兰州中立黄河大桥水文分析

兰州中立黄河大桥水文分析提要：通过对中立黄河大桥的水文计算，分析了大型水库群下游桥址处复杂的流量水位计算问题，供今后大型水库群下游桥梁水文分析参考。关键词：兰州；中立黄河大桥；水文分析1流域概况中立黄河大桥位于兰州市中部，黄委会兰州水文站（中山铁桥处）下游约2.70km处，桥址以上控制流域面积约为222560km2,桥址距入海口约为3348km。径流主要来源于上游流域内的降雨和冰雪融水，年径流量的分配随降雨和气温的变化而异。自1968年以来，桥址上游黄河干流相继建成了龙羊峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡水库，已经形成了梯级调蓄，特别是刘家峡的建成和截流，对下游河段洪峰流量的削减作用尤为明显，桥址上游的主要来水受到了刘家峡水库的控制。汛期一般为6-9月，个别年份略有提前或推迟。6-10月年径流量约占全年平均值的62%，9月份水量最丰，月平均流量达1732m3/s。枯水期为12-3月份，径流量约为年平均值的17.30%，2-3月份平均流量为506m3/s。流域内植被较差，水土流失较为严重。2设计流量分析2.1兰州水文站1968年以来的实测洪水资料统计法兰州水文站距桥址仅2.70km，中间无较大支流汇入，其流量完全可以代表桥址处的流量。兰州水文站1937年建站，积累了较长系列的观测资料。1968年刘家峡水库建成后，下泄洪水受到水库的控制，自1968年以来兰州水文站20年的实测资料，在一定程度上真实地反应了上游水库调蓄后本河段洪水的情况和规律。其缺陷是资料系列较短，延伸到设计频率时，未直接反应出相同频率下刘家峡水库控制下泄流量因素的影响。1968年以来兰州站实测资料统计成果见表1。Q1%=6508m3/s2.2待定系数法本方法利用1969-1988年水库截流后下游水文站的实测洪峰资料，以上诠站为主要来水，以兰州站实测对应流量作为干流及区间的复合流量，逐年统计分析出区间入流形成桥址流量的比例系数K值，即K=（Q兰州-Q上诠）/ZQ支流则桥址处百年流量为：Q1%桥址=Q1%上诠+KEQ1%支流式中：Q1%上诠——上诠站百年一遇流量统计值，Q1%上诠=6080m3/s；ZQ1%支流——区间大支流百年流量之和，ZQ1%支流=3960m3/s。逐年K值分析见表2则桥址处设计流量为:Q1%=Q1%上诠+KZQ1%支流=6080+0.240x3960=7030m3/s2.3刘域面积比例法刘家峡水库控制流域面积占桥址控制面积的81.70%,区间面积仅占18.30%，相对较小，可用面积比例法计算桥址处的流量。Qp桥址=Qp’x（1-F库/F桥）+Qp’xF库xQP出/（F桥xQP入）式中：Qp桥址水库调蓄后桥址设计流量；Qp’水库调蓄前桥址处天然设计流量，Qp’=7693m3/s；F桥——桥址处控制流域面积，F桥=222561Km2；F库——刘家峡水库控制流域面积，F库=181770Km2；QP出——设计频率时的出库流量，QP出=5811m3/s；QP入——设计频率时的入库流量，QP入=6860m3/s。则山Q1%桥址=6732m3/s。上述各法计算结果比较如下（表3）：通过以上分析认为，以兰州水文站1989年的实测洪水系列统计结果，作为本桥的设计流量是合适的，它不仅仅与兰州市百年防洪标准相吻合，而且也真实地反应了水库调蓄后的下泄，区间随机入流、盐锅峡、八盘峡综合削峰的真实情况，因此桥址处各频率流量采用值见表4。3桥址处设计水位分析本桥桥址处河段为复式断面，河道基本顺直，下游略有微弯，水流通畅，卵石、砾石河床，边滩有细砂、黏土覆盖，局部长有稀疏草丛。根据实地调查并综合兰州市黄河堤规划21号大断面（在本桥下游75m）的水文要素，主河糙率系数m主=35；边滩糙率系数m滩=25。洪水水面坡度为i=7.80%。，水位推求按桥址纵断面推求。另外本桥受下游桑园峡口的壅水影响，根据兰州市城建设计院1986年黄河堤规划的计算成果，峡口处最高壅水值为5.76m，水面曲线只在大流量（Q=4000〜6500m3/s）时考虑，并为同一数值。水面壅水高度AH是沿程变化的，公式如下:AH=（1-LA/L）2xAHA式中：AH-桥址处壅水高度（m）；LA-桥址至峡口处的距离，LA=10805m；L-壅水河段的总长度，L=13750m；AHA-峡口处的最高壅水值，AHA=5.76mo通过计算知，AH=0.26m，故桥址处设计水位为:H=HP+AH。各级流量对应水位见表5。4结语黄河堤规划21号大断面（位于本桥下游约75m）处，经兰州市城建设计院1986年勘测推求：Q1%=6500m3/s时，HP=1515.02m，与本次计算的1515.07m基本一致。所以以上对设计流量、设计水位的分析计算是合适的，它与兰州市百年防洪标准在本段的防洪流量、防洪