跨河橋梁工程防洪評價分析
時間:2022-09-02 10:21:19
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摘要:跨河橋梁工程修建過程中以及工程完工之后,其橋梁會對所在河道的防洪能力造成一定的影響,而河道水流對橋梁同樣會產(chǎn)生影響。本文即是對該類工程防洪評價進行探究,分析其防洪影響的評價內(nèi)容、指標以及評價計算方法。
關(guān)鍵詞:跨河橋梁工程;防洪評價;防洪
計算過去的眾多實踐證明,優(yōu)質(zhì)的跨河橋梁工程可對當(dāng)?shù)厮こ唐鸬秸蛴绊懞洼o助作用,而規(guī)劃和施工缺乏科學(xué)性的該類工程則會對當(dāng)?shù)胤篮楣ぷ髟斐韶撁嬗绊?。我國早已意識到這一影響關(guān)系,故而制定了相關(guān)法律法規(guī),督促該類工程進行防洪評價,規(guī)范相關(guān)建設(shè)行為。
1.跨河橋梁工程防洪評價內(nèi)容
在跨河橋梁工程施工過程中,其必然會涉及架設(shè)橋墩等操作,架設(shè)橋墩以后,河流流經(jīng)橋下時,其所能流經(jīng)的河道與從前相比相對狹窄,且水流在流經(jīng)該處時,橋孔也會對其流速產(chǎn)生影響,造成擠壓。在進行跨河橋梁施工時,在架設(shè)橋墩之外,其施工行為也需要一定的場所承載,而這部分施工場所將加重該影響。當(dāng)對跨河橋梁工程防洪影響進行評價時,應(yīng)重點考察該工程對河道原有防洪能力造成的影響,以及河流作用于橋梁時為其帶來的消極影響。
2.跨河橋梁工程防洪評價指標
在研究跨河橋梁工程產(chǎn)生的防洪影響及其自身受到的影響時,應(yīng)將幾個方面的影響作為重點參考,將其作為該類工程防洪評價的重要指標,從而做出具有高度參考性的防洪評價結(jié)果。2.1泄洪標準。在進行橋梁建造前的設(shè)計工作時,該河段發(fā)生洪水時其洪水將對橋梁產(chǎn)生的沖擊作用與負向影響為其設(shè)計中必須考慮的因素,在設(shè)計圖紙中,這種因素也會被體現(xiàn)出來,進行相應(yīng)的應(yīng)對。實施防洪評價時,應(yīng)核查該設(shè)計中其洪水相關(guān)標準,和相關(guān)規(guī)定中的此類標準是否一致。2.2梁底高程。跨河橋梁工程中,其橋梁的梁底部分高程并非隨意定制,關(guān)于其具體高程,必須依照一定的標準。在進行防洪評價時,應(yīng)核對該項工程中的相關(guān)高程,對比其是否符合要求。2.3橋墩與橋長。不同河道因為河道情況和流速等因素影響,對于泄洪能力有不同要求,橋梁工程應(yīng)依據(jù)其要求,制定橋梁的具體長度,以及布置橋梁的橋墩。防洪評價中,應(yīng)檢查該部分是否存在問題。2.4壅水高度與曲線長度。橋梁對河道水流造成阻礙,使其水位在流經(jīng)橋下時驟然升高,并且因為繞過橋墩而出現(xiàn)繞流,其壅水高度應(yīng)符合相關(guān)標準要求。且應(yīng)測定其曲線長度是否符合標準。2.5局部水速、泄洪方向及沖刷作用。橋梁施工過程中,及其完工之后,其對局部水流速度造成的影響,以及當(dāng)洪水發(fā)生時,其泄洪方向是否會發(fā)生改變,對河道兩側(cè)的堤岸是否會造成沖刷影響,橋梁的橋墩是否會受到?jīng)_刷影響,也是需要考慮的因素。2.6其他因素。在橋梁建設(shè)時,其施工所用的總體時間,施工的各個階段安排,以及對該橋梁的保護等,也是防洪評價中應(yīng)該考慮的內(nèi)容。
3.防洪評價計算
3.1設(shè)計水位。依照相關(guān)制度規(guī)定,實施防洪評價計算時,若評價目標地點對水文成果方面早已制定相關(guān)計劃,則應(yīng)依照其執(zhí)行。應(yīng)先對計劃水位進行預(yù)估,然后方可規(guī)劃其路線縱坡,選取橋梁架設(shè)以及涵洞規(guī)劃等方面的方案。試算法為其常用方法,通過試算法,可計算求得設(shè)計水位。試算法是以水力學(xué)理論為基礎(chǔ)而進行設(shè)計水面計算。該方法適用于斷面所處河流的上游或者下游位置存在一些影響水流速度的建筑物、河道并不直順的情況。此外,也可通過繪制水位和水流量之間的關(guān)系曲線圖來計算計劃水位。曲線圖計算方法比較適合應(yīng)用于水文計算斷面和橋位斷面之間所構(gòu)成的形態(tài)斷面相對整齊而且并沒有出現(xiàn)許多突變點的情況,且應(yīng)用該種計算方法時,目標所在河段應(yīng)為直順河道,且河道底部情況均衡。