跨河橋梁及施工對河涌防洪引水與的排水影響分析

1、2014年第1期東北水利水電規(guī)劃設計[文章編號]10020624(2014)01—0oo3一O2跨河橋梁及施工對河涌防洪引水與排水影響分析朱秋菊，馮志鵬，鄭江麗(珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東廣州510611)[摘要】文中通過建立一、二維數(shù)學模型，較為合理地模擬計算了廣州市海珠區(qū)某立交工程跨河橋梁工程對周邊河網(wǎng)的影響，得出該工程建設后對周邊河涌防洪、排澇、河勢穩(wěn)定、通航等影響不大，施工期不影響該片區(qū)河涌正常引、排水。[關(guān)鍵詞]引

2、水；排水；防洪；排澇；跨河橋梁工程[中圖分類號】X143[文獻標識碼】A1研究背景2009年，為緩解城市交通壓力，適應2010年廣州亞運會舉辦的道路交通需求，促進城市發(fā)展，廣州市擬在海珠區(qū)建設某快速路立交工程。該區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，內(nèi)部水系與外江相連，水系復雜，施工難度較大。南洲立交工程跨河橋梁工程設計防洪標準為100年一遇，跨河橋梁工程與河網(wǎng)內(nèi)3條河涌相交，其中縱向跨黃沖涌(河涌內(nèi)布置直徑12m的橋墩8個)，橫跨土華涌(河涌內(nèi)布置直徑12I

3、TI的橋墩24個)、石榴崗河(河涌內(nèi)布置直徑12m的橋墩21個)，所跨土華涌斷面寬約240m，所跨石榴崗河斷面寬約60m，黃沖涌斷面寬1025m?？绾訕蛄汗こ虒嶌簳r，考慮先拓寬黃沖涌河道斷面。該工程在河涌內(nèi)布置橋墩眾多，跨涌橋梁阻水比在68％～13％之間，工程建設后可能對這3條河涌乃至周邊河網(wǎng)的防洪、排澇等產(chǎn)生不利影響。由于當時要改良河網(wǎng)內(nèi)河涌水質(zhì)，石榴崗河南、北片及北濠一石溪片很多水閘都在施工，與后航道相連的河涌涌口的水閘除黃沖水閘已

4、建成可使用外，其余水閘均處于施工階段，該區(qū)河涌的換水途徑只能是從石榴崗河引水，從黃沖涌排水，黃沖涌成為唯一一個可排入后航道的通道；而南洲立交工程施工期恰與臨時調(diào)水期相沖突，為確?？琰S沖涌橋梁施工期時臨時調(diào)水能得到保證，進行施工期的引、排水計算分析也是很有必要的。2數(shù)學模型由于該區(qū)河網(wǎng)水系復雜，考慮利用一維水流數(shù)學模型，模擬計算工程后南洲立交工程跨河橋梁工程對附近河網(wǎng)的防洪影響和施工期對該片區(qū)引、排水的影響。21數(shù)學模型基本方程工程壅水計

5、算采用一維明渠非恒定流數(shù)學模型，采用圣維南方程組：寺誓警()誓誓等g=0(2)式中：日——斷面水位，m；流量，mS／s；曠__平均流速，u=Q／s，s為河道過水斷面面積，km2；g一重力加速度；B——不同高程下的過水寬度，m；g——旁側(cè)人流流量，mVs；R——冰力半徑，m；才(Chezy)系數(shù)；，r—【置和時間的坐標。方程離散采用Abbo~6點隱式格式，該離散格式在每一個網(wǎng)格點并不同時計算水位和流量，而是按順序交替計算水位或流量，分別稱

6、為h點和p點。求解方法同時適用于樹枝狀和環(huán)狀水系，計算網(wǎng)格布置為交叉網(wǎng)格方式(交替水位點和流量點)。有斷面數(shù)據(jù)的點設置為水位點，流量點自動布置在相鄰水位點的中間和水工建筑物點。22研究范圍及斷面布置一維數(shù)學模型模型斷面間距約200m。其中斷面最小間距為30m。一維河網(wǎng)水動力模型的模擬河涌27條，搭建成河網(wǎng)。23邊界條件上游采用流量邊界。片區(qū)河網(wǎng)內(nèi)部缺乏實測流量資料，流量邊界條件采用《海珠區(qū)河涌水系規(guī)劃深化實施方案》中2O年一遇設計洪峰流

