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第 29卷第 4期 重 庆 交 通 大 学 学 报 (自 然 科 学 版) Vol.29 No.4
2010年 8月
JOURNALOFCHONGQINGJIAOTONGUNIVERSITY(NATURALSCIENCE)
Aug.2010
青白江铁路大桥防洪评价数值模拟研究
收稿日期:2010-03-08;修订日期:2010-04-19
作者简介:金 瑞(1984- ),女,湖北随州人,硕士研究生,主要从事水力学及河流动力学研究。E-mail:king1014@126.com。
金 瑞
1
,张绪进
2
,彭永勤
2
(1.重庆交通大学 河海学院,重庆 400074;2.西南水运工程科学研究所,重庆 400016)
摘要:建立了二维水流数学模型,对青白江铁路大桥进行可行性分析。比较了工程建设前后桥区水域条件变化情况;
分析了桥墩周围流速、水面线变化对桥墩的冲刷作用;论证了铁路桥工程可行性,为该工程的实施提供技术支持。
关 键 词:二维水流数学模型;有限元法;防洪
中图分类号:U661 文献标志码:A 文章编号:1674-0696(2010)04-0510-04
NumericalSimulationandAnalysisofFloodAssessmentoftheQingbaijiang
RailwayBridge
JINRui
1
,ZHANGXujin
2
,PENGYongqin
2
(1.SchoolofRiver&OceanEngineering,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China;
2.SouthwestResearchInstituteofWaterTransportEngineering,Chongqing400016,China)
Abstract:TwodimensionalmathematicalmodelofwaterflowwasusedtoconductfeasibilitystudyontheQingbaijiangrail
waybridge.Bycomparingwaterconditionchangesbeforeandafterthebridgeconstruction,thescouringimpactofvelocity
aroundbridgepiersandchangeofwatersurfacelineonpierswasinvestigated.Thefeasibilityofrailwaybridgeprovided
technicalsupportfortheimplementationoftheproject.
Keywords:planar2Dwatermathematicalmodel;finiteelementmethod;floodcontrol
拟建的成都至都江堰铁路彭州支线是连接成都
主城区—彭州的快速铁路客运通道,其线路位于四
川省成都市和彭州市境内,是一条以服务城际客流
为主、兼顾地方沿线客流的快速客运专线铁路。彭
州市位于成都市北部,距成都 19km,素有“天府金
盆宝地”“天 府金彭”“蜀 中 膏 腴 之 地”等 美 称。
“5.12”汶川大地震后,彭州作为重灾区之一,迫切
需要一条快速轨道交通,以加强对外的通道连接,带
动地区的经济重建,加快实现灾后重建
[1]
。该铁路
的建设还将大幅提升区域旅游资源开发的力度,推
进川西地区旅游业的持续快速发展,打造世界级最
佳旅游地,提高成都市及彭州市的整体竞争优势。
笔者针对青白江大桥行洪问题,采用资料整理
分析和工程河段二维水流数学模型相结合的方法进
行研究。数学模型采用有限元方法,对铁路桥以及
其以下 300m处的高速公路桥进行精细离散,主要
研究工程修建后对河道的影响。
1 工程河段概况
青白江大桥位于彭州市太清镇境内的青白江
上,该段河道较为顺直,河道断面呈宽浅式的梯形,
河床受前几年无序采砂影响滩沱相间,两岸均有混
凝土面板堤防,建于 20世纪 80年代后期,防洪标准
不高。
青白江为沱江二级支流,水源来自岷江,上段为
蒲阳河,通过都江堰枢纽蒲柏闸分流,向东,至彭县
长寿桥始称青白江,继向东,汇入沱江。区境流长
2.74km,平均河宽 120m、水深 3.5m、比降 2.5‰。
过洪能力 1300m
3
/s,特大洪水 1600m
3
/s,区境集
雨面积 18.5km
2
,多年平均流量 54.56m
3
/s
[2]
。
目前拟建青白江大桥下游主要涉河建筑物为彭
州迎宾大道公路桥,该桥桥轴线位于拟建青白江大
桥桥轴线下游 300m左右,河中设有 6排桥墩,桥面
宽 48.4m,桥面高程约 568m,桥孔标高 566.78~
567.12m。
2 河道二维水流数学模型的建立
2.1 基本方程
[3-4]
水流连续方程:
z
t
+
(hu)
x
+
(hv)
y
=0 (1)
x方向动量方程: