試談海城河牛莊大橋設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

1、試談海城河牛莊大橋設(shè)計(jì)洪水計(jì)算摘要設(shè)計(jì)洪水計(jì)算是“遼寧中部工業(yè)走廊出海通道(鞍山段)跨越海城河牛莊大橋防洪影響評(píng)價(jià)重要組成局部。以海城水文站根本資料為根底,根據(jù)水利部?河道管理范圍內(nèi)建立工程管理的有關(guān)規(guī)定?以及?河道管理范圍內(nèi)建立工程防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)那么?,對(duì)建立工程設(shè)計(jì)洪水進(jìn)展分析計(jì)算,從而對(duì)跨河建筑物對(duì)防洪的影響進(jìn)展評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞設(shè)計(jì)洪水;頻率曲線;洪峰流量;設(shè)計(jì)水位;海城河牛莊大橋1資料選用1.1根本資料的選用與審查海城河在海城市市區(qū)設(shè)有控制站,為海城水文站,站址以上河長(zhǎng)56k,流域面積1000k2,1934年設(shè)立,1953年后有連續(xù)資料。2022年下遷950至如今位置,流域面積變?yōu)?0

2、01k2。根本資料選用19532022年,連續(xù)系列資料57年,經(jīng)分析計(jì)算設(shè)計(jì)洪水成果可靠。1.2資料插補(bǔ)延長(zhǎng)此次洪峰流量實(shí)測(cè)資料系列19532022年,計(jì)算100年一遇的資料系列相對(duì)較短,為此,本次分析計(jì)算中,對(duì)以下幾類資料進(jìn)展了插補(bǔ)延長(zhǎng)。一是與海城站相鄰的站只有湯河水庫(kù)站,資料系列更長(zhǎng),湯河水庫(kù)站和海城站同屬太子河下游山溪性河流代表站,兩站相距逾50k,流域面積相近,河流特性、下墊面條件及氣象特點(diǎn)相差不大,因此采用面積比法進(jìn)展資料的插補(bǔ)延長(zhǎng)。湯河水庫(kù)站流域面積為1228k2,1951年、1952年實(shí)測(cè)流量分別為719、7343/s,計(jì)算得海城站流量分別為586、5983/s,作為資料插補(bǔ)系列

3、。二是根據(jù)?遼河防汛資料匯編?提供的洪水調(diào)查資料,1879年最大洪峰流量50503/s,1888年最大洪峰流量30803/s,為歷史資料系列中最大的2次洪水。2設(shè)計(jì)洪水計(jì)算方法2.1經(jīng)歷頻率計(jì)算根據(jù)中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)?(sl44-93)中的規(guī)定,當(dāng)工程所在地區(qū)具有30年以上實(shí)測(cè)和插補(bǔ)延長(zhǎng)洪水流量資料,并具有歷史洪水資料時(shí),應(yīng)采用頻率分析法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。頻率分析計(jì)算公式如下:海城站歷史調(diào)查洪水采用如下經(jīng)歷頻率公式計(jì)算:p=100%(1)式(1)中:p為歷史特大洪水流量或?qū)崪y(cè)系列中特大洪水流量經(jīng)歷頻率(%);為歷史特大洪水流量或?qū)崪y(cè)系列中特大洪水流量在調(diào)查期內(nèi)的序

4、位;n為調(diào)查期年數(shù)。實(shí)測(cè)洪水流量系列經(jīng)歷頻率按下式計(jì)算:p=+(1-)100%(2)式(2)中:p為實(shí)測(cè)洪水流量經(jīng)歷頻率(%);為歷史特大洪水的項(xiàng)數(shù);l為實(shí)測(cè)洪水流量系列中按特大洪水流量處理的項(xiàng)數(shù);i為按實(shí)測(cè)洪水流量系列遞減次序排列的序位。2.2理論頻率曲線理論頻率曲線采用皮爾遜型分布。均值計(jì)算公式為:=(xj+xi)(3)變差系數(shù)計(jì)算公式為:v=(4)偏態(tài)系數(shù)計(jì)算公式為:s=(5)采用矩法求得各統(tǒng)計(jì)參數(shù),偏向系數(shù)s值,采用s與v的倍比關(guān)系、變差系數(shù)以及年最大洪峰流量平均值均經(jīng)過(guò)優(yōu)眩經(jīng)歷頻率的計(jì)算方法采用統(tǒng)一處理法。3設(shè)計(jì)洪水的計(jì)算3.1海城站設(shè)計(jì)洪峰流量的推求根據(jù)以上資料進(jìn)展海城站設(shè)計(jì)洪峰流

