新疆澤普縣提孜那甫河橋洪水影響評價(jià)

張瑜瑜

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

在蓄滯洪區(qū)內(nèi)建設(shè)非防洪建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)編制洪水影響評價(jià)報(bào)告[1-2]。在洪水影響評價(jià)中，項(xiàng)目建設(shè)與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系與影響，以及對河勢穩(wěn)定的影響評價(jià)十分重要。本文以《澤普縣X495 線(古勒巴格鄉(xiāng)—葉城縣江格勒斯鄉(xiāng))公路改建工程》項(xiàng)目中提孜那甫河橋跨越提孜那甫河為例，分析提孜那甫河橋?qū)μ嶙文歉雍觿莸挠绊憽?/p>

1 概 況

澤普縣X495 線公路改建工程位于澤普縣古勒巴格鄉(xiāng)和葉城縣江格勒斯鄉(xiāng)境內(nèi)，為農(nóng)村公路改建項(xiàng)目，全長21.394 km，采用三級公路標(biāo)準(zhǔn)，中間主要擬建構(gòu)造物為跨越澤普縣與葉城縣界河的提孜那甫河橋。提孜那甫河橋全長107.0 m，橋?qū)?.5 m，橋梁跨徑5×20 m，基礎(chǔ)形式為樁柱式墩臺，設(shè)計(jì)洪水頻率為1/50[1]。其主要連接澤普縣與葉城縣之間，處于提孜那甫河中下游河段。橋位所在河段為平原區(qū)次穩(wěn)定性寬淺河段，河床有明顯河漫灘，水流集中歸槽，而在較大洪水期水流漫灘，而且河灘寬淺。河床縱坡達(dá)到1.65‰，淺層河床質(zhì)中值粒徑dc=0.39 mm。

2 水文分析計(jì)算

按照玉孜門勒克站設(shè)計(jì)洪峰流量向下游演算的方法計(jì)算擬建提孜那甫河橋橋位處設(shè)計(jì)洪峰流量，提孜那甫河橋橋位處位于提孜那甫河總斷面上游2 km處，參考江卡渠首至提孜那甫河總斷面洪峰相對衰減介于10.0%～72.3%之間，從工程偏安全考慮，洪峰相對衰減統(tǒng)一取用10%，以玉孜門勒克站設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算出提孜那甫河橋橋位處設(shè)計(jì)洪峰流量，成果見表1。

表1 提孜那甫河橋橋位處設(shè)計(jì)洪峰流量成果

依據(jù)實(shí)測的縱橫斷面(見圖1)，采用水力學(xué)公式(曼寧公式)計(jì)算跨越斷面的水位流量關(guān)系曲線(見圖2)。

圖1 提孜那甫河橋跨越斷面實(shí)測橫斷面

圖2 提孜那甫河橋斷面水位流量關(guān)系曲線

3 洪水影響評價(jià)

3.1 與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系與影響

(1)提孜那甫河橋涉及河段左、右岸規(guī)劃治導(dǎo)控制線間的控制寬度在370 m左右。提孜那甫河橋橋長107 m，未達(dá)到370 m治導(dǎo)控制線寬度，因此提孜那甫河橋的建設(shè)不符合有關(guān)水利規(guī)劃的總體要求與整治目標(biāo)。

(2)提孜那甫河橋所在河段防洪標(biāo)準(zhǔn)為P=5%(20 a一遇)。本工程防洪標(biāo)準(zhǔn)大于所涉及河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，因此本工程相關(guān)防洪任務(wù)無法通過相關(guān)防洪規(guī)劃中的河道防洪措施解決。

3.2 淹沒影響評價(jià)

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下天然洪水位+設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下壅水高度+凈空超高+風(fēng)壅增高及波浪爬高，即為評價(jià)橋梁的淹沒高程。當(dāng)路基高程或橋梁底板高程小于淹沒高程時(shí)，橋梁存在淹沒風(fēng)險(xiǎn)。

本次橋梁的淹沒高程不計(jì)入風(fēng)壅增高和波浪爬高。一般情況下，不通航亦無筏運(yùn)的橋孔，其橋下凈空高度應(yīng)高出建橋后設(shè)計(jì)水位0.5 m[2]。按此規(guī)定計(jì)算對比橋梁淹沒高程、橋底板高程，成果如表2所示。

