某一大桥的水文水利计算

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简介： 本工程为一跨河交通桥工程，是座大桥，桥梁的洪水计算至关重要，关系重大，应按百年一遇洪水设计。
关键字：大桥 水文水利计算

　　根据《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)及《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004) 规定，确定采用设计防洪标准一百年一遇，设计防潮标准一百年一遇。

　　考虑下游海潮顶托及崮河汇流对拟建傅疃河跨河交通桥工程的泄洪影响，百年一遇设计洪水。傅疃河跨河交通桥工程处区间流域面积(不含日照、马陵水库控制流域面积，下同)470.4km2，平均干流比降0.0019m/m；其中崮河总流域面积159.7km2，平均干流比降0.00225m/m。傅疃河干流上游日照水库，控制流域面积548km2，平均干流比降0.00246m/m，溢洪道有闸控制泄洪，根据山东省水利勘测设计院编《日照市日照水库除险加固工程初步设计报告》中调洪演算原则，遇一百年一遇洪水时，控制泄量为2570m3/s。由于本工程设计标准为一百年一遇，所以本次计算日照水库不再进行调洪演算，直接取用上述泄量。彭家河支流上游马陵水库，控制流域面积48km2，平均干流比降0.005m/m，溢洪道有闸控制泄洪，遇一百年一遇洪水时，控制泄量为826m3/s。

　　本次计算采用实测暴雨资料瞬时单位线法推求设计洪水流量过程。

　　傅疃河流域地形为山丘区，山高坡陡，洪水暴涨暴落，洪峰持续时间短，洪水多由最大24小时暴雨形成。如采用三日暴雨，经计算，前两日洪水不影响最大洪峰流量结果，故设计雨期选用24小时暴雨。

　　降雨计算：由日照市水文水资源监测局提供该流域内的日照水库雨量站1959~1997年实测暴雨资料统计参数。流域内多年平均最大24小时降雨量H24=122.5mm，变差系数CV=0.60。采用CS=3.5CV，查皮尔逊Ⅲ型曲线得二十年一遇的模比系数KP，求得遇一百年一遇洪水设计点雨量，再由点面雨量关系换算系数求得设计面雨量。计算结果见表5－1。

表5-1　点面雨量计算表

P(%)

KP

点雨量(mm)

1

3．20

392

363

348．9

　　设计净雨计算：采用降雨~径流关系推求。利用《山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法》中提供的泰沂山南区P+Pa~R关系曲线，求得设计净雨量。其中，P为面雨量，Pa为前期影响雨量。推求得百年一遇设计净雨，见表5-2。设计雨型选用《计算办法》中泰沂山南北区二小时雨型，设计净雨时程分配见表5-3。

表5-2　净雨量计算表

P(%)

净雨量(mm)

崮河流域

交通桥工程处干流区间

332.5

310.0

表5-3　净雨时程分配成果表

时段Δt(2h)12345678910

11

12

合计

1.5

0.3

1.9

1.4

2.4

13.2

22.0

37.7

9.2

7.2

3.2

100

0

4.99

1.00

12.97

12.97

9.64

45.6

70.49

114.71

28.26

21.28

10.64

332.5

0

4．62

7．13

12.09

18.29

12.09

43.09

61.07

96.10

26.35

19.22

9.92

310.0

　　设计洪水流量过程推求：由计算参数M1，求得瞬时单位线。根据设计净雨和瞬时单位线，推求得二十年一遇设计洪水过程线。

　　经计算，瞬时单位线参数M1见表5-4。

表5-4　瞬时单位线参数M1表

P(%)

M1

崮河流域

交通桥工程处干流区间

1

2.87

3.80

　　设计洪水流量过程线计算成果见表5-5、表5-6。

表5-5　崮河设计洪水过程

时段Δt(2h)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

流量Q(m3/s)

1.60

30.8

65.6

108

237

258

439

993

1670

1800

时段Δt(2h)

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

流量Q(m3/s)

942

523

246

65.7

14.9

3.84

1.95

1.65

1.60

1.60

表5-6　傅疃河跨河交通桥工程处干流区间设计洪水过程线线

时段Δt(2h)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

流量Q(m_3/s)

3.11

43.5

104

181

380

474

750

1600

2800

3340

时段Δt(2h)

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

流量Q(m3/s)

2310

1380

726

291

95.9

29.0

9.87

4.61

3.44

3.18

　　根据区间来水情况，考虑日照水库和马陵水库泄洪影响，

　　并适当考虑错峰影响，计算傅疃河跨河交通桥工程处最大洪峰流量，即为设计洪峰流量。成果见表5-7。

表5-7　设计洪水特征值成果表

位置

汇流时段

马陵水库泄量（m3/s）

日照水库泄量（m3/s）

崮河流域来水（m3/s）

区间来水（m3/s）

合计流量（m3/s）

崮河流域

干流区间

跨河交通桥工程处

8

8

826

2570

1670

2800

7870

9

9

826

2570

1800

3340

8540

10

10

826

2570

942

2310

6650

11

11

826

2570

523

1380

5300

　　由表5-７可知，傅疃河跨河交通桥工程百年一遇设计洪峰流量为8540m3/s。

　　选用石臼港海洋站提供的1968～2000年实测历年最高潮位(见表5-8)，组成长系列资料进行分析。根据《堤防工程设计规范》规定，采用极值Ⅰ型(也称耿贝尔型)曲线适线，进行潮位频率分析计算，成果见表5-9。

表5-8　石臼港海洋站历年最高潮位及发生时间表

年·月·日

潮位(m)

年·月·日

潮位(m)

年·月·日

潮位(m)

1968.7.11

2.28

1979.10.7

2.43

1990.8.21

2.78

1969.7.31

2.47

1980.8.28

2.49

1991.6.10

2.57

1970.9.17

2.65

1981.9.1

2.88

1992.8.31

2.97

1971.9.6

2.59

1982.7.23

2.54

1993.9.17

2.57

1972.7.27

2.52

1983.9.9

2.62

1994.6.26

2.64

1973.9.1

2.56

1984.7.31

2.63

1995.7.13

2.50

1974.8.19

2.78

1985.8.20

2.96

1996.8.1

2.66

1975.8.9

2.63

1986.6.23

2.42

1997.8.20

3.08

1976.7.1

2.69

1987.8.11

2.54

1998.7.25

2.62

1977.9.12

2.54

1988.7.30

2.63

1999.5.18

2.73

1978.9.18

2.66

1989.9.17

2.83

2000.8.31

3.02

多年平均

2.65

表5-9　石臼港海洋站长系列年最高潮位重现期成果表

实测年限

计算公式

统计参数

重现期（年）

均值(m)

均方差S

1000

500

200

100

50

20

10

5

1968~2000

耿贝尔曲线

2.65

0.18

3.67

3.56

3.41

3.30

3.19

3.04

2.92

2.82

　　由表5-9可知，百年一遇设计潮位为3.30m。

　　经计算，傅疃河入海口由泄洪引起的断面水位远高于百年一遇设计潮位(3.30m)，故潮位对河道泄洪不产生影响，按明渠计算坝址段河道行洪水深。根据河道现状，傅疃河跨河交通桥工程附近河段，河道断面为复式断面，推得河道百年一遇行洪水位（黄海56高程）7.90m。

　　根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60—2004)桥下净空高度的规定，确定桥梁梁底的高程为8.45m（黄海56高程）