橋梁跨越河流防洪綜合評(píng)價(jià)

李守忠，謝大勇

(遼寧省錦州水文局，遼寧 錦州121000)

0 前 言

在防洪評(píng)價(jià)工作中常遇到橋梁跨越河流的情況，按照《河道范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則》的要求需對(duì)橋梁進(jìn)行防洪綜合評(píng)價(jià)［1］。

本文以錦赤鐵路跨越小凌河為例進(jìn)行防洪綜合評(píng)價(jià)，供參考。

1 基本情況

基本情況包括4個(gè)部分:項(xiàng)目概況、河道概況、現(xiàn)有水利工程及其它設(shè)施情況和水利規(guī)劃及實(shí)施安排。

1.1 項(xiàng)目概況

錦赤鐵路經(jīng)赤峰、朝陽、葫蘆島，接入錦州港，正線全長(zhǎng)282.2 km。鐵路等級(jí)為1 級(jí)，洪水設(shè)計(jì)按100 a一遇標(biāo)準(zhǔn)。

線路出朝陽至錦州港段在跨越小凌河處需建橋梁3 處分別為小凌河1#、2#、3#特大橋。

1#橋位于錦州凌海市東札木林子村東與香磨屯西之間，橋長(zhǎng)1 743.6 m，河道管理范圍內(nèi)建橋墩25個(gè)。

2#橋位于錦州凌海市缸窯溝屯東與西札木林子屯西之間，橋長(zhǎng)1 139.9 m，河道管理范圍內(nèi)建橋墩26個(gè)。

3#橋位于錦州凌海市缸窯溝村與朝陽市網(wǎng)戶屯北側(cè)正跨小凌河，橋長(zhǎng)1 638.9 m，河道管理范圍內(nèi)建橋墩34個(gè)，橋梁跨越小凌河流位置詳見圖1。本期項(xiàng)目橋梁為T 型，橋墩采用圓弧型，基礎(chǔ)采用摩擦重力樁，墩徑2.22 ～5.44 m。

圖1 本期項(xiàng)目跨越小凌河位置圖

1.2 河道概況

本期項(xiàng)目跨越小凌河處為山丘區(qū)，河流為天然河道控制。

項(xiàng)目附近河道呈斜W 型，河流斷面高水寬約300 ～600 m，河道水流流向上部呈左——右走勢(shì)、中部呈右——左——右走勢(shì)、下部主流靠近左岸，河流兩岸為低山控制，河床比降約1.63‰，河床組成主槽多為粗、細(xì)沙及沙卵石組成，灘地及近岸邊有耕地、樹林。河床主槽糙率0.019 ～0.022，灘地糙率為0.045 ～0.055。

1.3 現(xiàn)有水利工程及其它設(shè)施情況

本期項(xiàng)目2#橋上游230 m處建有凌河至黃甲單線鐵路橋，橋長(zhǎng)250 m，橋面寬8 m，有橋墩11個(gè)，單跨21 m。

大橋采用圓弧形混凝土塔型墩，墩高約6 ～12 m，頂寬2.5 m、底寬4.0 m。

本期項(xiàng)目2#橋(西)下建有下凌線小凌河公路橋，橋長(zhǎng)310 m，橋面寬11 m，有橋墩14 組，單跨28 m。

大橋采用圓型雙柱懸梁混凝土重力墩，墩直徑為1 m，墩高4 ～8 m。

本期項(xiàng)目1#橋下50 m處建有錦朝高速小凌河大橋，橋長(zhǎng)969 m，橋墩采用圓柱懸梁混凝土重力墩，全橋共有橋墩30 組，墩直經(jīng)1.50 m。

本期項(xiàng)目跨越段左、右岸均為無堤段，洪水受兩岸低山控制，防洪標(biāo)準(zhǔn)依地勢(shì)可達(dá)20 ～100 a一遇。

1.4 水利規(guī)劃及實(shí)施安排

依據(jù)《錦凌水庫初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，本期項(xiàng)目在其水庫回水范圍以外;依據(jù)《小凌河流域河道生態(tài)治理規(guī)劃報(bào)告》，黃土坎子至錦凌水庫回水末端有堤段沿堤防內(nèi)側(cè)種植30 m 寬護(hù)堤林帶，無堤段沿兩側(cè)階地、村屯內(nèi)側(cè)布置50 m寬生態(tài)林帶［2］。本期項(xiàng)目在此區(qū)段內(nèi)。

2 防洪綜合評(píng)價(jià)

防洪綜合評(píng)價(jià)包括6個(gè)部分:對(duì)行洪安全的影響分析、對(duì)河勢(shì)的影響分析、對(duì)河床的影響、對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析、對(duì)現(xiàn)有水利工程及設(shè)施影響分析和與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系及影響分析。

2.1 對(duì)行洪安全的影響分析

本期項(xiàng)目小凌河1#、2#、3#橋建設(shè)，橋墩占用河道行洪面積，將形成阻水作用，在設(shè)計(jì)100 a一遇洪峰水位下，橋墩阻水情況如下:

