某跨河桥梁防洪水文分析计算及设计洪水位的确定

王红军

（孟州市水利移民服务中心，河南 孟州 454750）

1 基本概况

某高速公路项目起点位于沁阳市主城区西南侧，与既有荷包高速相接于大召村东北侧，终点顺接连霍二广高速联络线（新安至伊川高速公路）于白沙互通，途经焦作孟州、温县、巩义、偃师到达终点洛阳伊川。项目全长99 km，设计速度120 km/h，路基宽度27 m，双向四车道。项目跨越孟州市境内河流桥梁情况为：南庄互通蟒改河特大桥跨越蟒改河，位于国道G207 南侧300 m 处，道路中心桩号k34+006.75 全桥左右线合计22 联，桥面高程117.42～123.03 m，其中蟒改河范围桥面设计高程为122.61～121.60 m，桥底板高程为120.50～119.77 m，桥面净宽2×净15.50 m，与河道交角50°，河槽内桩柱埋深48 m，设计洪水频率1/300；老蟒河大桥跨越老蟒河位于南庄镇下官村南400 m，道路中心桩号k35+455.50，全桥长106 m，桥面设计高程为117.37～116.22 m，桥底板高程为115.66～114.51 m；桥面净宽2×15.50 m，与河道交角76°，桩柱埋深41 m。

2 水文分析计算

2.1 洪峰流量

2.1.1 蟒改河流量的确定

该项目跨越孟州市南庄互通蟒改河特大桥跨越蟒改河位于国道G207 南侧300 m 处，蟒改河桩号为15+200，蟒改河20年一遇治理标准设计洪峰流量为434 m3/s。由于蟒河改道，白墙水库下泄洪水由蟒改河承担，南庄互通蟒改河特大桥距离白墙水库约15.20 km。根据《孟州市白墙水库除险加固工程初步设计》白墙水库300年一遇最大下泄量1 880 m3/s，南庄互通蟒改河特大桥300年一遇防洪标准，白墙水库300年一遇最大下泄量与区间洪水进行评价。

水库以下蟒改河属于平原区，为工程安全考虑，采用白墙水库同频率设计洪水对应的下泄流量加上蟒改河区间相应洪水作为蟒改河特大桥桥位处控制断面设计洪水成果。设计暴雨采用《05 图集》，在流域中心点查得最大24 h 暴雨雨量为80 mm，年最大24 h 雨量离差系Cv 为0.57，变差系数Cs选用3.50Cv。由于蟒河孟州段各控制断面流域面积均小于200 km2，故查算的点雨量即为面雨量。设计暴雨成果见表1。

表1 蟒改河设计雨量计算成果表

设计净雨量采用《河南省水利工程水文计算常用图》中平原地区降雨径流关系P+Pa～R（Ⅶ）线查得。流域最大初损Im=100 mm；设计前期影响雨量Pa值5年一遇采用45 mm，10-20 年一遇采用55 mm，50 年一遇采用80 mm，100 年一遇采用100 mm，300 年一遇采用100 mm。设计洪峰采用平原区排水模数计算公式：Q=K×R×F0.75·α（1）

式中：Q—设计洪峰流量（m3/s）；K—峰量关系综合系数，K=3.50×10-2；R—设计暴雨净雨深（mm）；F—流域面积；α—超过河道排水标准的洪峰流量折算系数，3-5年一遇为1；10年一遇为0.90；20年一遇为0.90，大于等于50年一遇取0.70。

蟒改河特大桥桥位处控制断面设计洪水成果采用白墙水库下泄洪水叠加区间洪水所得，300 年一遇洪峰流量为1 959.52 m3/s。

2.1.2 老蟒河流量的确定

该项目跨越孟州境老蟒河大桥跨越老蟒河位于下官村南400 m，桩号9+950，根据《河南省孟州市老蟒河下官庄段治理工程初步设计》老蟒河下官庄段5年一遇设计排涝流量39.14 m3/s，治理段排涝流量为城市排涝流量与农村排涝流量之和。由于老蟒河无实测洪水整编资料，根据“05图集”查算暴雨参数，采用平原地区排涝模数公式Q=KRF0.75·（K取0.035）。经计算，老蟒河大桥桥位处100一遇排涝流量为156.98 m3/s。

