潮州大桥工程防洪影响评价分析

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1、潮州大桥工程防洪影响评价分析张从联，刘树锋，苗青（广东省水利水电科学研究院，广州，510610）摘要：通过韩江三角洲网河区较大范围一维河网数学模型和工程局部河段平面二维水流模型，对潮州大桥建设前后对韩江的防洪影响进行了综合分析和评价，并提出了主要防治和补救措施建议，可供类似工程参考。关键词：韩江；大桥；防洪；评价1工程简介为了改善韩江两岸交通，缓解韩江大桥的交通压力，减缓城市中心区的交通拥挤，拉动当地的经济发展，并为了更好地改善投资环境，加快城市建设步伐，潮州市政府决定建设潮州大桥工程，拟建潮州大桥位于潮州市城市中心区，位于潮州市韩江大桥以南约2.30km处

2、，座落在韩江大桥和潮州供水水利枢纽之间，西岸距供水枢纽约780m，东岸距水利枢纽约770m，途经仙洲岛陆地（工程位置见图1）。为科学客观的分析潮州大桥建设对韩江的防洪影响，首先进行了数学模型计算，根据计算结果及其他资料综合分析大桥建设对韩江的防洪影响。水头(西一)1951～1980)196～现在水头(东二951～1980水头(东一)1图1潮州大桥建设位置及附近水利工程分布示意图2数学模型计算根据韩江水系特征以及潮州大桥线位布置情况，分别建立了韩江三角洲网河区较大范围一维河网数学模型和韩江局部工程河段平面二维水流模型，依此来分析和评价大桥建设对所在水道行洪及其

3、它防洪影响的大小及范围。2.1一维河网数学模型2.1.1研究范围和断面布置一维模型把韩江三角洲所有主要河道均纳入了模型计算范围，主要包括韩江干流三河坝至仙43洲岛河段、东溪（莲阳河）、西溪（外砂河）、北溪（义丰溪）、南溪、蓬洞河、新津河及其下游分支河道，计算河段有33个，河网概化为30个节点，其中汊点和内节点23个，计算断面有484个。2.1.2模型控制方程一维非恒定流网河数值计算的控制方程采用完全圣维南方程组：∂Q∂Z+BT=ql∂x∂t2（1）∂Q∂Q2∂z2∂AnuQ+2u+(gA−Bu)-u+g=0∂t∂x∂x∂xR3/42.2平面二维

4、数学模型2.2.1地形资料和研究范围由于韩江河道近年来地形变化较大，二维计算采用工程2009年新测地形，计算范围上起桥址上游2.6km仙洲岛上游约500m附近，下起桥址下游1.2km潮州水利枢纽东、西溪水闸处，共约4km范围。计算网格图见图2。.图2工程局部河段平面二维计算三角形网格图2.2.2基本方程∂h∂(uh)∂(vh)连续方程：++=0（2）∂t∂x∂y运动方程：222ε2∂u∂u∂u∂h∂α0guu+vεxx∂uyx∂u+u+v+g(+)−fv+=()+()（3）222∂t∂x∂y∂x∂xchρ∂xρ∂yα22ε2ε2∂v∂v∂v∂h∂0gvu+v

5、xy∂uyy∂u+u+v+g(+)−fu+=()+()（4）222∂t∂x∂y∂x∂xchρ∂xρ∂y442.3计算水文条件一维防洪影响数值计算主要考虑拟建工程对河道水面线（P=1%、2%、5%、10％和20％）的影响。模型的上边界采用控制站三河坝站各级频率设计洪水，下边界的东溪口站采用较洪水频率[1]低一到几个量级的高潮水位值，妈屿站以设计高高潮位均值对应上游各级频率洪水。二维模型[2]主要研究工程段附近流场变化情况，一维计算成果为二维数学模型的水文组合提供边界条件。3原设计方案及防洪影响初步分析3.1原设计方案介绍潮州大桥的桥墩原设计方案采用板墩结构，右

6、汊桥轴线与水流方向基本成正交布置，左汊桥轴线和水流方向有一定夹角（夹角约成35°），主河道内共布置有桥墩个，其中右汊主河道内布置桥墩7组，左汊主河道内布置桥墩18组（平面布置简图见图3），各级洪水频率下，桥墩阻水面积比左汊最约为16.4%～17.2％，右汊约为5.6%~6.2％。图3潮州大桥原设计桥式方案平面布置简图3.2原设计方案计算成果初步分析及建议潮州大桥原设计方案布置桥墩较多，阻水面积比较大，由数模计算成果可知，工程建成后，桥址上游最大壅水6.7cm，总体来讲壅水较高；另外，左汊桥轴线与水流夹角过大，桥墩又是板墩结构，易形成导流或挑流作用，对两岸堤防

7、防洪非常不利；因此需对原设计方案进行优化，并减小河内桥墩个数，缩小桥梁阻水面积比，从而减小工程建设对两岸堤防防洪带来的影响。4修改方案及防洪影响分析4.1修改方案简介针对原设计方案壅水较高以及桥墩结构等的设计问题，设计单位经综合考虑各方面因素后，提出了新的修改设计方案，和原设计方案对比，修改方案减少了桥墩，减小了阻水比，桥墩承台均埋入河床以下，并把左汊桥墩改成了圆型，两列桥墩顺水流方向交错投影布置。方案修改后，各级洪水频率下，左汊主河道内桥墩阻水比（投影面积比）为7.04％～7.16％，右汊主河道内桥墩阻水比（投影面积比）为4.39％～4.42％。修改方案桥

8、式布置方案简图见图4。图4潮州大桥桥式修改方案平面布