張 斌

(陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院，陜西 西安 710003)

1 數(shù)據(jù)處理方法

1.1 堤線布置

(1)充分利用已成堤防及穩(wěn)定的高岸等有利地形，盡可能避開軟弱地基，深水地帶，古河槽，強(qiáng)透水層地基；

(2)堤線布置結(jié)合河道現(xiàn)狀的具體情況盡量保留適當(dāng)寬度的河灘地，與河勢(shì)流向相適應(yīng)，并與大洪水的主流線大致平行；

(3)堤線布置力求平順，避免急彎，堤段連接采用平緩的曲線；

(4)防護(hù)區(qū)內(nèi)河段兩岸堤防之間的距離，應(yīng)大致相等，不宜突然放寬或縮窄；

(5)堤線應(yīng)盡量結(jié)合已成堤防和堤路結(jié)合，布置在拆遷工程量小的地帶；

(6)不同設(shè)防區(qū)域盡量形成一個(gè)有機(jī)整體；

(7)支流匯入口段盡量使支流主流與干流主流平順銜接，向下游留有適當(dāng)夾角；

(8)對(duì)于過寬的河段進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖η笤黾痈嗟某鞘杏玫財(cái)?shù)量。

1.2 堤距確定

(1)堤距應(yīng)根據(jù)流域防洪規(guī)劃確定，上下游、左右岸應(yīng)統(tǒng)籌兼顧；

(2)應(yīng)考慮社會(huì)發(fā)展的要求，現(xiàn)有水文資料的局限性、河床長(zhǎng)期的滯洪淤積作用、人為棄渣的不控性、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等因素，對(duì)堤距留有余地；

(3)充分利用現(xiàn)有堤防，盡量采用現(xiàn)狀堤距。局部堤距小于規(guī)劃堤距的，據(jù)實(shí)調(diào)整；

(4)堤距應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理、有利于河道防沖放淤和防汛搶險(xiǎn)。

1.3 水面線推算

對(duì)于天然河道恒定非均勻流，采用能量守恒方程，上下兩斷面能量方程為：

工程上應(yīng)用上述公式，采用試算法對(duì)上下游兩斷面水位進(jìn)行試算，當(dāng)被推求斷面水位滿足上述方程時(shí)，即為被推求斷面的水位結(jié)果。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

本工程主要為陜渝界高速公路設(shè)置嵐皋服務(wù)區(qū)而進(jìn)行的涉河工程建設(shè)，涉及四季河部分河道，工程區(qū)位于嵐皋縣四季鎮(zhèn)，有X212縣道公路和村村通相連，交通較為便利。嵐皋服務(wù)區(qū)四季河涉河工程永久性建筑物右岸堤防為4級(jí)，堤防長(zhǎng)度875 m，防洪標(biāo)準(zhǔn)取30 a一遇，相應(yīng)的洪峰流量為505 m3/s。采用實(shí)測(cè)橫斷面，結(jié)合河段實(shí)際情況，平均隔100 m左右采用一斷面，河道中有橋的橫斷面需加密。

2.2 堤線布置

本次設(shè)計(jì)工程建設(shè)河段基本順暢，河勢(shì)平直，主流平面擺幅不大。本次設(shè)計(jì)防洪堤線充分結(jié)合河道實(shí)際情況，充分利用現(xiàn)有岸、坎及建筑物節(jié)點(diǎn)等，在確保河道泄洪能力的條件下，盡量少占兩岸可耕地，上下游堤線銜接平順、自然。

2.3 堤距確定

四季河工程建設(shè)段現(xiàn)狀河道寬20～30 m，四季河左岸堤線布置從13斷面到20斷面，右岸堤線布置從14斷面到20斷面，與現(xiàn)狀堤線進(jìn)行銜接，設(shè)計(jì)堤距為30 m。

2.4 水面線推算

2.4.1 河道糙率的確定

四季河工程段流向由南向北，谷底寬80～150 m，河流呈“S”型發(fā)育，河床漫灘一般寬度25～35 m，水深0.5～1.0 m，河床由卵石、塊石和大塊石組成，床面不平整，底坡有凹凸?fàn)?。灘面高?02.28～580.18 m，一級(jí)階地前緣高于河床漫灘2.0～6.50 m，階面寬度60～100 m，向河床傾斜，河道糙率取值為0.040。

2.4.2 起始斷面的水位～流量關(guān)系的確定

以工程區(qū)末端實(shí)測(cè)斷面作為推求設(shè)計(jì)洪水水面線的起始斷面，按照均勻流公式計(jì)算起始斷面的水流與流量關(guān)系。河道比降采用枯水期的河道水面線比降，具體數(shù)值見各段水位～流量關(guān)系曲線表。

公式如下：

(1)

式中：Q為流量(m3/s)；R為水力半徑；i為水力坡度；A為過水?dāng)嗝婷娣e；n為河道糙率。

四季河段26斷面處河道比降為14.9‰。

由表1查得，在30 a一遇設(shè)計(jì)流量505 m3/s下，起始斷面水位高程為573.44 m。

表1 26斷面水位～流量關(guān)系曲線表

2.4.3 橋梁雍水影響分析

四季河上有三座橋，1號(hào)橋在22斷面上游，橋?qū)?.78 m，中間兩個(gè)圓形橋墩，橋墩直徑1.2 m，橋長(zhǎng)49.89 m，橋高8.3 m。2號(hào)橋在15斷面上游，中間有兩個(gè)橋墩，橋墩高2.05 m，上底寬0.8 m，下底寬2 m，橋長(zhǎng)27.13 m。3號(hào)橋在加1斷面上游，中間一個(gè)扁型橋墩，高9.38 m，寬1 m，橋長(zhǎng)33.95 m，寬9.38 m。

(1)最大壅水高度

依據(jù)《鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)-橋涵水文》中的有關(guān)規(guī)定及如下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。

(2)

式中：Z為壅水曲線最大壅高(m)；η為系數(shù)，根據(jù)河道類型和河灘過水能力而定，一般為為0.05～0.15，本次計(jì)算根據(jù)河道實(shí)際情況，橋頭路堤阻擋流量占總流量的10%以上，確定值取0.07；Vm為建橋后，通過設(shè)計(jì)流量時(shí)的橋下斷面平均流速(m/s)；V0為通過設(shè)計(jì)流量時(shí)，橋位斷面天然水流全河床斷面平均流速(m/s)。

(2)壅水長(zhǎng)度按以下公式進(jìn)行計(jì)算

(3)

式中：L為壅水曲線長(zhǎng)度(m)；ΔZ為橋前最大壅水高度(m)；I為水面比降；

橋墩雍水高度和影響范圍見表2。

表2 橋墩雍水高度和影響范圍

規(guī)范要求，非通航河流的橋下最小凈空為0.5 m。由上表可以看出，各橋梁凈空為1.08～4.59 m，大于最小凈空0.5 m的要求，凈空高度滿足規(guī)范要求。

2.4.4 水面線計(jì)算成果

3 結(jié)語

綜上所述，嵐皋縣四季河陜渝界高速公路服務(wù)區(qū)段水面線采用能量守恒方程計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明：天然水面線與設(shè)計(jì)水面線相差為0～1.27 m，沒有過多雍高天然水位，工程區(qū)堤線布置合理(表3和表4)。

表3 四季河原始河道水面線推算結(jié)果(30年一遇)

表4 四季河工程建設(shè)后水面線推算結(jié)果(30年一遇)