1.8%,说明拟建大桥占据的过水面积不大。
表4.4 拟建工程过水面积占据率(%)
河道条件 频率 汛期P=0.33% 汛期P=5% 汛期常遇洪水 汛末11月P=5% 桥址处 流量 3(m/s) 水位(m) 71800 54500 37100 24000 过水 面积(m2) 占据面 过水面积 积(m2) 占据率(%) 水下体 积(m3) 天然情况 朱杨溪枢纽建成后 217.91 213.54 208.40 213.60 21134 17388 13119 17473 372.35 303.35 227.35 304.94 1.760 1.744 1.732 1.745 7235 6593 6072 6611 表4.4统计了拟建大桥在各级水位下占据的水体体积,天然条件下,当长江遭遇300年一遇和20年一遇洪水及汛期常遇洪水流量时,拟建大桥占据水下体积分别为7235、6593和6072 m3;朱杨溪枢纽建成后,当汛末11月遭遇20年一遇洪水时,拟建大桥占据的水体体积为6611 m3。
4.4.2最大壅水高度以及壅水范围
桥梁的修建将占据了一定的河道过水断面,从而导致工程河段水位发生改变。通常,桥位上游水位将有一定程度的壅高。桥梁修建后最大壅水高度和壅水影响范围采用平面二维数模演算,各计算组合的最大壅水高度及其影响范围的计算结果见表4.5,工程河段工程前后的水位变化绘于附图4.6~附图4.9。
表4.5 方案实施后工程河段最大壅水高度与影响范围
天然情况 汛期P=0.33% 位置 Q=71800m3/s 汛期P=5% Q =54500m3/s 汛期常遇洪水 Q =37100m3/s 朱杨溪枢纽建成后 汛末11月P=5% Q =24000m3/s 壅水高度 影响范围 壅水高度 影响范围 壅水高度 影响范围 壅水高度 影响范围 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 0.060 120 0.052 85 0.050 80 0.011 15 左主墩 0.070 140 0.056 105 0.054 95 0.016 25 右主墩 注:表中壅水范围按照墩前位置起算,以水位壅高不足1cm为歼灭点。
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从图、表可以看出,墩前局部区域水位的壅高值明显大于左、右岸水位的壅高值,主要是因为桥墩为局部阻水建筑物,其引起的壅水具有较强的局部性,一般为桥墩上游壅水,且墩前壅水最高,然后向上游和两侧递减,桥轴线下游水位略有跌落。受河道形态影响,拟建大桥右主墩水位变化比左主墩大。
由于拟建大桥跨径较大,占据河道过水面积较小,因而引起的工程河段水位变幅较小,影响范围较短。在天然情况下,当长江发生300年一遇、20年一遇和汛期常遇洪水时,工程河段最大壅水高度分别为0.070、0.056m、0.054m,壅水高度超过1cm的范围分别为140 m、105 m、95m;朱杨溪枢纽建成后,当汛末11月遭遇20年一遇洪水时,工程河段最大壅水高度分别为0.016m,壅水高度超过1cm的范围为25m。
表4.6统计了工程河段在各级流量下近岸水位的最大壅高值。在天然情况下,当长江发生300年一遇、20年一遇和汛期常遇洪水时,拟建大桥引起的右岸最大壅高分别为0.009m、0.005m和0.004m,左岸最大壅高分别为0.006、0.003和0.003m;朱杨溪枢纽建成后,当汛末11月遭遇20年一遇洪水时,拟建大桥引起的右岸最大壅高为0.002m,左岸最大壅高为0.001m。
由此可见,水位壅高值与工程河段在天然情况下水位的涨落幅度相比较,可以认为建桥引起的水位壅高是较小的。
表4.6 工程实施后工程河段近岸最大壅水高度(单位:m)
河道条件 天然情况 朱杨溪枢纽建成后 洪水频率 汛期P=0.33% 汛期P=5% 汛期常遇洪水 汛末11月P=5% 左岸 0.006 0.003 0.003 0.001 右岸 0.009 0.005 0.004 0.002 注:近岸指距水边约15m左右。
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计算成果还表明,在各种水流条件下,拟建大桥修建对上游约170m处的毛子岩松溉长江提水工程取水工程、上游3.2km处的重庆理文造纸有限公司提水工程,上游约3.6km处的重庆港永川港区朱沱作业区一期码头工程、上游约4.9km处有朱沱水文站以及下游2.5km处的松溉码头水位无明显影响。
4.6流速变化分析计算
由于大桥的修建,扰乱了河道的水流状态,将引起工程河段流场的改变。如果流速增加过多,将导致河道发生冲刷,带来安全隐患;而工程附近流速减小过多,又可能引起河道淤积,从而给这些工程的正常使用带来不利因素。因而工程前后工程河段的流场变化将是评价涉河工程优劣的一个重要因子。从本次计算的结果来看,由于拟建大桥跨径较大,桥墩占据的河道过水面积较小,因而流速改变不大,且影响的范围也不远,以流速变化大于1cm/s统计,天然情况20年一遇洪水时,流速影响主要在工程上游60m~下游420m区域内。
二维数学模型对工程方案实施前后工程河段的流场进行了模拟。附图4.10~附图4.17统计了工程方案实施前后的流场分布,表4.7、表4.8和附图4.18~附图4.21统计了工程实施前后流场变化情况。
由图、表可知,工程对流速的影响主要集中在桥墩附近的局部区域。桥墩上游的局部区域内由于桥墩壅水导致流速减小,桥墩下游因桥墩阻水流速也将减小,但桥墩下游的影响范围明显比桥墩上游大;桥墩之间的区域内由于桥墩挤压水流,流速增加。