1)1#橋阻水面積為273 m2、占河道過水面積的11.5%。

2)2#橋(東)阻水面積為269 m2、占河道過水面積的14.7%。

3)2#橋(西)阻水面積為332 m2、占河道過水面積的13.1%。

4)3#橋阻水面積為370 m2，占河道過水面積的10.7%。

各橋阻水面積詳細(xì)情況見表1。

表1 本期項(xiàng)目跨越小凌河1#、2#、3#橋橋墩阻水情況統(tǒng)計(jì)表

大橋建成后，因橋墩占用行洪面積，橋孔壓縮水流，使橋位及上游洪水位壅高。

經(jīng)前面分析計(jì)算，在100 a一遇設(shè)計(jì)洪峰水位下，橋墩前壅高最大值為2#橋(東)為0.15 m，其次為2#橋(西)壅 高0.14 m，1#、3#橋 壅 高 分 別 為0.04 m、0.08 m。

其影響范圍在1 200 ～2 620 m，其中1#橋影響最遠(yuǎn)達(dá)2 620 m，其它各橋影響范圍在1 200 ～1 570 m。

綜合考慮在大橋建成后，本期項(xiàng)目建設(shè)會(huì)影響河道的水位變化，對(duì)河道行洪有一定影響。

2.2 對(duì)河勢(shì)的影響分析

對(duì)河勢(shì)的影響分析包括:對(duì)流速的影響和對(duì)流向的影響。

2.2.1 對(duì)流速的影響

相應(yīng)設(shè)計(jì)100 a一遇洪峰水位下，由于橋墩阻水作用建橋后流速有所增大，各橋斷面流速增大范圍在0.18 ～0.60 m/s，增大幅度在6.7% ～11.9%。流速的增大增加了水流的紊動(dòng)程度，特別是加大了橋墩附近及下游河岸的沖刷。

其中2#橋(東)斷面處建橋前后流速變化最大，由5.06 m/s增大至5.66 m/s、增幅為11.9%。

1#橋變化最小，由2.68 m/s增大至2.86 m/s、增幅6.7%。

圖2 2#橋橋墩對(duì)水流的影響示意圖

2.2.2 對(duì)流向的影響

2#橋橋軸斷面與流向不垂直，橋墩在一定程度上會(huì)改變主流方向(如圖2 所示)，大橋建成后會(huì)加重2#橋(西)下游河段左岸的沖刷，同時(shí)使左岸沖刷物在下游右岸淤積下來;大橋建成后2#橋(東)下游河段右岸的沖刷加大，其沖刷力度要大于西部，對(duì)岸邊不利。

1#橋與水流方向有5°夾角，對(duì)水流有一定影響，橋址附近水流呈上游向南下游向北方向的小幅調(diào)整。

3#橋與水流方向正交不會(huì)改變水流方向。

2.3 對(duì)河床的影響

由于橋梁的建成加大了斷面及下游的流速，使橋梁跨越小凌河段一般沖刷主槽可達(dá)0.92 ～3.65 m、邊灘可達(dá)1.50 ～5.80 m，邊灘沖刷大于主槽沖刷。

洪水過后可使河床局部下切同時(shí)主流會(huì)向邊灘發(fā)展，對(duì)河勢(shì)有一定的影響。

橋梁跨越女兒河段一般沖刷主槽為1.67 m、邊灘為0.13 m，邊灘沖刷小于主槽沖刷，洪水過后可使附近河槽局部下切，對(duì)河勢(shì)有一定的影響。

2.4 對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析

本期項(xiàng)目建設(shè)小凌河段橋梁底面高于兩岸地面15 m以上，可以滿足防汛車輛的正常通行，不影響道路交通，項(xiàng)目建成后不會(huì)對(duì)防汛搶險(xiǎn)造成影響。

2.5 對(duì)現(xiàn)有水利工程及設(shè)施影響分析

本期項(xiàng)目建設(shè)采用大開挖及樁基礎(chǔ)方式，小凌河項(xiàng)目建設(shè)斷面無堤防等水利工程設(shè)施。

本期項(xiàng)目建設(shè)在設(shè)計(jì)洪峰水位下可使小凌河2#橋(西)上游凌黃鐵路橋、下游下凌公路橋橋上水位分別抬高0.15、0.06 m，其水位不會(huì)影響其橋梁正常運(yùn)行。

2.6 與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系及影響分析

依據(jù)《小凌河流域河道生態(tài)治理規(guī)劃報(bào)告》，小凌河段本期項(xiàng)目橋梁跨越處規(guī)劃有生態(tài)林帶，項(xiàng)目建設(shè)對(duì)其影響較小。

3 結(jié) 語

大橋建成后會(huì)影響河道的水位會(huì)產(chǎn)生變化，影響如下:

1)對(duì)河道行洪有一定影響。

2)對(duì)河勢(shì)的流速、流向、河床有影響。

3)不會(huì)對(duì)防汛搶險(xiǎn)造成影響。

4)不影響現(xiàn)有水利工程及設(shè)施的正常運(yùn)行。

5)對(duì)現(xiàn)有水利規(guī)劃影響較小。

［1］許艷，唐德善，蔣吉，等. 流域防洪體系的社會(huì)影響綜合評(píng)價(jià)研究［J］. 中國(guó)農(nóng)村水利水電，2008(03):85 －87.

［2］胡清玲，藺秋生，高海靜，等. 河道范圍內(nèi)修建碼頭工程的防洪影響評(píng)價(jià)［J］. 人民長(zhǎng)江，2008，39(10):23 －25.