吳奕宏

摘 要：文章通過數(shù)學(xué)模型對沙河河段涉河橋梁群壅水的高度進(jìn)行計算，分析涉河橋梁群個數(shù)、尺寸對河道泄洪的影響。

關(guān)鍵詞：橋梁群；泄洪

中圖分類號：U442.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）14-0053-02

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們對河流河道的開發(fā)利用不斷加大，在河道上修建了大量的橋梁工程，這些橋梁的建設(shè)對沿河社會經(jīng)濟的發(fā)展起到了較大的促進(jìn)作用的同時，也會或多或少地影響河道的河床穩(wěn)定以及邊坡穩(wěn)定，特別是會對河道的行洪產(chǎn)生一定影響。

1 研究背景

沙河是淮河最大的支流，發(fā)源于魯山縣石人山，地處河南省腹地，流域地跨豫皖兩省，流經(jīng)河南省平頂山市區(qū)、葉縣、舞陽、郾城、漯河市區(qū)、西華、商水、周口市區(qū)、淮陽、項城、沈丘至界首市入安徽省境，抵阜陽地區(qū)潁上縣正陽關(guān)（沫河口）入淮河。近年來，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，對跨水域交通的需求越來越大，對沙河沿線河道的開發(fā)利用程度越來越高，從107國道沙河橋到淞江路沙河橋河段已建橋梁9座，橋梁間距最短的不到600 m，河道開發(fā)利用率較高。工程建設(shè)會引起附近水域河床阻力、水流流態(tài)、流速分布、過流能力和岸坡穩(wěn)定等發(fā)生變化，從而對河勢穩(wěn)定和防洪安全帶來一定影響，也不利于維護河流的健康狀態(tài)。本文通過數(shù)學(xué)模型對該河段3 000 m3/s流量進(jìn)行模擬計算，分析不同橋梁尺寸對河道泄洪影響。

2 模型與基本方程

采用水動力學(xué)模型計算，在水平方向上采用貼體正交曲線坐標(biāo)，在鉛直方向上采用s坐標(biāo)。笛卡爾坐標(biāo)系定義如圖1所示：

河水運動的基本控制方程組可表述為：

z為垂向坐標(biāo)，z為水面相對于基準(zhǔn)面的高度，d為相對于基準(zhǔn)面的水深，H水深；H=z+d。s=-1為底部，s=0為自由水面，在s坐標(biāo)下，每一層在水平平面上位置一定。

3 數(shù)值模擬及結(jié)果分析

大橋橋墩對防洪的直接影響為河槽內(nèi)的橋墩減少過水?dāng)嗝嬖斐缮嫌嗡惶Ц摺?/p>

3.1 橋梁個數(shù)對壅水高度影響分析

橋梁個數(shù)分為無橋、一橋、兩橋、三橋、無橋、七橋六種工況，計算結(jié)果如圖3～5所示。

計算結(jié)果表明，多橋時，壅水影響會向上游累積，使得水位壅高值及壅水范圍明顯增大，產(chǎn)生疊加效應(yīng)，隨著橋數(shù)的增加，疊加效應(yīng)越明顯。

3.2 橋梁尺寸對壅水高度影響分析

橋梁尺寸分為尺寸相同、尺寸減小、尺寸增大三種情況，對壅水高度影響如圖6所示。

由圖可以看出，在相同位置布設(shè)不同尺寸的橋墩時，橋墩尺寸變大，橋前斷面壅水高度增加，原因是由于橋墩尺寸變大，使得過水?dāng)嗝鏈p小。

4 結(jié) 語

雖然單個工程的防洪評價往往表明，其造成的壅水效果不會對防洪造成較大影響，但若將河段內(nèi)的所有工程考慮在內(nèi)時，其工程群體的壅水效應(yīng)將隨著工程群密度的增加而大大增加。此時的單個工程，不應(yīng)獨立出來，而應(yīng)當(dāng)看作工程群體中的一部分。如果河道內(nèi)工程群的密度相當(dāng)大，以致于在某個工程影響范圍內(nèi)的壅水效應(yīng)尚未減退時，就疊加了其他工程，那么這些工程群的影響，不僅會在范圍上擴大，還會在程度上加深。在工程影響范圍內(nèi)建橋時，疊加效應(yīng)是恒定的，壅水高度并不是線性疊加。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖小鈴.淺析擬建橋梁對河道泄洪的影響[J].重慶建筑，2009，（2）.