某一大橋的水文水利計(jì)算

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

　　根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201-94)和《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2000)及《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTGD60—2004) 規(guī)定，確定采用設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)一百年一遇，設(shè)計(jì)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(duì)擬建傅疃河跨河交通橋工程的泄洪影響，百年一遇設(shè)計(jì)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(cè)設(shè)計(jì)院編《日照市日照水庫除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中調(diào)洪演算原則，遇一百年一遇洪水時(shí)，控制泄量為2570m3/s。由于本工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為一百年一遇，所以本次計(jì)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(shí)，控制泄量為826m3/s。

　　本次計(jì)算采用實(shí)測(cè)暴雨資料瞬時(shí)單位線法推求設(shè)計(jì)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(shí)間短，洪水多由最大24小時(shí)暴雨形成。如采用三日暴雨，經(jīng)計(jì)算，前兩日洪水不影響最大洪峰流量結(jié)果，故設(shè)計(jì)雨期選用24小時(shí)暴雨。

　　降雨計(jì)算：由日照市水文水資源監(jiān)測(cè)局提供該流域內(nèi)的日照水庫雨量站1959~1997年實(shí)測(cè)暴雨資料統(tǒng)計(jì)參數(shù)。流域內(nèi)多年平均最大24小時(shí)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(jì)點(diǎn)雨量，再由點(diǎn)面雨量關(guān)系換算系數(shù)求得設(shè)計(jì)面雨量。計(jì)算結(jié)果見表5－1。

表5-1　點(diǎn)面雨量計(jì)算表

P(%)

KP

點(diǎn)雨量(mm)

1

3．20

392

363

348．9

　　設(shè)計(jì)凈雨計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)凈雨，見表5-2。設(shè)計(jì)雨型選用《計(jì)算辦法》中泰沂山南北區(qū)二小時(shí)雨型，設(shè)計(jì)凈雨時(shí)程分配見表5-3。

表5-2　凈雨量計(jì)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(shí)程分配成果表

時(shí)段Δt(2h)12345678910

11

12

合計(jì)

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

　　經(jīng)計(jì)算，瞬時(shí)單位線參數(shù)M1見表5-4。

表5-4　瞬時(shí)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(jì)洪水流量過程線計(jì)算成果見表5-5、表5-6。

表5-5　崮河設(shè)計(jì)洪水過程

時(shí)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(shí)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(jì)洪水過程線線

時(shí)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(shí)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(cuò)峰影響，計(jì)算傅疃河跨河交通橋工程處最大洪峰流量，即為設(shè)計(jì)洪峰流量。成果見表5-7。

表5-7　設(shè)計(jì)洪水特征值成果表

位置

匯流時(shí)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(jì)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(jì)洪峰流量為8540m3/s。

　　選用石臼港海洋站提供的1968～2000年實(shí)測(cè)歷年最高潮位(見表5-8)，組成長(zhǎng)系列資料進(jìn)行分析。根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(zhǎng)系列年最高潮位重現(xiàn)期成果表

實(shí)測(cè)年限

計(jì)算公式

統(tǒng)計(jì)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(jì)潮位為3.30m。

　　經(jīng)計(jì)算，傅疃河入?？谟尚购橐鸬臄嗝嫠贿h(yuǎn)高于百年一遇設(shè)計(jì)潮位(3.30m)，故潮位對(duì)河道泄洪不產(chǎn)生影響，按明渠計(jì)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(jì)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）