鐵路大橋跨河防洪評(píng)價(jià)及補(bǔ)救方案

成麗婷

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，太原 030024）

孝義市位于山西省中部的晉中盆地西南隅，呂梁山脈中段東麓。介西線孝義市區(qū)改線鐵路工程是孝義市確定的重點(diǎn)民生工程之一。該鐵路位于山西省中部地區(qū)介休市和孝義市境內(nèi)，始建于20世紀(jì)50年代末，全長44.9km。孝西火車站地處該市城區(qū)中部，車站年發(fā)送旅客30萬人次以上，近3年平均貨運(yùn)量470萬t。改線工程將把介西線位于該市城區(qū)的孝西火車站連同9.1km長鐵路正線一同南遷至城外5km處，新建的孝義市火車站年發(fā)貨能力將達(dá)到3500萬t以上。建設(shè)鐵路工程線路依次從上游至下游穿越5條河流，跨河大橋6座，本文僅介紹對(duì)西許河大橋的防洪評(píng)價(jià)。

1 橋梁概況

西許河大橋位于孝義市區(qū)西南方向，跨越西許河，橋梁軸線與水流方向斜交，法向斜交角為α=43°，橋梁全長369.73m，橋跨布置11～32m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，雙線橋，采用圓端形實(shí)體橋墩，梁底最低點(diǎn)標(biāo)高785.11m。

1.1 水文氣象

西許河大橋跨越西許河［1］，為孝河一級(jí)支流，發(fā)源于孝義市大會(huì)村自西向東流經(jīng)下智峪、西許、王家莊水庫后匯入孝河，全長15.6km，流域面積20.6km2，坡降1.48%。流域內(nèi)無水文測(cè)站。根據(jù)孝義市氣象站1975～2000年25年氣象資料分析，年內(nèi)年際降水分布不均，多年平均降水量463.8mm，多年平均氣溫10.6℃，極端最高氣溫39.1℃，極端最低氣溫-23.1℃，多年平均蒸發(fā)量1822.4mm，多年平均風(fēng)速2.3m/s，最大凍土深83cm，平均無霜期196.8d。

1.2 河道

西許河大橋橋址位于淺溝分割階狀平原區(qū)，地形起伏較大，沖溝發(fā)育，地面高程在772～810m之間。中部沖溝中覆蓋第四系沖洪積地層，主河槽20m，兩岸無堤防，穿越段上、下游河道較為平緩，河道常年干涸。

大橋下游384m處建有孝石線公路，該公路高程802.5m，公路興建時(shí)在河底建有排洪涵洞，現(xiàn)場查勘及調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，涵洞已基本堵死，無泄流能力。因此孝石線公路將西許河截?cái)啵诎l(fā)生洪水時(shí)，洪水無法下泄，公路上游形成庫區(qū)。

西許河大橋上游2km處建有淤地壩1座，壩長100m，壩高15m，壩底高程796.6m，壩頂高程811.6m。

2 防洪評(píng)價(jià)

2.1 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

根據(jù)中華人民共和國GB50201—94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》［2］的規(guī)定，介西線孝義市區(qū)改線鐵路工程西許河大橋防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。由于西許河所在流域?qū)贌o資料地區(qū)，所以西許河大橋跨河處洪水計(jì)算采用《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》［3］。

西許河大橋跨河處，控制流域面積20.2km2，河長13.91km，河道比降1.478%，位于水文分區(qū)的中區(qū)，產(chǎn)流地類［4］為黃土丘陵階地，匯流地類為黃土丘陵，點(diǎn)暴雨參數(shù)如表1。計(jì)算求得100年一遇洪峰流量 254m3/s，最大 24h洪量 136萬 m3。

據(jù)《山西省歷史洪水調(diào)查成果》［5］，西許河上無歷史洪水調(diào)查成果，鄰近流域柱濮河與西許河為相似流域，柱濮河上有歷史洪水調(diào)查成果。柱濮河調(diào)查斷面控制流域面積53km2，1915年洪峰流量722m3/s，重現(xiàn)期118 年，洪峰模量 13.62m3/（s·km2）。

