某一大橋的水文水利計算

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簡介： 本工程為一跨河交通橋工程，是座大橋，橋梁的洪水計算至關(guān)重要，關(guān)系重大，應(yīng)按百年一遇洪水設(shè)計。
關(guān)鍵字：大橋 水文水利計算

　　根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)及《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60—2004) 規(guī)定，確定采用設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)一百年一遇，設(shè)計防潮標(biāo)準(zhǔn)一百年一遇。

　　考慮下游海潮頂托及崮河匯流對擬建傅疃河跨河交通橋工程的泄洪影響，百年一遇設(shè)計洪水。傅疃河跨河交通橋工程處區(qū)間流域面積(不含日照、馬陵水庫控制流域面積，下同)470.4km2，平均干流比降0.0019m/m；其中崮河總流域面積159.7km2，平均干流比降0.00225m/m。傅疃河干流上游日照水庫，控制流域面積548km2，平均干流比降0.00246m/m，溢洪道有閘控制泄洪，根據(jù)山東省水利勘測設(shè)計院編《日照市日照水庫除險加固工程初步設(shè)計報告》中調(diào)洪演算原則，遇一百年一遇洪水時，控制泄量為2570m3/s。由于本工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為一百年一遇，所以本次計算日照水庫不再進(jìn)行調(diào)洪演算，直接取用上述泄量。彭家河支流上游馬陵水庫，控制流域面積48km2，平均干流比降0.005m/m，溢洪道有閘控制泄洪，遇一百年一遇洪水時，控制泄量為826m3/s。

　　本次計算采用實測暴雨資料瞬時單位線法推求設(shè)計洪水流量過程。

　　傅疃河流域地形為山丘區(qū)，山高坡陡，洪水暴漲暴落，洪峰持續(xù)時間短，洪水多由最大24小時暴雨形成。如采用三日暴雨，經(jīng)計算，前兩日洪水不影響最大洪峰流量結(jié)果，故設(shè)計雨期選用24小時暴雨。

　　降雨計算：由日照市水文水資源監(jiān)測局提供該流域內(nèi)的日照水庫雨量站1959~1997年實測暴雨資料統(tǒng)計參數(shù)。流域內(nèi)多年平均最大24小時降雨量H24=122.5mm，變差系數(shù)CV=0.60。采用CS=3.5CV，查皮爾遜Ⅲ型曲線得二十年一遇的模比系數(shù)KP，求得遇一百年一遇洪水設(shè)計點雨量，再由點面雨量關(guān)系換算系數(shù)求得設(shè)計面雨量。計算結(jié)果見表5－1。

表5-1　點面雨量計算表

P(%)

KP

點雨量(mm)

1

3．20

392

363

348．9

　　設(shè)計凈雨計算：采用降雨~徑流關(guān)系推求。利用《山東省大中型水庫防洪安全復(fù)核洪水計算辦法》中提供的泰沂山南區(qū)P+Pa~R關(guān)系曲線，求得設(shè)計凈雨量。其中，P為面雨量，Pa為前期影響雨量。推求得百年一遇設(shè)計凈雨，見表5-2。設(shè)計雨型選用《計算辦法》中泰沂山南北區(qū)二小時雨型，設(shè)計凈雨時程分配見表5-3。

表5-2　凈雨量計算表

P(%)

凈雨量(mm)

崮河流域

交通橋工程處干流區(qū)間

332.5

310.0

表5-3　凈雨時程分配成果表

時段Δt(2h)12345678910

11

12

合計

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

　　設(shè)計洪水流量過程推求：由計算參數(shù)M1，求得瞬時單位線。根據(jù)設(shè)計凈雨和瞬時單位線，推求得二十年一遇設(shè)計洪水過程線。

　　經(jīng)計算，瞬時單位線參數(shù)M1見表5-4。

表5-4　瞬時單位線參數(shù)M1表

P(%)

M1

崮河流域

交通橋工程處干流區(qū)間

1

2.87

3.80

　　設(shè)計洪水流量過程線計算成果見表5-5、表5-6。

表5-5　崮河設(shè)計洪水過程

時段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

時段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　傅疃河跨河交通橋工程處干流區(qū)間設(shè)計洪水過程線線

時段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

時段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

　　根據(jù)區(qū)間來水情況，考慮日照水庫和馬陵水庫泄洪影響，

　　并適當(dāng)考慮錯峰影響，計算傅疃河跨河交通橋工程處最大洪峰流量，即為設(shè)計洪峰流量。成果見表5-7。

表5-7　設(shè)計洪水特征值成果表

位置

匯流時段

馬陵水庫泄量（m3/s）

日照水庫泄量（m3/s）

崮河流域來水（m3/s）

區(qū)間來水（m3/s）

合計流量（m3/s）

崮河流域

干流區(qū)間

跨河交通橋工程處

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，傅疃河跨河交通橋工程百年一遇設(shè)計洪峰流量為8540m3/s。

　　選用石臼港海洋站提供的1968～2000年實測歷年最高潮位(見表5-8)，組成長系列資料進(jìn)行分析。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，采用極值Ⅰ型(也稱耿貝爾型)曲線適線，進(jìn)行潮位頻率分析計算，成果見表5-9。

表5-8　石臼港海洋站歷年最高潮位及發(fā)生時間表

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　石臼港海洋站長系列年最高潮位重現(xiàn)期成果表

實測年限

計算公式

統(tǒng)計參數(shù)

重現(xiàn)期（年）

均值(m)

均方差S

1000

500

200

100

50

20

10

5

1968~2000

耿貝爾曲線

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，百年一遇設(shè)計潮位為3.30m。

　　經(jīng)計算，傅疃河入海口由泄洪引起的斷面水位遠(yuǎn)高于百年一遇設(shè)計潮位(3.30m)，故潮位對河道泄洪不產(chǎn)生影響，按明渠計算壩址段河道行洪水深。根據(jù)河道現(xiàn)狀，傅疃河跨河交通橋工程附近河段，河道斷面為復(fù)式斷面，推得河道百年一遇行洪水位（黃海56高程）7.90m。

　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTGD60—2004)橋下凈空高度的規(guī)定，確定橋梁梁底的高程為8.45m（黃海56高程）