桥墩阻水对水流结构的影响
第7卷第2期水利科技与经济Vol . 7, No . 2
2001年6月Water Conservanc y Science and Technology and Economy June 2001
水利规划与设计
桥墩阻水对水流结构的影响112
崔 岩, 马大伟, 冷跃斌
(1. 哈尔滨市水文水资源勘测总站, 黑龙江哈尔滨 150076; 2. 哈尔滨市水利机械工程公司, 黑龙江哈尔滨 150001) [摘 要] 根据实测资料, 针对桥梁上下游水下地形变化, 浅析桥墩阻水对水流结构的影响。[关键词] 桥墩; 水流结构; 成因
[中图分类号] TV31 [文献标识码] C [文章编号] 1006-7175(2001) 02-0076-01
1 前言
松花江哈尔滨段全长51km (运浪河口～呼兰河口) 。在市区段横跨三座大桥, 分别是松花江公路大桥、滨洲桥、滨北桥。后两座为铁路桥, 有近百年的历史。长期以来由于自然因素和桥墩对水流结构的影响, 使桥的上下游形成了浅滩及江心洲地形。严重的阻碍了通航及城市防洪。本文在前人研究的基础上仅就建桥前后水流结构变化问题进行探讨。
全部削平被洪水移向下游, 从河床高程看最高点冲掉4m 左右。
3 桥墩影响水流结构成因浅析
松花江具有丰枯水文周期的特点, 含沙量小, 哈尔滨段河岸、河滩土质抗冲性小, 因此具有弯曲、分汊的特点。河床的这一特点, 使市区上游段凹岸冲刷, 凸岸淤积。以上游四方台段为例:公路大桥上游四方台段由于凹岸冲刷, 主流摆动。深泓线右移300m 左右, 右岸崩塌, 使水流挟带大量泥沙进入市区。通过公路大桥时, 桥墩束挟水流, 改变了水流结构, 局部地区形成环流, 不同程度的壅高了水位, 使得泥沙在桥上游落淤, 经过多年水流与河床的相互作用, 使得沙滩面积逐渐增大。束挟使桥墩处的水流挟沙力增加。水流通过桥墩时单宽流量也在增加。因泥沙在桥上游落淤, 破坏了原有的输沙平衡, 来沙量小于水流挟沙力, 不足的泥沙将逐渐自河底得到补充, 使河床冲刷。故桥下游沙滩在1998年大洪水过后冲掉4m 左右。
滨洲桥与滨北桥河段受堤防、桥梁的控导作用, 使河道在此受到节制, 产生节点, 节点处河床窄深, 水流集中; 节点间河岸容易冲刷, 河床宽浅, 水流分散。因节点间距离不是很长, 河道受到钳制作用比较显著, 没有足够的回旋余地, 加之滨洲桥北岸引堤引导漫滩水流的归槽冲刷, 导至滨洲桥上主流北移, 引起桥下主流分汊, 奠定了两桥间江心岛河型的基础。
2 桥墩上、下游的河床变化
2. 1 滨洲桥与滨北桥河段
根据1904年河道平面图来看, 滨洲桥与滨北桥之间均为浅滩, 中泓线靠北岸, 多年的冲淤使浅滩连成一片, 形成了今日的江心岛并仍在逐年抬高
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延长, 面积已达10km 左右。形成江心岛后主航道由此移向南岸。
滨洲桥下原北岸边有浅滩, 主航道靠近南岸, 由于建桥后改变了水流结构, 引起桥下河床的变形, 桥下南岸边滩加大抬高逐渐形成了大沙滩, 迫使主流由南岸向北岸, 航道在改变。航运部门经常清淤, 以保证通航水位。据我们近十年的实测江道地形图资料计算, 滨洲桥下沙滩沙量增加了90多
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万m , 当水位在112. 00m 时, 沙滩已延伸到了通江街口。2. 2 松花江公路大桥河段
松花江公路大桥始建于1982年, 1986年建成。建桥前主航道靠近北岸, 为建桥需要在其上游修潜锁坝, 中水、洪水通过时, 配合岛尖修顺坝将水流引向南岸。1981年当水位在116. 00m 时, 公路桥上
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游沙滩面积为0. 09km , 至1997年同一水位时, 沙滩面积增大到0. 7km 2。面积增大了7倍之多。沙滩不断向下游延伸, 当水位在112. 00m 时, 沙滩已延伸到桥上游500m 处, 只在桥墩下有一浅沟。
松花江公路大桥下游500m 处浅滩, 逐渐被冲刷削平。仅以1998年大洪水前后为例:汛前滩顶高程114. 20m , 沙滩长95m , 大水过后, 整个沙滩
[收稿日期] 2001-01-10[作者简介] 崔 岩(1955-) , 女, 工程师, 从事水文水资
源的研究工作。
4 结束语
综上所述, 三座桥上的沙滩均在变化, 有的淤高延长, 有的冲刷降低。说明桥墩在一定程度上影响了水流结构, 表现为多样性, 复杂性。上游两岸的冲刷崩塌, 使挟带泥沙的水流受桥梁及沙滩的阻力, 产生壅水, 流沙基本淤在三个桥下沙滩上。沙滩越积越大, 阻水也就随之严重, 影响通航及洪水下泄, 危及城市安全。
[参考文献]
[1] 松花江哈尔滨段江道整治的有关情况介绍[R ]. 1975
-06.
[2] 河流泥沙工程学[M ]. 水利出版社, 1981-09.