本次洪水計(jì)算洪峰模量 12.57m3/（s·km2），重現(xiàn)期100年，與歷史洪水基本吻合，故洪水計(jì)算成果合理。

表1 設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨參數(shù)

2.2 壅水計(jì)算

西許河大橋下游384m處建有孝石線公路，公路高程802.5m，現(xiàn)場查勘公路興建時(shí)修建的排洪涵洞已基本堵死，無泄流能力。因此，在發(fā)生洪水時(shí)，將在公路上游形成庫區(qū)，庫區(qū)壅水會(huì)對(duì)新建大橋構(gòu)成不利影響。

本次評(píng)價(jià)中，將孝石線攔蓄所形成的蓄水區(qū)作為水庫進(jìn)行評(píng)價(jià)，以下將該水庫稱作 “孝石庫”，水位～庫容曲線如表2。由表2可知，由于孝石庫總?cè)萘?48萬m3，當(dāng)發(fā)生100年一遇洪水時(shí)，洪峰流量為254m3/s，最大 24h 洪量136萬 m3， 洪 水 位791.50m，西許河大橋梁底最底高程785.11m，高于大橋梁底高程6.39m，大橋防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)100年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 孝石庫水位～庫容曲線成果

3 防洪補(bǔ)救方案

西許河大橋設(shè)計(jì)方案不達(dá)設(shè)計(jì)100年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，本次設(shè)計(jì)初步提出兩種工程措施以解決西許河大橋防洪不達(dá)標(biāo)的問題?？刹扇〉墓こ檀胧┯校孩偈柰ㄎ髟S河下游河道，原西許河河道與下游張家莊水庫連通，現(xiàn)此河道已全部淤實(shí)，若疏通河道需要與城建部門協(xié)商；②在西許河大橋上游對(duì)西許河進(jìn)行河道改造，在西許河上游將西許河與相鄰柱濮河連通。上述兩條河流在連通處斷面分別稱為“西許斷面”“柱濮斷面”，利用西許斷面下游現(xiàn)有的淤地壩，采用無壓隧洞連通西許河與柱濮河，此無壓隧洞即為淤地壩的泄洪設(shè)施。西許斷面以上流域的洪水作為水庫的入庫洪水，進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)后，通過無壓隧洞下泄的洪水與柱濮斷面以上流域洪水組合即為柱濮斷面下游河道需接納的洪水，需進(jìn)一步核實(shí)組合后的洪水是否超過柱濮斷面下游河道的過流能力，從而確定是否需要對(duì)柱濮斷面下游河道是否進(jìn)行河道治理。

4 結(jié)語

介西線孝義市區(qū)改線鐵路工程西許河大橋建成后，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，經(jīng)過現(xiàn)場查勘及調(diào)查結(jié)果可知，在發(fā)生洪水時(shí)，由于現(xiàn)狀涵洞已基本堵死，洪水無法下泄。本文針對(duì)這種情況提出了兩種防洪補(bǔ)救方案，其一疏通西許河下游河道，其二對(duì)西許河進(jìn)行河道改造，與相鄰柱濮河連通，由此解決西許河大橋防洪不達(dá)標(biāo)的問題。

［1］李英明，潘俊峰.山西河流［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.

［2］GB50201—94，防洪標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］山西省水利廳.山西省水文計(jì)算手冊(cè)［K］.鄭州:黃河水利出版社，2011.

［4］山西省水利廳.山西省水文計(jì)算手冊(cè)選用站水文下墊面產(chǎn)流地類圖冊(cè)［M］.鄭州:黃河水利出版社，2011.

［5］山西省水利廳.山西省歷史洪水調(diào)查成果（第5分冊(cè)汾河水系）［M］.鄭州:黃河水利出版社，2011.