洛湛铁路桂江特大桥对桂江行洪影响研究

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摘 要 在河道上修建桥梁会对该河段水流产生影响，本文采用数学模型模拟涉水建筑物附近河流水流特性，分析和验证建桥前后桥位附近的水位、流速及流向变化情况，模拟结果表明大桥建设对桥位河段行洪无明显影响。

关键词 流态；行洪；水位；数学模拟

中图分类号[U24] 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0081-02

0 引言

洛（阳）湛（江）铁路通道桂江特大桥位于广西梧州市境内，在梧州市西北方向约6.0km的欧村，跨越桂江，桥位上游4.6km为旺村水位站。桥轴线大致与主河槽方向垂直。桂江特大桥全长1669.01m，共设46座桥墩，其中17#～22#桥墩座落在桂江主河槽内，其余桥墩在两岸滩地上。17#～22#为主桥墩，墩体为圆端形空心墩。16#～23#墩桥跨分别为53.80m、88.00m、88.00m、53.70m、32.70m、32.70m、32.70m，其余桥跨为32.70m～32.84m。桥面设计标高为39.92m，桥位河段航道等级为Ⅳ级。设计时采用的三百年一遇洪水流量及水位为16800m3/s、30.16m，百年一遇洪水流量及水位为13100m3/s、28.59m。

梧州市是广西至广东水路的便捷通道，梧州市地势较低，而广西的径流92%以上流经梧州市，防洪任务相当艰巨，目前，河东区及河西区沿浔江北岸、西江北岸及桂江两岸已基本建成或正在建设防洪标准为50年一遇的防洪工程。

1 研究内容及基本资料

1.1 研究内容

水位：分别对桂江特大桥工程建设前后，当桂江该河段发生频率为5%、2%、1%的洪水时，进行一维水位数学模拟，对比分析工程上下游影响范围内的水面线变化情况及对两岸防洪的影响。

流态：分别对桂江特大桥工程建设前后，当桂江该河段发生频率为5%、2%、1%的洪水时，进行二维水流流态数学模拟，对比分析工程附近河段的流态变化特征。

1.2 基本资料

论证计算分析主要依据的基本资料有水文资料、地形地质资料和建筑物设计资料等。梧州市西江段发生各频率洪水是由浔江和桂江同时发生洪水引起的可能性很小，主要的洪水类型是两种，其一是浔江与西江发生同频率洪水，桂江是相应洪水，另一种是桂江与西江发生同频率洪水，而浔江是相应洪水。洪水组合见表1。

显然本次计算分析按组合工况Ⅰ采用桂江流量较适合。旺村水位站位于工程上游约4.6km，区间没有大支流汇入。

目前梧州市防洪工程已基本建成，故桂江洪水水位应采用防洪堤建成后考虑洪水归槽的情况下，即各流量相应的水位见表2。其中大屋与儒隆分别在旺村下游1700m和5900m。河段的综合糙率系数根据现场情况采用0.020～0.024。

3.3 计算成果及分析

3.3.1 建桥前水流流态

根据水位计算结果，确定二维流态计算范围为桥位下游1280m至桥位上游1500m。三种频率洪水分别计算，结果显示，在整个计算河段范围内，洪水全部漫滩，主河槽的流速明显比两岸滩地的流速大。从计算起始段到桥位，主流基本居中，但左岸流速比右岸大约50%～80%，在桥位上游约200m，即顺河第18单元，主流流速达到第一个峰值，5%～1%三种频率洪水分别为3.17m/s、3.47m/s和3.62m/s，左岸流速达到最大，相应频率的左岸最大流速分别为1.97m/s、2.16m/s和2.26m/s，此段的右岸流速均在1.70m/s以内。之后，主流流速及左岸流速呈缓慢减小的趋势，到顺河第30单元，主流速又逐渐增大，至第2断面，由于河床最窄，过流断面小，主流速达到最大，三种频率洪水最大主流速分别为3.45m/s、3.78m/s和3.94m/s。但对于右岸流速，由于河道逐渐向左岸拐弯且至第2断面时形成了约90°的急弯，使得右岸流速不断增加，至转弯段，两岸滩地的流速大致相等，主流偏右，随后右岸流速逐渐大于左岸流速。各频率洪水右岸最大流速分别为2.08m/s、2.28m/s和2.38m/s。

三种频率洪水的流势基本相似，水流无特殊变化，桥位处水流方向与桥轴线法向交角8°～12°，流向相对大桥偏向右岸。

3.3.2 建桥后水流流态

桂江特大桥建成后，相同河段的三种频率洪水流态计算结果显示，由于大桥上游水位壅高，在壅水影响范围的河段内，流速稍有降低，5%～1%三种频率洪水时，流速最大降幅分别为0.07m/s、0.08m/s、0.08m/s；而水流从桥前最大壅水断面后至桥下游约530m范围内，流速有所增大，流量越大，增幅越大，流速最大增幅相应为0.09m/s、0.10m/s、0.11m/s。在其影响范围内，岸边流速也相应变化。桥下游530m以后，水流基本恢复到原河道流态。总体而言，大桥建设后，发生三种频率洪水时，桥位附近河段的流态有所变化，特别在桥墩附近产生小范围的绕流现象，但河段流势基本保持，无不利流态发生。

4 结论

桂江特大桥建设后，占用桂江河道横断面约11%，使其上游1340m范围内的河道水位有所壅高。5%、2%、1%三种频率洪水时的最大壅水高度分别为0.046m、0.050m和0.054m，影响河道长度相应为1420m、1490m和1550m。对防洪工程影响较小。

流态方面，大桥轴线法向与桂江来水形成8°～12°的交角，在大桥影响的上游河道范围内，流速稍有降低，三种频率洪水流速最大降幅为0.07m/s～0.08m/s；而桥位及其下游530m以内的水流流速有所增大，三种频率洪水流速最大增幅为0.098m/s～0.11m/s。未发生不利的特殊流态。

由此可见，桂江特大桥建设后对水位和水流流态影响不大，对该河段行洪产生的影响不明显。

参考文献

[1]吴持恭.水力学[M].北京：高等教育出版社，1983.

[2]周雪漪.计算水力学[M].北京：清华大学出版社，1995.

[3]彭凯，方锋，吴持恭.正交数值网格的生成及平面二维流场计算[J].水利学报，1990（4）：53-56.