漫水橋過洪能力計算探討

【摘要】本文針對陜西山區跨河修建公路橋投資有限的情況下，為解決跨河交通的問題，即經濟又施工簡便的漫水橋建設，在山區農村越來越普遍。在保證安全通行及行洪順暢的條件下，漫水橋的過洪能力計算尤為重要，本文就漫水橋的過洪能力計算進行探討。

【關鍵詞】漫水橋；過洪流量

我國幅員遼闊，在山區丘陵地帶，梁峁溝道縱橫交錯，陜西多數農村遍布于沿河的川道，近幾年來，國家政府在不斷的改善農村生產生活條件，但對于非常落后的山區公路橋涵的建設投資相對匱乏。當地群眾為滿足生產生活的需要，漫水橋的建設，在農村尤為普遍。

一、漫水橋在山區被廣泛應用的原因

山區多數自然河道常年徑流量較小，沒有船只通航、河道上不流放木排、洪水時僅有樹葉雜草體積小的漂流物，可滿足漫水橋對河道的要求。另外一般的公路橋是不允許洪水從橋面上漫過的，所以橋面必須高出設計洪水位以上，但漫水橋允許洪水從橋面上漫過去，漫水橋可以在橋面上排泄洪水，還可以在漫水橋兩端的滿水路上排泄洪水，因此漫水橋本身的長度可以大大縮短，橋的高度也可以降低，這樣工程造價就比修一般的橋節省一半左右。

在漫水橋建設的過程中，在保證安全通行及行洪順暢的條件下，漫水橋的過洪能力計算尤為重要。山區很多的小流域或小溝道，沒有詳細的水文資料，本文針對這種情況，以陜西延安地區自然河道清水河漫水橋過洪能力計算進行探討。

二、漫水橋過洪能力計算

1、漫水橋設計洪水計算

新修漫水橋過洪能力計算，依據《陜西省農村公路技術標準》漫水橋過洪能力按通過五年一遇洪峰流量設計。 五年一遇洪水流量《延安地區實用水文手冊》暫沒有計算依據，可依據已計算得到十年一遇洪水流量推求五年一遇洪水流量。

1）十年一遇洪水計算

①十年一遇洪峰流量計算

在無水文資料的情況下，洪水計算可根據《延安地區實用水文手冊》中匯水面積相關法計算。計算公式如下：

QN= KN·Fn

式中：QN—重現期為N的設計洪峰流量（立方米/秒）；

F—設計流域面積（平方公里）；

KN、n—重現期為N的經驗參數和指數。設計區域屬丘陵溝壑Ⅱ區，十年一遇洪水K=25、n=0.61。

經計算，設計區域清水河十年一遇洪峰流量見下表：

②十年一遇洪水水深計算

項目區漫水橋處河道直順，河寬較為均勻，且工程涉及河道流量變化不大，十年一遇洪水水深計算可采用曼寧公式進行。

計算公式：

式中：Q—流量，立方米/秒；

W—過水斷面面積，平方米；

C—謝才系數，C=R1/6/n；

i—河床縱比降；

R—水力半徑，米；

n—糙率。

十年一遇洪水水深用由河道參數用試算法進行，試給定一個水深可計算出河道過水流量，當流量十分接近十年一遇洪水流量且不超過時，給定的水深值則為設計水深。經計算十年一遇水深見表-2。

2）五年一遇洪水計算見表-3

五年一遇洪水推求：

公式：Q20%=Q10%×K20%/K10%

式中：Q20%——五年一遇洪水流量（m3/s）；

Q10%——十年一遇洪水流量（m3/s），Q10%=149m3/s；

K20%——五年一遇洪水換算系數，由《小型水利手冊》查得K20%=0.35；

K10%——十年一遇洪水換算系數，由《小型水利手冊》查得

經計算：五年一遇設計洪水流量為105m3/s，相應水深為1.23m。

2、漫水橋過洪能力計算

漫水橋遇洪水時，洪水由涵管及橋面兩條路徑過洪。涵管過洪由倒虹計算公式進行；橋面過洪由曼寧公式計算。相關公式見下：

公式一：h沿=10.3n2LQ2/d5.33

式中：h沿——涵管水頭損失（m）；

N——涵管糙率，砼管選用0.015；

D——涵管管徑（m）；

Q——過水流量m3/s；

L——涵管長度，即漫水橋寬度（m）。

公式二： （同上文）

漫水橋壅水高度計算采用試算法進行 ，試給一個橋面壅水水深，該水位（含橋高）與下游設計水深之差為涵管的沿程水頭損失，計算涵管過洪流量；橋上依據該水深用曼寧公式計算橋面過洪流量，兩泄洪流量相加與設計洪水流量比較，不相等時，再次試給橋面水深，計算過洪流量，當過洪流量與設計洪水流量相等或最接近時，給定橋面水深即為漫水橋設計壅水高度。

經試算：橋上洪水水深0.76m時，涵管可過洪39.17m3/s，橋面過洪66.04m3/s，相加過洪105.21m3/s，與設計洪水基本接近，橋上水深0.76加橋面距河床高度1.2m后水位1.96m即為橋前洪水壅高水位。

清水河河岸距河床高差均在2.0m以上，根據漫水橋“防沖不防淹”的特性，新修漫水橋滿足行洪要求。

三、結語

陜西山區惠民政策及新農村建設大力推進的情況下，交通橋涵工程的建設也越來越廣泛，因此，在建設的過程中應根據地區的實際情況，因地制宜，使所建的橋涵工程安全、經濟、方便與百姓的生產生活。

參考文獻：

[1]《陜西省農村公路技術標準》（2005）

[2]《延安地區實用水文手冊》

[3]《小型水利手冊》