某跨海通道工程水文計算書

1項目區(qū)概述2項目區(qū)地形地貌工程位于戴云山脈東南側的泉州灣，南北岸寬約4?5公里。場地南岸陸域地形較為平坦，除石湖半島地形起伏較大屬海岸二級侵蝕?剝蝕階地地貌，最高高程為44.6米，石湖半島東南面海岸屬海灘地貌，其它大部分屬堆積一級海相沉積階地地貌，高程約為3米；沿線海域屬晉江和洛陽江匯流之后的出?？冢孛采蠈俸Ｏ鄾_淤積地貌。零星分布有少量島礁，最大島礁白嶼，長約200米，寬約100米，最高標高18.3米，多出露燕山期侵入的微?未風化花崗巖體；場地北岸位于惠安縣東園鎮(zhèn)秀涂村和瑯山村一帶，南部海岸為海灘地貌，往北主要屬侵蝕?剝蝕二級階地地貌。地形起伏較大，以高山巖頂為最高點，標高97.9米（沿線場地附近），總體上北岸地形起伏較大，南岸次之。南岸海灘以泥質海漫灘為主，北岸海灘以沙質海漫灘為主，局部為泥質海漫灘，水域地形起伏相對較平緩，水深約5.0-15.0米，局部較深，約20.0米。惠安段接線屬殘積臺地間微丘區(qū)，線路通過區(qū)大致呈波狀起伏。3項目區(qū)氣象泉州灣跨海通道地處閩東南，屬于南亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，夏季多偏南風，冬季多偏北風。隨冬夏季風環(huán)流的轉移，形成夏長冬短，干濕季節(jié)分明，災害性天氣較多的氣候特征。1）氣溫泉州市年平均氣溫19.5?21.0°C,最熱月平均氣溫26?29°C,最冷月平均氣溫9弋。歷年極端最高氣溫為38.7°C（1966年8月16日），極端最低氣溫為0.1°C（1963年1月27日），泉州市全年無霜期長，屬于基本無霜。大于10弋的年有效積溫為5610?7250。。年日照時數(shù)為1800?2200小時。泉州氣溫年較差和日較差均較小，年平均日較差在5.3°C（崇武）。表3.1工程區(qū)逐月平均氣溫表（單位：。C）站點月 份年平均123456789101112

t-i-i一r>.11.711.313.317.621.725.127.227.426.322.818.714.219.8晉江11.912.014.418.822.725.828.228.126.522.818.714.120.3鯉城12.312.214.819.223.126.128.628.426.723.219.114.620.7表3.2工程區(qū)逐月平均最高氣溫表（單位：。C）站點月份年平均123456789101112t-i-i一r>.14.814.416.821.224.727.629.330.529.625.921.717.720.3晉江16.116.019.023.228.629.132.332.130.526.722.818.620.8鯉城16.816.519.523.827.129.732.932.530.927.223.419.421.3表3.3工程區(qū)逐月平均最低氣溫表（單位：。C）站點月份年平均123456789101112t-i-i一r>.9.39.111.215.419.723.325.125.124.020.316.312.119.3晉江8.89.011.616.020.123.225.325.123.519.515.511.219.7鯉城9.09.211.816.320.223.325.425.223.719.715.811.520.0表3.4工程區(qū)逐月平均日氣溫較差表（單位：。C）站點月份年平均123456789101112t-i-i一r>.5.55.35.65.85.04.34.85.45.65.65.45.65.3晉江7.37.27.47.26.55.97.07.07.07.27.37.47.0鯉城7.87.37.77.56.96.47.57.37.27.57.67.97.42）濕度年平均相對濕度為78%,3?8月空氣濕度較大，可達80%以上，其中6月份最大，曾達到86%。3）降雨泉州市季風氣候降水特征明顯：3?4月多雨一前汛期（5?6月）多雨一伏旱一臺風降水集中—秋冬少雨。泉州市月降水量分布呈雙峰型，降水從1月開始增加，3月份濕季開始：6月份達最高值，是主高峰；7月有明顯的減少，8月份再現(xiàn)一個高峰（次高峰）；9月起逐漸減少，10月份減少量最大，干季開始，12月達全年最低值。升降趨勢的特點是從干到濕為緩升，從濕到干為急降。工程區(qū)年平均降水量為1095.3毫米，主要集中在5?6月，占全年降水量的35%,年最大降水量為1600.8毫米（1961年），冬季降水量較少，冬季至春季初5個月降水量約占全年降水量的15%左右。