西坪至寺灣段高速公路淇河橋梁工程防洪分析

□李海峰□劉　立□萬貴生（安陽水文水資源勘測局；南陽水文水資源勘測局）

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西坪至寺灣段高速公路淇河橋梁工程防洪分析

□李海峰1□劉立2□萬貴生1
（1安陽水文水資源勘測局；2南陽水文水資源勘測局）

摘要：西坪至寺灣（豫鄂省界）段高速公路是國家重點建設項目，淇河橋梁工程全線共交叉跨越淇河8次，設計跨河大橋8座。文章應用淇河西坪水文站實測水文資料，用水文比擬法，分析計算了淇河跨河8座橋梁工程設計洪水，并對跨河8座大橋設計洪水進行了合理性分析。

關鍵詞：淇河橋梁；洪水；合理分析

1　項目概況

西坪至寺灣（豫鄂省界）段高速公路是高速公路網建設規劃“七縱、十九橫”中的“第七縱”，即侯馬至十堰高速公路的重要組成部分。該高速公路北南向從西坪鎮至寺灣鎮，基本與G209和淇河并行，分別在西峽縣操場村（操場淇河大橋）、瓦屋店村（瓦房店淇河大橋）和淅川縣王河村（王河淇河大橋）、上莊村（上莊淇河大橋）、高莊村（高莊淇河大橋）、西南穿（余家河村淇河大橋）、崖屋村（崖屋淇河大橋）、尚臺村（尚臺淇河大橋）附近跨越淇河。橋梁設計長度在277.20-881.20 m之間，單孔跨度有20、25、30、40、50，90 m等幾種。設計洪水標準均為百年一遇。各橋梁除瓦屋店大橋外均與主河道正交，瓦屋店大橋與河道交角50°。

淇河為丹江支流，發源于三門峽盧氏花園寺西河南蘆氏縣與陜西分界處，在寺灣注入丹江，河道干流長度160 km，流域面積1501 km2。淇河在南陽市境內較大的支流有峽河、黑漆河等，其中峽河流域面積201 km2，河流長度36 km。流域內沒有大中型水利工程，局部有小型徑流式引水電站。

2　洪水水文分析計算

2.1基本水文資料

淇河上有西坪水文站，控制河道長94 km，流域面積911 km2。水文站水位資料連續，至2009年有59年連續資料，1958-1985年有連續流量測驗項目，1986年后停測流量，1995-2004年有整編推算流量資料，2007年有實測洪水資料，資料較可靠，作為代表斷面。

《河南省洪水調查資料》整編成果中，調查到西坪水文站附近1898年、1919年洪水，洪峰流量分別為5860、4350 m3/s，成果可靠。1979年和2007年大洪水實測洪峰流量分別為3830 m3/s 和3870 m3/s，根據當年分析1979年和2007年洪水為一個量級約50 a一遇。

2.2代表斷面設計洪水計算

依據《水利水電工程設計洪水計算規范》中的規定，西坪水文站可以采用頻率分析法計算設計洪水。頻率計算中的洪峰流量，由每年最大值組成。頻率曲線的線型一般采用皮爾遜III型。

根據掌握的資料本次分析計算1898年洪水考證期N= 112年，1919年洪水重現期為91 a，1979年、2007年洪水為實測洪水，重現期為50 a。

頻率計算中的洪峰流量和不同時段的洪量系列，由每年最大值組成。

在n項連續洪水系列中，按大小順序排位的第m項洪水的經驗頻率Pm，可采用下列數學期望公式計算：

在調查考證期N年中有特大洪水a個，其中有1個發生在n項連序系列內，這類不連序洪水系列中各項洪水的經驗頻率可采用下列數學期望公式計算：

a）a個特大洪水的經驗頻率為：

b）n-1個連續洪水的經驗頻率為：

或

頻率曲線的線型一般采用皮爾遜III型。

頻率曲線的統計參數采用均值X、變差系數Cv和偏態系數Cs表示。統計參數的估計可采用矩法或其它參數估計法初步估算統計參數，而后采用適線法調整初步估算的統計參數。當采用經驗適線法時，應盡可能擬合全部點據，擬合不好時可側重考慮較可靠的大洪水點據。代表斷面西坪水文站設計洪峰流量成果見表1。

表1　西坪水文站設計洪峰流量成果表　（單位：m/s）

2.3設計洪水分析計算方法

淇河高速大橋交叉斷面以上控制流域面積932～1480 km2，西坪水文站控制流域面積911 km2，占淇河全流域的60.70%；西坪站至各交叉斷面區間內沒有大中型調蓄水利工程，同時根據歷史調查資料分析，丹江水系在大洪水年流域上下游、各支流水文氣象特性一致性較好，根據《公路工程水文勘測設計規范》關于設計洪水計算的規定，當計算斷面的匯水面積與水文站的匯水面積之差小于水文站匯水面積的20%，≤1000 km2，匯水區的暴雨分布較均勻，區間無分洪、滯洪時，可按下式將水文站的實測最大洪水流量轉換為計算斷面的洪水流量。

式中：Q1、F1—水文計算斷面的洪水流量（m3/s）和匯水面積（km2）；Q2、F2—水文站的實測最大洪水流量（m3/s）和匯水面積（km2）；n1—面積指數，根據流域特點本次計算取0.70。

2.4各斷面設計洪峰流量

工程各交叉斷面設計洪峰流量根據面積比公式計算。各斷面設計洪水成果見表2。

3　設計洪水合理性分析

3.1計算設計洪水成果與項目工程初設成果比較

本次計算設計流量成果與項目工程初設成果的差別，同一斷面最大流量差2168 m3/s，最小相差1278 m3/s，項目初設成果與本次評價計算成果相比偏小27.50%～33.70%。其中尚臺斷面差別最大，達到33.70%，操場斷面相差最小，但也達27.50%。初步設計中操場淇河斷面百年一遇設計流量3372 m3/s，比西坪水文站1979、2007年實測流量還要小，明顯不合理。本次評價設計洪水計算考慮了歷史調查洪水的影響，較準確地排定了西坪水文站1979、2007年實測大洪水流量在系列資料中的位次，頻率分析成果比較可靠。

3.2計算設計洪水方法合理性

評價設計流量計算使用方法符合《公路工程水文勘測設計規范》的規定，并經對丹江水系歷史洪水調查資料和實測大水年資料分析，丹江水系在大水年具有高度的全流域同步性，比如1898年7月10日、1919年7月10日洪水流域內米坪、西坪、西峽站均發生了同級別大洪水。因此依托西坪水文站實測和實際調查洪水資料，經頻率分析和集水面積修正計算的項目各斷面設計洪水成果可信度較高。3

表2　西坪-寺灣高速淇河各斷面設計洪峰流量成果表（單位：m3/s）

（責任編輯：左英勇）

中圖分類號：TV872

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）04-0048-02

收稿日期：2016-01-22