叶尔羌河流域水文分析与桥梁工程设置

曾凯进

1 叶尔羌河水文流域概况

1.1 水系概况

叶尔羌河为塔里木河流域一级支流。塔里木河流域位于新疆南部,在天山山脉和昆仑山山脉之间,东西长1 100 km,南北宽600 km,是世界上最大的内陆河流域,从最长的源流——叶尔羌河流域算起,到塔克拉玛干沙漠中的塔里木河尾闾——台特玛湖,全长2 400 km。塔里木盆地总面积105万km2,其中,沙漠面积37.04万km2。塔里木河流域中心为塔克拉玛干沙漠,向塔里木盆地内部倾斜至沙漠边缘的山前倾斜平原,分布着山地、绿洲、自然植被、荒漠等。塔里木河流域属典型的温带干旱大陆性气候,光热资源十分丰富,流域内干燥多风,日温差较大,降水稀少,蒸发强烈。

1.2 流域内水文特征

1)降水。沿线降水稀少,地区和时间分布差异较大。总的分布规律为:山区多,平原少,西部多,东部少,降水量随高度的增加而逐渐增加。降水量四季变化显著,降水多集中在春夏两季,约占全年降水的70%。2)洪水。由于昆仑山分布着大量的现代大陆冰川、永久性积雪和季节性积雪。故每年夏季,随着气温的升高,冰雪消融补给河流。消融型河流的最大特点是:水量季节变化大,全年80%以上的水量集中在汛期6月份～9月份。由于每次大的升温,必然伴随着消融型洪水的发生。因此,一般在7月中旬至8月上旬出现较强的洪峰。本地区的洪水成因主要有以下三种:a.冰雪消融型洪水。b.暴雨型洪水。c.暴雨—冰雪消融混合型洪水。区域内对铁路设计影响较大的大中河流的洪水类型主要为暴雨—冰雪消融混合型洪水。

2 叶尔羌河流域简介及工程概况

2.1 流域概况

叶尔羌河为塔里木河之正源,发源于喀拉昆仑山北坡,由主流克勒青河和塔什库尔干河、柯克亚河和乌鲁克河等支流组成,属融雪补给型河流。河流全长1 165 km,河流走向由南向北。在阿克苏地区的阿瓦提县与阿克苏河及和田河汇合后为塔里木河。在315国道叶尔羌河大桥上游47 km处设有喀群水文站,汇水面积48 100 km2。该河于1999年7月发生特大洪水,洪峰流量为6 500 m3/s。本次设计中采用百年洪峰流量为Q1/100=7 890 m3/s。叶尔羌河经喀群引水枢纽后分支出东岸总干渠与西岸总干渠。

线路自DK156至DK226走行于叶尔羌河灌区。

叶尔羌河流域与线路相关的主要河流及其支流(渠)有叶尔羌河、新流其渠、荒地渠、勿甫渠、孜勒恰克、提孜那甫河等。

2.2 叶尔羌河桥址地形地貌及工程措施

叶尔羌河特大桥桥址处地形较平坦,地势开阔,河道顺直,常流水。桥址范围内河床为卵石及碎石,水流有分叉,河心滩数量较多,面积小,河心滩上的沉淀物颗粒粗、植被稀少,河心滩随洪水经常改变,两岸无明显岸坎,整体走势为左低右高,线路与河道斜交约10°。在铁路桥桥址上游约840 m为G315国道,跨越此河时设24孔20 m简支梁,净高4.5 m,两桥台处上下游均设置人工导流堤,为混凝土结构。在铁路桥桥址上游460 m处高速公路在跨越叶尔羌河时,设计桥长为967 m。该桥尚未施工。

在本次叶尔羌河特大桥设计中,水文计算采用的主要数据为:设计流量为Q1/100=7 890 m3/s。设计水位为H1/100=1 245.21 m。附加水位累计考虑为3 m,其中包括淤积影响值1.5 m,桥下壅水、浪高、局部股流涌高等值合计1.0 m,安全值0.5 m。

铁路在跨越叶尔羌河时,采用桥梁孔跨式样为:32孔32 m简支梁桥,桥梁全长1 060.1 m。同时在两桥台处设置导流堤与上游460 m处的高速公路的桥台连接,以确保铁路的运营安全。