歷年月平均降水量507.3毫米（1961.7）,日最大降水量239.8毫米（1963.7.1）,全年日降水量超過25毫米的降水日數(shù)平均為12.3天。表3.5工程區(qū)逐月平均降水量表（單位：毫米）站點月份年平均123456789101112t-i-i一r>.34.969.193.0123.6158.2187.998.6117.294.720.529.521.41048.6晉江3665.0103.2136.2165.7197.9130.8145.5107.625.338.924.01174.7鯉城35.678.1104.3145.0155.9219.0138.3158.6112.127.737.023.412354）霧平均每年出現(xiàn)霧日為10.6天，多出現(xiàn)在1?5月，平均每月出現(xiàn)霧日1?2天，一般發(fā)生在夜間季凌晨，上午9?10時及消散。5）風泉州市是典型的季風區(qū)，冬半年盛行偏北風，風向從沿海內陸呈順時針旋轉趨勢，夏季盛行偏南風，風向從沿海內陸呈逆時針旋轉趨勢。工程區(qū)年平均風速3.8m/so常風向為東北向，頻率21%；次常風向為東北東，頻率10.6%。強風向為東北向，最大風速24m/so夏季以南南西向風為主，其它季節(jié)以東北風為主。全年大于6級風日數(shù)32天。臺風影響本區(qū)時間為早自4月，遲至11月，影響期達8個月。據(jù)統(tǒng)計，對本區(qū)有影響的臺風平均每年3.2次，7?9月為臺風盛期，占全年臺風影響總數(shù)的79%,尤以8月份最盛。臺風在本區(qū)登陸時，常伴有大雨或暴雨，瞬時風速可達40m/so表3.6工程區(qū)逐月平均風速表（單位：米/秒）站點月份年平均123456789101112t-i-i一r>.7.77.76.65.55.35.45.24.96.38.38.67.96.6晉江3.83.83.73.43.33.53.83.43.44.14.24.03.7鯉城3.63.53.53.12.82.62.82.73.23.24.03.93.24項目區(qū)水系泉州灣跨海通道工程涉及的河道主要有石獅市的梧竣溪、梧竣溪華山支流、南低干渠、雪上溝，惠安的下關溪、南俊溪、坑內溪等。梧竣溪是石獅市境內較大河流，發(fā)源于晉江市羅山街道辦事處的高州山，流經晉江的羅山街道辦事處、永和鎮(zhèn)和新塘街道辦事處，然后進入石獅市，再經南低干渠、雪上溝，最后在軍墾水閘匯

入泉州灣。河流流域面積410km2,主河道長12.6km,平均坡降3.1%°。雪上溝長2140m,雪上水閘至軍墾、水頭水閘整治河道寬度60.0m。其余小河流域特征值見下表。表4.1流域特征值表標號流域(片)名稱集水面積(km2)河長L(km)sJ備注1梧垓溪41.012.63.1雪上水閘2雪上溝87.214.71.8軍墾、水頭水閘3華山村0.532.1816.0梧垓溪支流4下官0.491.6128.35南俊0.321.0342.56高山巖0.450.6667.47杏坑0.450.8858.68山前0.391.1333.09山紫陽0.390.9637.710七甲灣0.390.9731.211下坑0.621.3527.512上坑0.281.3546.313東園0.591.1126.814大覺山0.350.9231.015坑內2.272.3012.516霞美0.341.0249.2本項目沿線水系圖見附件《沿線水系圖》。5沿線橋涵設計洪水頻率根據(jù)《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)及《公路工程水文勘測設計規(guī)范》(JTGC30-2002),本項目沿線橋涵構造物設計洪水頻率如下表：表5.1沿線橋涵設計洪水頻率構造物沿線橋涵設計洪水頻備注特大橋1/300大、中橋1/100小橋1/100涵洞及小型排水構造1/1006沿線涵洞水文分析6.1涵洞設計流量《公路涵洞設計細則》中規(guī)定：第6.1.1條“暴雨推理法推理公式適用于匯水面積小于100k■河溝”。第6.2.1條：“徑流形成法使用與匯水面積小于30kitf的小流域”。第6.1.3條：“經驗公式在公路以及其他相關行業(yè)和部門均有不同的公式形式，可供使用。各?。▍^(qū)）、地市水利部門的地區(qū)性流量經驗公式，亦可參照使用”。結合本地區(qū)具體情況以及涵洞所處位置都屬于小流域的特點，決定采用原交通部交通科學研究院小流域徑流簡化公式（廉303）計算涵洞設計流量。