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表4.7 左主墩区域流速变化范围统计 流速单位:m/s,范围单位:m
河道条件 天然情况 朱杨溪枢纽建成后 洪水频率 P=0.33% P=5% 汛期常遇洪水 汛后20年一遇 墩上游 最大减变化小 范围 -0.120 90 -0.094 60 -0.092 55 -0.05 50 墩下游 最大减变化范小 围 -0.136 510 -0.110 420 -0.109 375 -0.062 290 墩左 最大增变化范加 围 0.087 250 0.072 220 0.071 170 0.040 130 墩右 最大增变化范加 围 0.12 380 0.10 320 0.10 270 0.046 170 表4.8 右主墩区域流速变化范围统计 流速单位:m/s,范围单位:m
河道条件 洪水频率 P=0.33% P=5% 汛期常遇洪水 墩上游 最大减变化范小 围 -0.130 124 -0.102 85 -0.100 70 墩下游 最大减变化范小 围 -0.145 720 -0.117 580 -0.114 530 310 墩左 最大增变化范加 围 0.132 520 0.106 430 0.103 370 0.055 182 墩右 最大增变化范加 围 0.094 280 0.076 250 0.073 240 0.05 110 天然情况 朱杨溪枢纽-0.056 55 -0.070 汛后20年一遇 建成后 注:变化范围指流速变化大于0.01m/s的影响范围
(1) 左主墩:
在天然情况下,当长江发生300年一遇、20年一遇和汛期常遇洪水时,墩下游流速最大减小分别为0.136m/s、0.110m/s、0.109m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围分别在墩下游510m、420m、375m;墩上游流速最大减小分别为0.120m/s、0.094m/s、0.092m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围分别在墩下游90m、60m、55m;墩右侧流速增加最大分别为0.12m/s、0.10m/s、0.10m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围分别为380m、310m、270m;墩左侧流速增加最大分别为0.087m/s、0.072m/s、0.071m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围分别为250m、220m、170m。朱杨溪枢纽建成后,当汛末11月遭遇20年一遇洪水时,墩下游
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流速最大减小为0.062m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围在墩下游290m;墩上游流速最大减小为0.050m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围在墩上游50m;墩右侧流速增加最大为0.046m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围为170m;墩左侧流速增加最大为0.040m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围为130m。
右主墩
在天然情况下,当长江发生300年一遇、20年一遇和汛期常遇洪水时,墩下游流速最大减小分别为0.145m/s、0.117m/s、0.114m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围分别在墩下游720m、580m、530m;墩上游流速最大减小分别为0.130m/s、0.102m/s、0.100m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围分别在墩下游124m、85m、70m;墩右侧流速增加最大分别为0.094m/s、0.076m/s、0.073m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围分别为280m、250m、240m;墩左侧流速增加最大分别为0.1320m/s、0.106m/s、0.103m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围分别为520m、430m、370m。朱杨溪枢纽建成后,当汛末11月遭遇20年一遇洪水时,墩下游流速最大减小为0.070m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围在墩下游310m;墩上游流速最大减小为0.056m/s,影响范围大于0.01m/s的影响范围在墩上游55m;墩右侧流速增加最大为0.050m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围为110m;墩左侧流速增加最大为0.056m/s,影响大于0.01m/s的纵向范围为55m。
计算结果还表明,拟建大桥修建后,在各种水流条件下,上游朱沱水文站、毛子岩提水工程、重庆理文造纸有限公司提水工程、重庆港永川港区朱沱作业区一期码头工程以及下游松溉码头流速无明显变化。
表4.9还统计了拟建大桥修建后工程河段近岸流速增加值,由表可
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