經(jīng)過該種方法計算后,即可參照水面比降的情況得出設(shè)計水位。3.2壅水高度。跨河橋梁工程在建設(shè)過程中以及建設(shè)完成之后,會對流經(jīng)水流造成一定的阻礙作用,而水流會受到這種影響,其水位會發(fā)生變化,出現(xiàn)水位增高的現(xiàn)象。尤其是其橋墩一般都是先修建渠槽,然后在渠槽之內(nèi)進行橋墩安裝,也就導(dǎo)致其對水流的阻礙作用更加明顯。受到此種阻礙影響的水流在流經(jīng)該區(qū)域時,不僅水位會出現(xiàn)增高,而且其流速也會增長,流經(jīng)該斷面的水流,其面積會減小,這就導(dǎo)致在發(fā)生洪水時,該處工程上游部分的洪水水位必然增長,即為出現(xiàn)壅高。在進行該處壅水高度的最大值計算時,其計算公式為:最大壅水高度=系數(shù)X(橋下水流流經(jīng)平均速度-該處斷面的平均水流速度)。在該公式內(nèi),其系數(shù)取值應(yīng)由該處河灘的過水能力來確定。該處斷面水流的平均流速是經(jīng)過設(shè)計后的下泄水流流量與整個河道水流過水的斷面的面積相除所得出的商值。3.3壅水曲線長度。在防洪計算中,無法精確地算出壅水曲線的長度,而只能依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)及其關(guān)系對其進行大致估算。在估算壅水曲線長度時,應(yīng)將壅水高度乘以2,再除以計算河段天然河底比降,通過該計算所得出的值,即為防洪評價中所需要的壅水曲線長度值。3.4沖刷與淤積。河流河床的具體形態(tài)時刻都在發(fā)生變化,這是因為其一直在承受水流沖擊作用影響,水流在發(fā)揮這種影響時,會導(dǎo)致河床周圍發(fā)生沖淤變化。在水流流動時,帶來的泥沙會改變河床的形態(tài),塑造河床邊界的影響因素也處于變化之中。從長遠來看,沖淤作用中的沖淤量將逐漸自我補償,維持河道的平衡狀態(tài)。但是跨河橋梁修建以后,這種固有的平衡模式被改變,因為橋段的橋墩等會對流經(jīng)的水流造成壓縮影響,導(dǎo)致其流經(jīng)水速升高,其水流對河道中泥沙的攜帶能力也會增強,從而在流經(jīng)橋下時發(fā)生沖刷作用。沖刷作用不斷累積,使河床在橋下的河段變得更深,而過水面積在逐漸增大,使其水流發(fā)生減速現(xiàn)象,當(dāng)該部分水流速度低至一定限度時,該段河道則會出現(xiàn)輸沙平衡,這種沖刷作用也無法繼續(xù),而是停止。3.4.1一般沖刷情況。依據(jù)相關(guān)資料,并結(jié)合相應(yīng)計算公式,可對一般沖刷進行計算。在該計算中,經(jīng)常會應(yīng)用的公式為沖止流速公式。在運用該公式進行計算時,是假設(shè)在橋梁下方河槽斷面位置中,其中任何一個垂線所在位置的平均水流速度一旦達到?jīng)_止標準時,則這條垂線所在位置會停止沖刷作用。在這種情況下,一般沖刷所造成的沖刷深度,已經(jīng)抵達了其最高極限值,以其為依據(jù)可進行河道的沖刷計算。3.4.2局部沖刷情況。當(dāng)河流流經(jīng)橋梁時,其水流會沖擊橋墩并被其阻擋。受到阻擋之后,水流繞過橋墩繼續(xù)前行,其繞流過程會導(dǎo)致水流流線驟然發(fā)生彎曲,從而對河道造成局部的沖刷作用,河道因為該種作用,而形成沖刷坑。在這種沖刷作用發(fā)生時,沖刷坑的坑底部位水流速度會逐漸減緩,其沖刷坑內(nèi)的泥沙中細小的部分會被水流帶走,而留下的泥沙漸漸變得粗化。在這一過程中,水流會造成沖刷影響,而河床中的泥沙會產(chǎn)生一個抗擊沖刷的反作用力,兩種影響互相博弈,最后達到一個彼此間的平衡點,這時候,該處沖刷坑的深度已經(jīng)達到了極限。依據(jù)相關(guān)計算公式,可對其局部沖刷情況進行計算。
4.結(jié)論
總而言之,當(dāng)前國家經(jīng)濟形勢下,跨河橋梁工程日益增多,其對所經(jīng)水域防洪水平會產(chǎn)生各異影響,對其防洪影響進行科學(xué)評價,可有效進行工程管理,確保其建設(shè)符合防洪標準,有利于當(dāng)?shù)厮蚍篮榭節(jié)常瑫r也可對橋梁抵抗水流沖擊作用的能力做出客觀評價。
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作者:孟曉鳳 單位:廣東華禹工程咨詢有限公司
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