6.1.1采用徑流簡化公式計算F（流域面積）＜30km2的小流域的設計流量采用徑流簡化公式計算：Q=的-zM*旳§PO—頻率為p的洪峰流量Ws）,本次計算頻率采用1%,即100年一遇的洪峰流量；p力一徑流厚度（mm）,泉州灣跨海通道工程在暴雨分區(qū)中屬第6區(qū)；土壤吸水類屬號為II,徑流厚度值根據(jù)匯流時間t（min）的不同可在表《常用徑流厚度h值（簡化公式用）》中查得，計算中一般取49mm；Z—被植物或洼地滯留的徑流厚度（mm）,徑流厚度根據(jù)表《植物（或洼地）滯留的徑流厚度Z值》中查得，由于本路段地處殘積臺地間微丘區(qū)，計算中一般取15mm；F一流域面積（km2）；0—洪水傳播影響洪峰流量的折減系數(shù)，根據(jù)流域面積重心至橋涵的距離Lo（km）的不同在表《折減系數(shù)0值》中取值；Y—流域內降雨不均勻影響洪峰流量的折減系數(shù)，在表《折減系數(shù)丫值》中取值，計算中一般取1.0；0—地貌系數(shù)，本路段殘積臺地間微丘地帶，根據(jù)表《地貌系數(shù)?值》取值，一般取值0?14；5—湖泊或小水庫調節(jié)作用影響洪峰流量的折減系數(shù)，根據(jù)水庫（湖泊）控制的流域面積f和

橋涵的流域面積F的比值在表《折減系數(shù)6值》取值。6.2涵洞孔徑根據(jù)計算得出的涵洞設計流量，進行涵洞孔徑計算，采用人民交通出版社張學齡主編的《橋涵水文》介紹的方法進行計算，其計算方法介紹如下:Q—Q—帥?￡G）kV2H=h+k0k2gO2V2H=H-o02g式中：Q 過涵流量（m3/s）；h>V>W 涵洞進口附近臨界斷面的水深（m）、流速（m/s）和過水面積（皿）；kk kH——涵前水深（m）；V 涵前行近流速（m/s）；0 涵前總水頭（m）;?——流速系數(shù)，因涵洞進水口的局部水頭損失而引起；箱涵、蓋板涵，?二0.95；拱涵、圓管涵，0=0.85；壓縮系數(shù)，考慮涵洞進水口對水流的側向壓縮,其中壓縮系數(shù)，考慮涵洞進水口對水流的側向壓縮,其中a為流速分布系數(shù);無壓力式涵洞一般取則s=l；對于拱涵，有升高管節(jié)者取貝ijs=l,無升高管節(jié)者取oc=l.l,則8=0.96；g 重力加速度，取9.81m/s2o根據(jù)涵洞的實際工作條件，作了下列的規(guī)定和假設：無壓力式涵洞進水口處的水面和涵頂之間要保持一個最小凈空高度A,A的取值可根據(jù)《公路工程水文勘測設計規(guī)范》(JTGC30-2002)表8.4.1采用；h-ATOC\o"1-5"\h\z從涵前水深日至進水口水深刃的降落系數(shù)取0.87,而H'=h-A,所以H= ——。r 0.87收縮斷面的水深力=0.9力；c k涵前的行近流速V?0,即H=H；00涵洞出口處或收縮斷面處的最大允許流速7^，規(guī)定為：凈跨L°=0?5?L5m的拱涵、蓋板涵，用Vmax=4'5m/S;任=2.0~4S的拱涵、蓋板涵以及所有的圓管涵，則用匕廣各種孔徑涵洞過涵流量計算結果：擬定尺寸涵洞凈跨L0(m)涵洞凈高HT(m)最小凈空咼度A(m)流速系數(shù)壓縮系數(shù)￡過水面積co濕周X取大允許流速Vmax(m/s)粗糙系數(shù)n涵前水深H(m)臨界水深hk(m)過涵流量Q(m3/s)4.0x3.54.03.50.50.9518.8768.43860.02863.452.2241.414.0x3.04.03.00.50.9517.3967.69860.02862.871.8531.504.0x2.04.02.00.50.9514.4386.21960.02861.721.1114.643.5x3.53.53.50.50.9517.7667.93860.02863.452.2236.233.0x3.03.03.00.50.9515.5476.69860.02862.871.8523.633.0x2.53.02.50.50.9514.4385.95960.02862.301.4816.913.0x2.03.02.00.50.9513.3285.21960.02861.721.1110.982.5x2.02.52.00.50.9512.7744.71960.02861.721.119.152.0x2.02.02.00.50.9512.2194.21960.02861.721.117.32根據(jù)涵洞設計流量計算結果對比各種孔徑過涵流量結果，擬定水文計算需要的涵洞孔徑。再根據(jù)涵洞的實際工作條件，在計算涵洞孔徑與野外擬定孔徑之間合理確定涵洞設計孔徑，以滿足涵洞的排洪或兼過人要求。計算中參數(shù)選取、流量與涵洞孔徑計算結果見附件《沿線涵洞水文計算結