渾河動漫橋防洪評價計算與分析

門 亮

（遼寧省葠窩水庫管理局，遼寧遼陽111000）

渾河動漫橋防洪評價計算與分析

門 亮

（遼寧省葠窩水庫管理局，遼寧遼陽111000）

本文結合渾河動漫橋所在位置，確定計算范圍與條件，采用河道一維恒定流對建橋前后壅水高度及影響范圍進行計算。根據計算結果，分析了50年一遇、100年一遇標準洪水時，建橋后水位最大壅高值、橋前水位、影響范圍以及左右岸堤防布設，最后綜合分析建橋對沈陽城市防洪影響評價。

防洪計算；橋梁雍水；一維數學模型；評價分析

沈陽市渾河動漫橋工程位于沈陽市區東南部，沈陽鳥島風景區的上游，北起沈通線交叉口，南至濱堤路交叉口，是連通渾南、渾北的又一個新通道。依據沈陽市城市總體規劃，路線總體呈南北走向，平面線形平順。擬建動漫橋為中承式飄帶形提籃拱橋，全橋總長885m，下游距東陵橋約5.5km，上游距高坎橋約3.3km。工程建成后，城市基礎設施更加完善，渾河南北兩岸的溝通更加方便，城市環境及城市形象將極大提高，對調整城市產業結構、吸引內外商的投資及加快渾南新區的發展具有重要意義。

本文采用河道一維恒定流對規劃條件下建橋前后壅水高度及影響范圍進行計算，最后綜合評價建橋對防洪可能造成的影響。

1 計算范圍

計算范圍從下伯官壩下游至干河子壩上游斷面，計算范圍內河道全長5.26km；布置河道計算橫斷面10條，斷面布置見圖1。

圖5 .1 水力計算斷面布置圖

2 計算條件

2.1 計算頻率及流量

擬建動漫橋工程設計防洪標準為100年一遇，根據渾河沈陽城市防洪規劃研究成果，渾河干流左岸下伯官壩至干河子壩段，防洪標準為50年一遇，堤防工程的級別為2級，規劃修建堤防。右岸七間房段防洪標準50年，以東高公路為行洪邊界，護岸為主，由于地勢較高，規劃不建堤防。因此水力計算選取P=2%、P=1%頻率洪水進行計算。

沈陽市渾河動漫橋工程位于撫順站與沈陽站之間，根據工程位置、撫～沈區間水系分布及洪水來源情況，動漫橋工程設計洪水計算的控制斷面選定在小沙河入匯口。沈撫區間面積僅1256km2，當流域發生較大洪水時，降雨都會籠罩全部區間范圍。根據最大組合流量與集水面積間的線性關系推求渾河干流小沙河口處組合流量，以此作為渾河動漫橋工程水力計算洪水組合流量，不同頻率洪水洪峰流量見表1。

表1 渾河動漫橋工程水力計算洪水組合成果表

2.2 起點水位

動漫橋水力計算起點水位，采用干河子壩設計條件下的壩上斷面相應流量對應的水位見表2。

表2 干河子壩水位流量關系表

根據水位流量關系，推求計算頻率P=2%、P=1%時流量對應的水位，作為水力計算起始水位，成果見表3。

表3 動漫橋工程水力計算起點水位成果表

2.3 河道糙率

渾河沈陽段河道橫斷面為復式河槽，其糙率按主槽、左灘、右灘分別選定。渾河沈陽段規劃修編中主槽糙率值采用0.026～0.035。經綜合分析，計算主槽糙率值采用0.029～0.032，與修編報告中該段主槽糙率基本一致。灘地糙率值采用0.075～0.08，與修編報告中糙率值一致。計算選定糙率見表4。

表4 渾河動漫橋工程水力計算主要斷面糙率選定表

3 一維數學模型

水面線采用能量方程式進行計算，河道范圍內橋梁壅水計算采用以下公式。

（1）河道水面線采用恒定非均勻流公式推算，基本方程式為：

式中，ΔZ—上下游水位差；

L—上下游流心距；

V上—上游斷面平均流速；

V下—下游斷面平均流速；

（2）橋梁壅水計算

公路橋壅水高度計算公式：

式中，ΔZ—橋前最大壅水高度，m；

VOM—天然狀態下平均流速，m/s，

QOM—天然狀態下橋下通過的設計流量，m3/s；

ωOM—橋下過水面積，m2；

VM—橋下平均流速，

QP—設計流量，m3/s；

ωJ—橋下凈過水面積，m2；

KP—考慮沖刷引入的流速折減系數，取KP=1；

KN—定床壅水系數；＞2.78時，取KN=1.50。

4 結果與分析

各頻率水面線及橋壅水值計算結果見表5，水力計算水面線見圖2。

圖2 水力計算水面線圖

發生50年一遇、100年一遇標準洪水時，橋前水位最大壅高值分別為0.04m、0.05m，橋前水位分別為55.61m、55.91m。受橋墩壅水影響，動漫橋上游至下伯官壩下均產生壅水，影響范圍3.93km。

