跨潮河橋梁防洪影響評(píng)價(jià)

郭琦

【摘要】在分析了潮河現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對(duì)目前存在的問題，從多個(gè)層面上說明進(jìn)行河道防洪評(píng)價(jià)的必要性；針對(duì)評(píng)價(jià)內(nèi)容中的橋位處設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)水位計(jì)算、壅水及沖刷分析與計(jì)算這些關(guān)鍵問題，就各種常用計(jì)算方法展開討論并選出本文計(jì)算所采用的公式。算出設(shè)計(jì)流量，壅水及沖刷后，結(jié)合所得結(jié)果分析比較，選取合理的計(jì)算結(jié)果。最后利用CAD繪出跨潮河橋梁布置圖，分析擬建橋梁對(duì)河道防洪帶來的影響。

【關(guān)鍵詞】跨河橋梁；防洪影響評(píng)價(jià)；潮河

1 工程概況

潮河是七里河的主要支流之一，發(fā)源于新鄭市郭店鄉(xiāng)徐莊，流經(jīng)新鄭市郭店鎮(zhèn)、鄭州市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，在管城區(qū)圃田北流入七里河，流域面積為31.3km2，主河道長(zhǎng)為3.6km，平均坡度為1/400，流域平均寬的為2.78km。潮河河流洪水主要由暴雨形成，其變化受暴雨強(qiáng)度和地形等因素影響，洪水發(fā)生時(shí)間、變化規(guī)律與暴雨基本一致，洪水多發(fā)生在7、8月份的汛期，洪水年際年內(nèi)分布不均，變幅較大，不確定性強(qiáng)。由于潮河發(fā)源于低丘區(qū)與平原區(qū)，受區(qū)域降雨強(qiáng)度與下墊面條件影響大，整體洪峰上升與下降較快，通過時(shí)間較短。洪量較大，受暴雨強(qiáng)度、匯流面積與地形條件影響，與降雨變化特征基本一致。潮河所含泥沙現(xiàn)主要來源于流域上游的土壤重力侵蝕，受季節(jié)性變化與降水強(qiáng)度影響較大，汛期降雨量與雨強(qiáng)大，洪水發(fā)生時(shí)攜帶一定的泥沙，非汛期內(nèi)降雨量小，河道流量小，含沙量較低。由于無實(shí)測(cè)泥沙資料，故根據(jù)《河南省水利工程水文計(jì)算常用圖集》中繪制的侵蝕模數(shù)分區(qū)圖和附近流域?qū)崪y(cè)泥沙資料統(tǒng)計(jì)成果分析，潮河年均輸沙模數(shù)約300t/km2？a。

2 河道邊界條件及實(shí)施規(guī)范

2.1 河道邊界條件

潮河河道現(xiàn)狀斷面是不規(guī)則復(fù)式斷面，河道主槽小，兩側(cè)灘地大，河道底高程平均為128.00，河道底寬為260.07m，跨河斷面兩岸高程143.05～145.09m，所處河段平均比降為0.0024，左岸坡比平均為1：0.8，右岸平均坡比為1：4.35。

2.2 水利規(guī)范及實(shí)施安排

據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-94），結(jié)合鄭州市城市總體規(guī)劃（2008-2020年）成果，鄭州市區(qū)域內(nèi)河防洪標(biāo)準(zhǔn)為：中心城區(qū)河道防洪標(biāo)準(zhǔn)近期為50年一遇，遠(yuǎn)期為100年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)近期為5年一遇。依據(jù)《鄭州市城市防洪規(guī)劃（修編）》（2010年）、《鄭州市水生態(tài)文明規(guī)劃》（2013年），遠(yuǎn)期鄭州市河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為：50年一遇洪水設(shè)計(jì)，100年一遇洪水校核。