2.1.3 原蟒河流量的确定

由于蟒河改道，白墙水库下泄洪水由蟒改河承担，原蟒河主要承担水库以下区间的防洪除涝和农田保护任务，因此本次洪水分析计算不再考虑上游白墙水库下泄洪水，仅计算蟒河与蟒改河交叉口以下至贾营之间的区间洪水。

原蟒河为平原河道，河流上下游及流域附近无实测流量资料，因此采用雨量资料间接推求控制断面设计洪水。根据“05图集”查算暴雨参数，根据“05 图集”查算暴雨参数，采用平原地区排涝模数公式Q=KRF0.75·α（K取0.035）计算，并与《小浪底移民区蟒河下游治理工程可行性研究报告》中所推求的蟒河贾营断面的设计洪水进行分析比较后选用。

不同计算方法所求设计洪水成果列入表3。

经过分析比较，即原蟒河新河口断面100年一遇设计洪峰流量为108.40 m3/s；贾营断面100 年一遇设计洪峰流量为159.60 m3/s。

3 桥位处设计洪水位的确定

3.1 蟒改河处设计洪水位

南庄互通蟒改河特大桥跨越蟒改河位于蟒改河桩号为15+200处，现状蟒改河满足20年一遇防洪标准，设计洪峰流量为434 m3/s。依据《孟州市蟒河河道治理工程（白墙水库～孟州界段）初步设计报告》》，蟒改河桥位处设计河底高程106.58 m，左右岸岸顶宽6 m，右岸堤顶高程为112.73 m，左岸堤顶高程为112.73 m，水位111.73 m。南庄互通蟒改河特大桥300 年一遇流量1 959.52 m3/s进行评价计算洪水位。桥位处300年一遇流量1 959.52 m3/s，水位115.66 m，桥位处现状堤顶漫溢，在原河道断面处加高堤防。

3.2 老蟒河处设计水位

高速公路项目跨越孟州境老蟒河大桥位于《南省孟州市老蟒河下官庄段治理工程初步设计》老蟒河桩号为9+950，现状老蟒河下官庄段满足5年一遇设计排涝流量39.14 m3/s。桥位处设计河底高程107.29 m，左岸顶高程为110.28 m，右岸顶高程为110.95 m，水位109.59 m。河道设计比降为1/6 000，设计河底宽15.50 m，设计边坡1∶2。经计算，老蟒河大桥桥位处100 一遇排涝流量为156.98 m3/s，桥位处岸顶漫溢，概化计算，桥下行洪水面宽度90 m，滩地糙率0.04，采用曼宁公式计算洪水位。100年一遇水位110.81 m。

3.3 原蟒河处设计洪水位

高速公路项目跨越孟州境西霞院干渠大桥跨越原蟒河位于贾营断面上游2 400 m。根据《河南省孟州市蟒河农田防护工程初步设计报告》原蟒河贾营断面河道20 年一遇设计洪峰流量为109 m3/s。依据现场测量数据西霞院干渠大桥桥位处现状河底高程106.21 m，右岸岸顶程为111.12 m，左岸岸顶高程为109.72 m，经计算，20 年一遇水位水位109.31 m。西霞院干渠大桥桥位处100 年一遇排涝流量为159.60 m3/s，概化计算，桥下行洪水面宽度220 m，滩地糙率0.04，100 年一遇水位109.94 m。

4 结语

该项目设计洪水水文分析合理。①蟒改河采用白墙水库同频率设计洪水对应的下泄流量加上蟒改河区间相应洪水作为蟒改河特大桥桥位处控制断面设计洪水成果，300年一遇洪峰流量为1 959.52 m3/s，设计流量计算是合理的；②老蟒河按照《河南省孟州市老蟒河下官庄段治理工程初步设计》进行治理，5年一遇设计排涝流量39.14 m3/s；100年一遇设计流量采用暴雨图集计算，认为5年一遇设计排涝流量，100年一遇设计流量计算是合理的；③原蟒河根据《河南省孟州市蟒河农田防护工程初步设计报告》中所推求的蟒河贾营断面的设计洪水进行分析比较后，原蟒河贾营断面20、100 年一遇设计流量采用暴雨图集计算，设计流量计算是合理的。