表2 提孜那甫河橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下淹沒影響分析

在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)下(P=2%)橋梁的最低橋底板高程小于淹沒高程，需采取相關(guān)工程措施進(jìn)行分洪，降低洪水位，加強(qiáng)防洪自保工程的建設(shè)。

3.3 河勢穩(wěn)定影響評價(jià)

提孜那甫河河段主流相對穩(wěn)定，下游段河道縱坡較緩造成河曲發(fā)育，作為游蕩性中流河段，彎道向下游推移會一直存在，但其移動(dòng)速度有限，并且彎頂也在灘地范圍內(nèi)。提孜那甫河橋位于提孜那甫河出山口下游沖洪積平原區(qū)，地勢平坦，兩岸為一級階地，主要為農(nóng)田和林帶，以及少量的居民區(qū)，河岸基本穩(wěn)定。

根據(jù)河段造床流量(P=50%)下的水面寬、平均水深、比降等參數(shù)，通過計(jì)算提孜那甫河橋工程建設(shè)前后河道的穩(wěn)定性指標(biāo)，分析河段的穩(wěn)定性變化。穩(wěn)定性指標(biāo)K值，表征上游來水、來沙變化時(shí)河道局部的、暫時(shí)的相對變幅。河床穩(wěn)定性分析，主要包括縱向穩(wěn)定指標(biāo)和橫向穩(wěn)定指標(biāo)。

根據(jù)《河流泥沙工程學(xué)》[3]中相關(guān)內(nèi)容，當(dāng)K橫>0.17時(shí)，河岸穩(wěn)定性較好，當(dāng)K橫<0.17時(shí)，工程所在河段易變形。當(dāng)K橫參數(shù)愈小，河岸相對來說愈不穩(wěn)定；反之，這個(gè)參數(shù)愈大，河岸相對來說愈穩(wěn)定。當(dāng)K縱>0.17時(shí)，河床穩(wěn)定性較好，當(dāng)K縱<0.17時(shí)，工程所在河段易變形。K縱參數(shù)愈大，河床相對來說愈穩(wěn)定，河床的沖淤變幅也愈??；反之，這個(gè)參數(shù)愈小，河床相對來說愈不穩(wěn)定，河床的沖淤變幅也愈大。

通過以下計(jì)算結(jié)果可知(見表3)，計(jì)算橋梁的縱向穩(wěn)定指標(biāo)K縱<0.17，橫向穩(wěn)定指標(biāo)K橫>0.17，這說明橋梁所在河段河床不穩(wěn)定，易沖刷。

表3 提孜那甫河橋所在河段河道穩(wěn)定性計(jì)算成果

3.4 沖刷影響評價(jià)

天然河道中水流呈自然流態(tài)，河道內(nèi)大橋的修建，將對河道水流產(chǎn)生一定影響。建橋后，橋下過流斷面因橋墩而減小，若通過建橋前同樣大小的流量，橋下流速勢必增大，就會在橋下產(chǎn)生新的沖刷。非黏性土河床的河槽一般沖刷深度計(jì)算公式如式(1)所示。

(1)

根據(jù)《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]，大橋局部沖刷計(jì)算公式如式(2)、(3)所示。

當(dāng)v≤v0

(2)

當(dāng)v>v0

(3)

(4)

提孜那甫河橋跨越斷面的總沖刷深度為一般沖刷深度與局部沖刷深度之和，總沖刷深度為7.69 m(見表4)。

表4 提孜那甫河橋計(jì)算斷面總沖刷深度計(jì)算結(jié)果

4 結(jié) 語

提孜那甫河橋在相應(yīng)設(shè)計(jì)50 a一遇洪峰水位下，橋位斷面流速增大，對河勢的影響主要表現(xiàn)為加大了橋墩附近河床的沖刷，提孜那甫河橋建設(shè)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)保護(hù)措施。因提孜那甫河橋的建設(shè)束窄了行洪通道使得斷面水位雍高，橋梁存在淹沒風(fēng)險(xiǎn)，需進(jìn)一步研究提出降低束窄行洪河道影響的工程措施。