5、量的頻率計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。3.2工程位置以上設(shè)計(jì)洪峰流量的推求海城水文站以上流域面積1000k2,工程位置以上流域面積1310k2,因此要進(jìn)展換算。由于海城站沒(méi)有控制的支流只有八里河,其地理位置和下墊面條件與海城河其他支流根本一致,可用面積比法確定工程位置以上設(shè)計(jì)洪峰流量1-4。根本公式為:qp=q海fp/f海(6)式(6)中:qp為工程位置設(shè)計(jì)洪峰流量;q海為海城站洪峰流量;f海為海城站以上流域面積;fp為工程位置以上流域面積。工程位置100年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量qp100=41201310/1000=53973/s;50年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量qp50=33801310/1000=44283/s

6、。4設(shè)計(jì)洪水成果及合理性分析通過(guò)以上計(jì)算成果,工程位置處100年一遇的設(shè)計(jì)洪峰流量為53973/s。采用海城水文站連續(xù)58年實(shí)測(cè)資料,其系列較長(zhǎng),成果精度高,調(diào)查資料比擬可信;用海城站資料換算工程工程設(shè)計(jì)洪水,方法得當(dāng)。又因海城站以上控制面積多為山區(qū),下游平原區(qū)洪峰模數(shù)相對(duì)較低,采用海城站設(shè)計(jì)成果為根底,對(duì)工程設(shè)計(jì)而言,防洪標(biāo)準(zhǔn)更高,對(duì)工程本身更加平安,設(shè)計(jì)洪水成果是合理的。5設(shè)計(jì)洪水水位的推求選擇海城水文站歷史最大實(shí)測(cè)洪峰流量為1985年的27403/s、1969年的20303/s、1975年的12703/s、1970年的8743/s,根據(jù)公式推算牛莊站洪峰流量分別為3589、2659、16

7、64、11453/s。牛莊站實(shí)測(cè)對(duì)應(yīng)洪水位分別為10.52、9.98、8.95、7.96,由此可建立牛莊斷面水位流量關(guān)系線(圖1)。由圖1和關(guān)系曲線公式可推出設(shè)計(jì)50年一遇洪峰流量44283/s所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)水位為11.12。根據(jù)牛莊站水面高程和橋位設(shè)計(jì)斷面水面高程,計(jì)算水面比降。設(shè)計(jì)橋位斷面水位3.379,牛莊站斷面水位3.044,兩斷面間距1504.78,計(jì)算得水面比降為2.2310-4,利用水面比降推算出橋位計(jì)算斷面的設(shè)計(jì)水位為11.46。6設(shè)計(jì)洪水流速的推求根據(jù)設(shè)計(jì)洪水位11.46,求得斷面總面積43682,其中主槽面積6232,灘地面積37452;總河寬1215,其中主槽河寬140,灘

8、地河寬1075;主槽水力半徑4.45,灘地為3.48。根據(jù)海城水文站資料分析確定糙率n主槽為0.029,灘地為0.036。水面比降i=(3.379-3.044)/1504.799=2.2310-4。設(shè)計(jì)橋位斷面河道比擬順直,水面較均一,河床斷面比擬規(guī)整,因此可作為穩(wěn)定均勻流河段,用曼寧公式計(jì)算主槽和灘地的平均流速。即:v=r2/3i1/2(7)式(7)中:v為平均流速;n為糙率;r為水力半徑;i為水面比降。求得設(shè)計(jì)洪峰流量時(shí)主槽平均流速為v主=1.39/s,v灘=0.95/s。7參考文獻(xiàn)1楊超群,尚立波.關(guān)于河道洪水計(jì)算的討論j.中國(guó)科技信息,2022(14):22,27.2楊丙魁.十里河水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)