7、量。模型中下邊界均有水閘與外江后航道隔開，采用各水閘的實際運行水位。24水閘模擬模擬河網(wǎng)內(nèi)有水閘12座。根據(jù)調(diào)查，海珠區(qū)的擋潮水閘一般在漲潮時關(guān)閘擋潮，落潮時開閘排澇。在這些構(gòu)筑物處，圣維南方程組已經(jīng)不再適用，必須根據(jù)閘的水力學特征作特殊處理。在模型中閘通常作為流量點處理，根據(jù)水閘閘內(nèi)外相臨水位點的水位關(guān)系采用閘的流量公式計算過閘流量。3規(guī)劃設計東北水利水電2014年第1期確，運行時穩(wěn)定性良好，管理方便安全，省人、省事、省時、省力；門體

8、為預制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅支承部分為金屬結(jié)構(gòu)。維修方便，費用低；由于能準確自動調(diào)控水位、就當前水資源短缺，在合理使用和利用水資源方面有其獨到之處。32應用在愛河流域水力發(fā)電規(guī)劃的39座電站中，有20座電站的攔河壩擬采用水力自控翻板閘門，總投資約66452萬元。以石橋電站為例，將翻板閘門方案和平板閘門方案進行比較。1)工程簡介石橋水利樞紐工程位于愛河下游、鳳城市東湯鎮(zhèn)石橋村，距鳳城市32km，壩址處控制流域總面積4839km2，占總流域面積

9、的82％。它是以發(fā)電為主，以河道整治、水產(chǎn)養(yǎng)殖及旅游開發(fā)等為輔的中型水利樞紐工程。正常蓄水位479rtl，防洪限制水位與正常蓄水位齊，平，死水位為4575m。攔河壩長33297m，其中電站壩段長4987m、沖砂閘壩段長355m、翻板閘門壩段長1959m、溢流堰壩段長227m、擋水壩段長29m，翻板閘門壩段最大壩高為1375m。2)方案比較翻板閘門方案和平板閘門方案工程量、投資比鉸見表1。表1翻板閘門方案和平板閘門方案工程量投資比較表3)

10、閘型比較及選擇①施工方法：平板閘門方案的施工難度大，工期長。②水庫運用條件：平板閘門方案易于管理，但管理費用高，運行費用高。③工程量：平板閘門方案增加了啟閉設備及相應的混凝土和土建工程量，翻板閘門方案的工程量少。④工程投資：翻板閘門比平板閘門方案節(jié)省3175萬元，翻板閘門方案優(yōu)勢明顯。。綜合分析，翻板閘門方案工程量小、投資少、施工方法簡單、運行和維護管理方便，因此推薦翻板閘門方案做為設計方案。4結(jié)語愛河流域水能蘊藏量豐富，愛河汛期洪峰量

11、值較高，大多數(shù)壩址處都需要較大的行洪斷面，從調(diào)洪演算成果、壩址河道地形、地質(zhì)條件分析，大多不存在修建岸邊溢洪道的條件，采取開敞式的河道泄洪比較合適。根據(jù)壩址的地形、地質(zhì)、樞紐布置、施工條件、水庫運用管理條件、工程量及投資等幾個方面進行綜合比較，翻板閘門原理獨特、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運行安全、造價合理，適于在愛河流域廣泛應用。[參考文獻][1]SL265—2001，水閘設計規(guī)范[s][2]SL201—97，水利工程水利計算規(guī)范[s][3]

12、丹東市水利勘測設計研究院愛河流域規(guī)劃報告[R]【收稿日期】20130924(上接第4頁)7結(jié)語上述計算分析結(jié)果表明，在枯季黃沖涌跨涌橋梁旆工期能滿足片區(qū)引、排水的需求；工程建成后運行期亦基本不會影響河涌防洪、排澇、引排水、通航等正常功能。只是工程后，由于河涌內(nèi)布置橋墩較多，需注意行船安全。[參考文獻】[1]廣州水水利水電勘測設計研究院海珠區(qū)河涌水系規(guī)劃深化實施方案[R]2007，11[2]廣州市水利局中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司廣州市琶

13、洲地區(qū)河涌排水修建性詳細規(guī)劃[R]2003，6[3]廣州市海珠區(qū)農(nóng)業(yè)水利局，廣州市水利水電勘測設計研究院廣州市海珠區(qū)引水補水工程規(guī)劃深化實施方案調(diào)整[R]2009，116[4]廣州市水利局廣州市市區(qū)河涌整治規(guī)劃[R]2004，10[5]廣州市水利局、廣州市水利水電勘測設計研究院廣州市珠江堤防整治規(guī)劃[R]2008，11[6]四平市水利勘測設計研究院深圳分院海珠區(qū)黃沖涌整治及清淤工程初設報告[R]2009，9[7]廣州市水利水電勘測設計研