2.3 叶尔羌河支流(渠)桥址地形地貌及工程措施

1)新流其渠。新流其渠断面形式为梯形,底宽6 m,渠深2 m,流量6 m3/s,渠道土质为砂壤土,渠道防渗形式为混凝土板。桥址处地形平坦,地势开阔,交通便利。该渠为喀群渠首引出的众多大型灌溉工程之一的主要灌渠,桥址处渠呈 U形,顶宽25 m,渠深约2.5 m,渠形顺直。在桥址上游约2.3 km处 315国道跨越该渠时设1孔16 m小桥通过。在桥址上游约4.2 km处高速公路跨越该渠时设计桥梁长度为82 m。铁路在跨越该渠时采用桥梁孔跨式样为:3孔16 m梁桥,桥梁全长60.4 m。

2)荒地渠。荒地渠断面形式为梯形,底宽10 m,渠深 3 m,流量30 m3/s,渠道土质为砂壤土,渠道防渗形式为混凝土板。桥址处地形平坦,地势开阔,沟形弯曲,岸坎不规则,沟槽岸滩明显,碎石、卵石质沟床,沟内常年流水,宽约120 m,与线路斜交5°。在桥址上游约200 m处315国道跨越该渠时设2孔15 m桥通过。在桥址上游约4.3 km处高速公路跨越该渠时设计桥梁长度为67 m。铁路在跨越该渠时采用桥梁孔跨式样为:1孔24 m+2孔32 m+2孔24 m梁桥,桥梁全长151.95 m。

3)勿甫渠。勿甫渠断面形式为梯形,底宽14 m,渠深 2 m,流量40 m3/s,渠道土质为砂壤土,渠道防渗形式为混凝土板。桥址处地形高低起伏,地势开阔,干渠、支渠、毛渠众多。在桥址上游约400 m处为一调水闸,为其支渠供水。勿甫渠顶宽30 m,底宽10 m,渠深6.5 m,为土质渠,渠形顺直,两岸坎规整。在桥址下游约2.8 km处315国道跨越该渠时设1孔16 m小桥通过。在桥址上游约2.0 km处高速公路跨越该渠时设计桥梁长度为67 m。铁路在跨越该渠时采用桥梁孔跨式样为:1孔32 m+1孔24 m+1孔32 m+1孔24 m梁桥,桥梁全长126.00 m。

4)孜勒恰克。孜勒恰克为土质渠,设计流量36 m3/s。桥址处地形较平坦,地势开阔。桥址范围内大部分为旱地,线路先跨越G315国道,沥青路面,路面宽度 9 m,路基宽度 12 m。线路与315国道斜交约42°。后跨越孜勒恰克,河道弯曲,两岸坡平缓,常年流水,与线路基本正交;铁路桥址上游50 m为315国道公路桥兹力长克桥,3孔12 m梁,净空3.5 m,长约40 m;孜勒恰克在其上游约12km为勿甫干渠。在桥址上游约2.6km处高速公路跨越该沟时设计桥梁长度为55 m。铁路在跨越该河时采用桥梁孔跨式样为:4孔24 m+7孔32 m梁桥,桥梁全长346.41 m。

5)提孜那甫河。提孜那甫河为叶尔羌河的一大支流,发源于喀拉昆仑山北坡的阳吉峰,属融雪补给型河流。河流全长430 km,河流走向由南向北。流经克孜勒苏柯尔克孜自治州塔吉克自治县,喀什地区的叶城、泽普、莎车、麦盖提等县。在麦盖提县的阿拉格尔汇入叶尔羌河。在315国道上游约38 km处设有玉孜门勒克水文站,以上集水面积5 389 km2,河流长度335 km。该河于1999年8月发生特大洪水,洪峰流量为1 210 m3/s。根据《叶尔羌河流域提孜那甫河防洪规划》,该处百年洪峰流量为Q1%=1 470 m3/s。桥址处地形较平坦,地势开阔,河道弯曲,常流水。桥址范围内河床为卵石及碎石,两岸为土坎,高约2 m,较平整。线路与河道基本正交。上游约1 600 m为G315国道,跨越此河时设9孔16 m简支梁,净高4.0 m,两桥台处上下游均设置人工导流堤,为混凝土质。在铁路桥桥址上游150 m处高速公路在跨越提孜那甫河时,设计桥长为307 m。该桥尚未施工。

在本次提孜那甫河大桥设计中,水文计算采用的主要数据为:设计流量Q1%=1 470 m3/s。设计水位为H1/100=1 269.38 m。附加水位累计考虑为3 m,其中包括淤积影响值1.5 m,桥下壅水、浪高、局部股流涌高等值合计1.0 m,安全值0.5 m。

铁路在跨越提孜那甫河时,采用桥梁孔跨式样为:9孔32 m梁桥,桥梁全长309.25 m。同时在两桥台处设置导流堤与上游150 m处的高速公路的桥台连接,以确保铁路的运营安全。