試談海城河牛莊大橋設(shè)計洪水計算.doc

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1、試談海城河牛莊大橋設(shè)計洪水計算　摘要設(shè)計洪水計算是“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價”重要組成部分。以海城水文站基本資料為基礎(chǔ),根據(jù)水利部《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目管理的有關(guān)規(guī)定》以及《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制導則》,對建設(shè)項目設(shè)計洪水進行分析計算,從而對跨河建筑物對防洪的影響進行評價?！　￡P(guān)鍵詞設(shè)計洪水;頻率曲線;洪峰流量;設(shè)計水位;海城河牛莊大橋　　　　　　1資料選用　　1.1基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56km,流域面積1000km2

2、,1934年設(shè)立,1953年后有連續(xù)資料。2006年下遷950m至現(xiàn)在位置,流域面積變?yōu)?001km2?；举Y料選用1953—2009年,連續(xù)系列資料57年,經(jīng)分析計算設(shè)計洪水成果可靠。　　1.2資料插補延長　　此次洪峰流量實測資料系列1953—2009年,計算100年一遇的資料系列相對較短,為此,本次分析計算中,對以下幾類資料進行了插補延長。一是與海城站相鄰的站只有湯河水庫站,資料系列更長,湯河水庫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50km,流域面積相近,河流特性、下墊面條件及氣象特點相差不大,因此采用面積比法進行

3、資料的插補延長。湯河水庫站流域面積為1228km2,1951年、1952年實測流量分別為719、734m3/s,計算得海城站流量分別為586、598m3/s,作為資料插補系列。二是依據(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5050m3/s,1888年最大洪峰流量3080m3/s,為歷史資料系列中最大的2次洪水?！　?設(shè)計洪水計算方法　　2.1經(jīng)驗頻率計算　　依據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》(SL44-93)中的規(guī)定,當工程所在地區(qū)具有30年以上實測和插補延長洪水流量資料,并具有歷史洪水

4、資料時,應(yīng)采用頻率分析法計算設(shè)計洪水。頻率分析計算公式如下:　　海城站歷史調(diào)查洪水采用如下經(jīng)驗頻率公式計算:　　PM=×100%(1)　　式(1)中:PM為歷史特大洪水流量或?qū)崪y系列中特大洪水流量經(jīng)驗頻率(%);M為歷史特大洪水流量或?qū)崪y系列中特大洪水流量在調(diào)查期內(nèi)的序位;N為調(diào)查期年數(shù)?！　崪y洪水流量系列經(jīng)驗頻率按下式計算:　　Pm=+(1-)×100%(2)　　式(2)中:Pm為實測洪水流量經(jīng)驗頻率(%);α為歷史特大洪水的項數(shù);l為實測洪水流量系列中按特大洪水流量處理的項數(shù);mi為按實測洪水流量系列遞減次序排列的序位?！　?.

5、2理論頻率曲線　　理論頻率曲線采用皮爾遜Ⅲ型分布?！　【涤嬎愎綖?3　　=(Xj+Xi)(3)　　變差系數(shù)計算公式為:　　Cv=(4)　　偏態(tài)系數(shù)計算公式為:　　Cs=(5)　　采用矩法求得各統(tǒng)計參數(shù),偏差系數(shù)CS值,采用CS與Cv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)過優(yōu)選?！　〗?jīng)驗頻率的計算方法采用統(tǒng)一處理法?！　?設(shè)計洪水的計算　　3.1海城站設(shè)計洪峰流量的推求　　根據(jù)以上資料進行海城站設(shè)計洪峰流量的頻率計算,計算結(jié)果見表1?！　?.2項目位置以上設(shè)計洪峰流量的推求　　海城水文站以上流域面積1000km2,項目位置

6、以上流域面積1310km2,因此要進行換算。由于海城站沒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基本一致,可用面積比法確定項目位置以上設(shè)計洪峰流量[1-4]?；竟綖?　　Qp=Q?！罠p/F海(6)　　式(6)中:Qp為項目位置設(shè)計洪峰流量;Q海為海城站洪峰流量;F海為海城站以上流域面積;Fp為項目位置以上流域面積?！　№椖课恢?00年一遇設(shè)計洪峰流量Qp100=4120×1310/1000=5397m3/s;50年一遇設(shè)計洪峰流量Qp50=3380×1310/1000=4428m3/s?！　?設(shè)計洪水成果及

7、合理性分析　　通過以上計算成果,項目位置處100年一遇的設(shè)計洪峰流量為5397m3/s。采用海城水文站連續(xù)58年實測資料,其系列較長,成果精度高,調(diào)查資料比較可信;用海城站資料換算工程項目設(shè)計洪水,方法得當。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)相對較低,采用海城站設(shè)計成果為基礎(chǔ),對工程設(shè)計而言,防洪標準更高,對工程本身更加安全,設(shè)計洪水成果是合理的。　　5設(shè)計洪水水位的推求　　選擇海城水文站歷史最大實測洪峰流量為1985年的2740m3/s、1969年的2030m3/s、1975年的1270m3/s、1970年的874m

8、3/s,根據(jù)公式推算牛莊站洪峰流量分別為3589、2659、1664、1145m3/s。牛莊站實測對應(yīng)洪水位分別為10.52、9.98、8.95、7.96m,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