動漫橋橋址右岸設防標準50年，且地勢較高，規劃不建堤防，地面高程均在57.2m以上，建橋后100年一遇水位55.91m，對右岸防洪基本無影響；動漫橋橋址左岸規劃修建50年一遇標準防洪堤防，規劃堤頂標高58.56m，較100年一遇水位55.91m高2.65m，滿足防洪要求。

表5 計算水位及壅高值結果

5 綜合評價

5.1 與現有水利規劃的關系及影響

渾河干流右岸煙臺村至渾北壩段，防洪標準為50年一遇，左岸下伯官攔河壩至干河子壩段，規劃防洪標準也為50年一遇。擬建的動漫橋工程位于干河子壩至煙臺村區間，設計標準為100年一遇，其標準高于本河段防洪標準，建橋不會改變水利規劃的實施。

5.2 對行洪安全的影響

根據規劃條件下水力計算結果，50年一遇洪水水位壅高0.04m，橋前水位為55.61m；100年一遇洪水水位壅高0.05m，橋前水位為55.91m。動漫橋橋址處右岸防洪標準為50年一遇，地勢較高，以東高公路為行洪邊界，規劃不建堤防，橋址處地面高程57.2m。左岸現狀無堤，橋址處灘地高程55.00m，規劃修建50年一遇標準堤防，橋址處堤頂高程58.56m。建橋后橋址至下伯官壩下河道均產生壅水，最大壅水0.06m。由于兩岸均有較大的安全超高值，建橋不會影響該河段的防洪安全。

5.3 對河勢穩定的影響

建橋后，由于橋墩的影響，橋址處流速增大，會引起局部沖刷，可能會引起局部河段發生一定的調整，但河道內的沖淤變化仍以自然演變為主，對該河段未來的演變趨勢和河勢穩定不會產生大的影響。

5.4 對河段通行的影響

左側旅游路附近橋梁設計梁底高程61.1m，與灘地之間凈空約5.7m，滿足灘地旅游路最小凈空高度4.5m要求。動漫橋主槽梁底較通航最高水位53.1m高11.2m，滿足內河通航標準中凈高8m的要求。

6 結語

本文采用水力計算的方法，開展了渾河動漫橋防洪評價計算與分析，計算結果符合實際情況，可作為建橋后兩岸堤防建設的依據。若通過物理模型試驗進一步進行驗證，對計算分析結果更加客觀、可靠。同時建橋后對現有水利規劃實施、河床演變和河勢的發展、河道通航及旅游路通行等進行了防洪綜合影響評價。分析方法與成果可為開展類似工作及河道管理部門提供一定的依據和參考。

［1］吳兵.淮河入海水道橋梁工程防洪影響評價的難點與對策［J］.水利規劃與設計，2013（08）：8-10，28.

［2］張軍，于得萬.石油管道穿越河渠工程的防洪影響分析［J］.水利規劃與設計，2013（10）：20-22，38.

［3］熊繼斌，李江波，石昊，等.三維數學模型在跨河工程防洪評價中的應用［J］.水利規劃與設計，2013（10）：23-27.

［4］鄧顯羽，李文楓.HEC-RAC模型在密江特大橋防洪評價中的應用［J］.南水北調與水利科技，2012，10（01）：139-141.

［5］吳持恭.水力學［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［6］楊菊香.洪安澗河鐵路特大橋防洪評價分析［J］.水科學與工程技術，2014（06）：55-57.

［7］李煒.水力計算手冊（第二版）［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［8］趙春林.太中銀鐵路汾河柳灣橋防洪評價分析［J］.山西水利，2010（04）：29-30.

［9］王麗霞.西成鐵路澇河對角岔鋼橋防洪評價探析［J］.陜西水利，2016（02）：51-52.

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1008-1305（2017）01-0150-03

DO I:10.3969/j.issn.1008-1305.2017.01.045

2016-05-10

門 亮（1987年—），男，助理工程師。