浑河动漫桥防洪评价计算与分析

门 亮

（辽宁省葠窝水库管理局，辽宁辽阳111000）

浑河动漫桥防洪评价计算与分析

门 亮

（辽宁省葠窝水库管理局，辽宁辽阳111000）

本文结合浑河动漫桥所在位置，确定计算范围与条件，采用河道一维恒定流对建桥前后壅水高度及影响范围进行计算。根据计算结果，分析了50年一遇、100年一遇标准洪水时，建桥后水位最大壅高值、桥前水位、影响范围以及左右岸堤防布设，最后综合分析建桥对沈阳城市防洪影响评价。

防洪计算；桥梁雍水；一维数学模型；评价分析

沈阳市浑河动漫桥工程位于沈阳市区东南部，沈阳鸟岛风景区的上游，北起沈通线交叉口，南至滨堤路交叉口，是连通浑南、浑北的又一个新通道。依据沈阳市城市总体规划，路线总体呈南北走向，平面线形平顺。拟建动漫桥为中承式飘带形提篮拱桥，全桥总长885m，下游距东陵桥约5.5km，上游距高坎桥约3.3km。工程建成后，城市基础设施更加完善，浑河南北两岸的沟通更加方便，城市环境及城市形象将极大提高，对调整城市产业结构、吸引内外商的投资及加快浑南新区的发展具有重要意义。

本文采用河道一维恒定流对规划条件下建桥前后壅水高度及影响范围进行计算，最后综合评价建桥对防洪可能造成的影响。

1 计算范围

计算范围从下伯官坝下游至干河子坝上游断面，计算范围内河道全长5.26km；布置河道计算横断面10条，断面布置见图1。

图5 .1 水力计算断面布置图

2 计算条件

2.1 计算频率及流量

拟建动漫桥工程设计防洪标准为100年一遇，根据浑河沈阳城市防洪规划研究成果，浑河干流左岸下伯官坝至干河子坝段，防洪标准为50年一遇，堤防工程的级别为2级，规划修建堤防。右岸七间房段防洪标准50年，以东高公路为行洪边界，护岸为主，由于地势较高，规划不建堤防。因此水力计算选取P=2%、P=1%频率洪水进行计算。

沈阳市浑河动漫桥工程位于抚顺站与沈阳站之间，根据工程位置、抚～沈区间水系分布及洪水来源情况，动漫桥工程设计洪水计算的控制断面选定在小沙河入汇口。沈抚区间面积仅1256km2，当流域发生较大洪水时，降雨都会笼罩全部区间范围。根据最大组合流量与集水面积间的线性关系推求浑河干流小沙河口处组合流量，以此作为浑河动漫桥工程水力计算洪水组合流量，不同频率洪水洪峰流量见表1。

表1 浑河动漫桥工程水力计算洪水组合成果表

2.2 起点水位

动漫桥水力计算起点水位，采用干河子坝设计条件下的坝上断面相应流量对应的水位见表2。

表2 干河子坝水位流量关系表

根据水位流量关系，推求计算频率P=2%、P=1%时流量对应的水位，作为水力计算起始水位，成果见表3。

表3 动漫桥工程水力计算起点水位成果表

2.3 河道糙率

浑河沈阳段河道横断面为复式河槽，其糙率按主槽、左滩、右滩分别选定。浑河沈阳段规划修编中主槽糙率值采用0.026～0.035。经综合分析，计算主槽糙率值采用0.029～0.032，与修编报告中该段主槽糙率基本一致。滩地糙率值采用0.075～0.08，与修编报告中糙率值一致。计算选定糙率见表4。

表4 浑河动漫桥工程水力计算主要断面糙率选定表

3 一维数学模型

水面线采用能量方程式进行计算，河道范围内桥梁壅水计算采用以下公式。

（1）河道水面线采用恒定非均匀流公式推算，基本方程式为：

式中，ΔZ—上下游水位差；

L—上下游流心距；

V上—上游断面平均流速；

V下—下游断面平均流速；

（2）桥梁壅水计算

公路桥壅水高度计算公式：

式中，ΔZ—桥前最大壅水高度，m；

VOM—天然状态下平均流速，m/s，

QOM—天然状态下桥下通过的设计流量，m3/s；

ωOM—桥下过水面积，m2；

VM—桥下平均流速，

QP—设计流量，m3/s；

ωJ—桥下净过水面积，m2；

KP—考虑冲刷引入的流速折减系数，取KP=1；

KN—定床壅水系数；＞2.78时，取KN=1.50。

4 结果与分析

各频率水面线及桥壅水值计算结果见表5，水力计算水面线见图2。

图2 水力计算水面线图

发生50年一遇、100年一遇标准洪水时，桥前水位最大壅高值分别为0.04m、0.05m，桥前水位分别为55.61m、55.91m。受桥墩壅水影响，动漫桥上游至下伯官坝下均产生壅水，影响范围3.93km。

动漫桥桥址右岸设防标准50年，且地势较高，规划不建堤防，地面高程均在57.2m以上，建桥后100年一遇水位55.91m，对右岸防洪基本无影响；动漫桥桥址左岸规划修建50年一遇标准防洪堤防，规划堤顶标高58.56m，较100年一遇水位55.91m高2.65m，满足防洪要求。

表5 计算水位及壅高值结果

5 综合评价

5.1 与现有水利规划的关系及影响

浑河干流右岸烟台村至浑北坝段，防洪标准为50年一遇，左岸下伯官拦河坝至干河子坝段，规划防洪标准也为50年一遇。拟建的动漫桥工程位于干河子坝至烟台村区间，设计标准为100年一遇，其标准高于本河段防洪标准，建桥不会改变水利规划的实施。

5.2 对行洪安全的影响

根据规划条件下水力计算结果，50年一遇洪水水位壅高0.04m，桥前水位为55.61m；100年一遇洪水水位壅高0.05m，桥前水位为55.91m。动漫桥桥址处右岸防洪标准为50年一遇，地势较高，以东高公路为行洪边界，规划不建堤防，桥址处地面高程57.2m。左岸现状无堤，桥址处滩地高程55.00m，规划修建50年一遇标准堤防，桥址处堤顶高程58.56m。建桥后桥址至下伯官坝下河道均产生壅水，最大壅水0.06m。由于两岸均有较大的安全超高值，建桥不会影响该河段的防洪安全。

5.3 对河势稳定的影响

建桥后，由于桥墩的影响，桥址处流速增大，会引起局部冲刷，可能会引起局部河段发生一定的调整，但河道内的冲淤变化仍以自然演变为主，对该河段未来的演变趋势和河势稳定不会产生大的影响。

5.4 对河段通行的影响

左侧旅游路附近桥梁设计梁底高程61.1m，与滩地之间净空约5.7m，满足滩地旅游路最小净空高度4.5m要求。动漫桥主槽梁底较通航最高水位53.1m高11.2m，满足内河通航标准中净高8m的要求。

6 结语

本文采用水力计算的方法，开展了浑河动漫桥防洪评价计算与分析，计算结果符合实际情况，可作为建桥后两岸堤防建设的依据。若通过物理模型试验进一步进行验证，对计算分析结果更加客观、可靠。同时建桥后对现有水利规划实施、河床演变和河势的发展、河道通航及旅游路通行等进行了防洪综合影响评价。分析方法与成果可为开展类似工作及河道管理部门提供一定的依据和参考。

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TV122

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1008-1305（2017）01-0150-03

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

2016-05-10

门 亮（1987年—），男，助理工程师。