵路橋渡勘測設計規(guī)范》中推薦的64-1公式，局部沖刷采用1998年國家技術監(jiān)督局和中華人民共和國建設部聯合發(fā)布實施的《堤防設計規(guī)范》（GB50286-98）中推薦的局部沖刷深度計算公式計算。橋址處洪水對溝道主槽沖刷深度1.5m。

（3）壅水分析計算

根據橋梁設計，按前述技術途徑中有關計算方法分析計算修建橋梁后各橋不同壅水高度及壅水長度。橋址處的壅水高度為0.11m，壅水長度為5m。

（4）波浪高度分析計算

汛期多年平均最大風速為17m/s，風向為ENE，計算橋下浪高為0.17m。

3影響分析

由于橋墩縮窄溝道過水斷面，將造成橋梁上游水位壅高。根據前述分析計算結果，擬建橋梁同組橋墩的布設與溝道水流方向基本平行，對溝道總體流勢不會產生大的影響，當行洪流量達到100年一遇時，擬建橋梁上游水位壅高及壅水長度均不大，對溝道行洪影響不大。

橋址處溝道為汀泗澗水庫的溢洪道，原溢洪道底寬13m，橋址處溢洪道底高程30.83m，經計算百年洪水水庫溢洪道最大溢洪洪峰29.2m3/s的情況下在橋址處的溢洪道內水深為0.65m。工程后以后，對溢洪道進行擴挖，橋址處的溢洪道底寬23m，百年洪水設計水深0.55m。可見導流后未增加溢洪道水深，對水庫的泄洪基本沒有影響。

4結論與建議

由于汀泗澗水庫的防洪標準不足100年，當遭遇100年一遇的洪水時水庫大壩有潰壩危險，所以擬建道路在水庫壩后的路段防洪標準不足100年一遇。水庫進行除險加固后，水庫的防洪標準將達到200年一遇，則該路段的防洪標準將滿足100年一遇。

橋梁長度大于溝道寬度，設計梁底高程大于允許最小梁底高程；橋墩中心連線與水流方向基本平行。從橋梁布置、橋梁長度、梁底高程、橋墩布設等方面分析，橋梁建設對溝道行洪影響較小。