河道管理范围内防洪评价中雍水分析计算

付卫东，翟啸鹏

(吉林省水文水资源局白山分局，吉林 白山 134300)

在河道管理范围内建设项目防洪评价中，对雍水分析计算的方法很多，应根据流域或所在地区河道的特点和具体情况，采用合适的计算方法。目前采用的计算方法分为数学模型法和经验公式法两大类。本文针对经验公式法中常用的几种计算方法进行探讨，并进行适应性分析。

1 基本公式

（1）《桥涵水文》公式

（2）《公路桥位勘测设计规范 （JTJ062-91）》中铁科院陆浩公式

式中 KN，KV—系数；Vg—平均流速，m/s。

式中KP—反映桥下流速随河床冲刷断面增大而减小的系数；Qg—冲刷前桥下净过水流量；A—河床粒径系数；d50用中值粒径或平均粒径代入，采用《防洪初设》地质颗分曲线取d50=50mm；p—冲刷系数，即一般冲刷完成后桥下净过水面积与冲刷之前净过水面积Wq之比

（3）《水力计算手册》中桥孔的水力计算公式

式中Q—设计流量；ω—桥孔总过水断面面积；△z0—上游雍高水头，其中△z为水位雍

0高值，为上游河道行进流速水头—流量系数，与桥孔进出口渐变段的形式和桥墩墩头（尾）的形状有关。

2 基本应用

2.1 概况

吉林省白山市八宝煤业改扩建工程是吉林省“十一五”发展规划的重点项目。该工程基础设施工程已经开工，拟建一、二号桥将作为区内连接浑江南北两岸的纽带，一号桥主要供矿区职工通行。

（1）基本情况

一号桥位于浑江干流八宝公路桥上游1+191（左岸桩号），桥纵轴线与左岸河堤交角90°。桥采用6孔20m简支连续箱梁桥，设计车速60km/h，设计安全等级Ⅱ级，防洪标准50年一遇。桥台为重力式，桥墩为圆柱排架式桥墩，迎水面投影宽1.30m。一号桥已基本建完。

（2）河道概况

浑江为鸭绿江最大支流，发源于长白山系龙岗山脉南麓，自东北流向西南，经白山市、通化市及辽宁桓仁，于浑江口屯注入鸭绿江，全长430km，流域面积15302km2。白山市境内河长68km，流域面积 1734.2km2。

浑江属山区性河流，三岔子以上两岸多高山、再生林，以下河谷逐渐开阔，河道弯曲，河槽宽浅、窄深变化无常，一般河宽60～120m，平均坡降0.45%，河床由砂卵（砾）石组成。一号桥区段两岸一级阶地地势平坦，多耕地。区段河道有一缓弯，河床宽40～80m，平均坡降0.315%，河床由砂卵（砾）石组成，下伏砂（砾）岩。多年来河道变化不大。

（3）气象、水文、泥沙特征

一号桥所在区域属中纬度西风带季风气候区，冬季严寒多雪，夏季炎热多雨，春秋气候适宜。多年平均气温4.7℃，多年平均降水量846.3mm，多年平均蒸发量629.5mm（E601蒸发皿）。

区域属山区性河流，坡面及河道比降大，汇流速度快。一年两汛：春汛和夏汛。春汛源于冰雪融化，夏汛主要为暴雨所致。主汛期内洪水暴涨暴落，峰高量大，次洪水过程为3d左右，多为单式峰。

区段多年侵蚀模数 100t/（km2·a）。

2.2 壅水计算

（1）工程阻水面积计算

根据实测断面资料和设计单位提供的一号桥施工图，计算各频率下桥墩、台阻水面积。桥墩轴线间距20m，可不考虑杂物堵塞等阻水面积。大桥轴线与江道流向呈90°，按垂直迎水平面计算断面面积。成果见表1。

表1 一号桥桥墩、台阻水面积要素表

（2）参数选取

根据桥梁规模、特性及自然条件，用前述的3种计算公式计算，参数分别选取：公式（1）中流速系数 α 取 1～1.2，桥墩形态系数 u取0.92；公式（2）中d50用中值粒径或平均粒径代入，采用《防洪初设》地质颗分曲线取d50=50mm；公式（3）中流量系数 μ 取 0.92。

（3）计算成果

广场1号桥壅水高度计算成果见表2。

表2 广场一号桥壅水高度计算成果表

（4）成果分析

上述3种方法计算的壅水值较接近，公式（3）考虑了桥墩形态局部损失影响因素；公式（1）、（2）均反映了建桥前后行洪断面流速变化影响，所不同的是公式（2）又考虑了冲刷断面变化影响，而公式（1）同时考虑了桥墩形态影响因素。综合分析，公式（1）所适用的条件因素符合本工程实际。

3 结语

在河道管理范围内进行建设项目防洪评价中，尽管对壅水计算的方法不尽统一，但应根据建设项目的工程结构形式、附近河流流速流态、河道边界等具体情况选取合适的公式和参数进行计算。计算时，至少应选取两种以上计算公式，并对公式计算结果进行比较、分析，最后选取适合于本评价的计算结果。