根據(jù)《鄭州市城市防洪規(guī)劃（修編）》，潮河河道規(guī)劃斷面成果見表1所示。

表1 潮河河道斷面規(guī)劃成果

河名

比降

設(shè)計(jì)河底

底寬

主槽邊坡

堤頂高程

堤頂寬度

左

右

潮河

0.0024

129.79

50

1：3

1：5

6.0

6.0

3 防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 河道水位計(jì)算

依據(jù)《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定》、《防洪標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)規(guī)定，鄭州市軌道交通航空港配套工程跨潮河橋址處按50年、100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。

利用明渠均勻流水力公式潮河現(xiàn)狀、規(guī)劃河道進(jìn)行水位計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2所示。

表2 河道水位計(jì)算成果表

河道

斷面

工況

河底高程（m）

平均水深（m）

設(shè)計(jì)洪水位（m）

潮河

現(xiàn)狀河道

P=2%

127.74

1.51

129.25

P=1%

127.74

1.72

129.46

3.2 壅水計(jì)算

（1）壅水高度計(jì)算

壅水高度采用《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）中介紹的橋前最大壅水高度計(jì)算公式，其公式如下：

式中：ΔZ-橋前最大壅水高度，h1-布樁前平均水深，h2-布樁后平均水深。

（2）回水影響長(zhǎng)度計(jì)算

橋址處壅水對(duì)河道影響長(zhǎng)度采用《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）中回水長(zhǎng)度計(jì)算公式，其公式如下：

式中：L-壅水曲線全長(zhǎng)，ΔZ-最大壅水高度，i-水面比降。

（3）波浪高度計(jì)算

壅水高度采用《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）中的橋前最大壅水高度計(jì)算公式計(jì)算；回水影響長(zhǎng)度計(jì)算采用《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）中回水長(zhǎng)度計(jì)算公式計(jì)算；波浪高度計(jì)算按《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）中推薦的公式計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表3：

表3 河道壅水計(jì)算成果表

河道

工況

壅水高度（m）

回水長(zhǎng)度（m）

波浪爬高（m）

潮河

P=5%

0.104

86.67

0.127

P=2%

0.119

99.17

0.129

P=1%

0.135

112.5

0.130

3.3沖刷計(jì)算

河床的一般沖刷和局部沖刷深度計(jì)算按《橋位設(shè)計(jì)》及《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）規(guī)范中的計(jì)算公式，對(duì)城郊鐵路工程跨潮河進(jìn)行20年一遇洪水、50年一遇洪水、100年一遇洪水的沖刷深度計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表4所示。

表4 河道沖刷計(jì)算成果表

潮河

復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)

一般沖刷深度（m）

局部沖刷深度（m）

總沖刷深度（m）

P=5%

3.24

2.06

5.30

P=2%

3.22

2.06

5.28

P=1%

3.21

2.06

5.27

4 結(jié)論與分析

（1） 跨河橋梁要求最低梁底高程等于設(shè)計(jì)洪水位、壅水高度、波浪爬高和安全超高（取0.5m）之和，計(jì)算可得100年一遇、50年一遇和20一遇情況下要求最低梁底高程分別為133.73m、133.49m和133.26m，均小于設(shè)計(jì)梁底高程，滿足要求。

（2） 潮河現(xiàn)狀20年一遇，一般沖刷為3.24m，局部沖刷為2.06m，總沖刷深度5.30m ，50年一遇洪水時(shí)，一般沖刷為3.22m，局部沖刷為2.06m，總沖刷深度5.28m；100年一遇洪水時(shí)一般沖刷為3.21m，局部沖刷為2.06m，總沖刷深度5.30m。根據(jù)《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）規(guī)范，墩臺(tái)埋深不應(yīng)小于3.03m， 現(xiàn)狀河道設(shè)計(jì)墩臺(tái)最小埋深為2.5m，不滿足規(guī)范要求，建議采用3.1m。

（3） 潮河設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇?？绾訕蛄涸O(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定及規(guī)范要求。

（4） 發(fā)生100年一遇洪水時(shí)，新建橋梁所處河道斷面沖刷深度均較淺，洪水沖刷對(duì)河床穩(wěn)定影響較??；橋位處流速增幅較小，項(xiàng)目建設(shè)對(duì)下游河勢(shì)穩(wěn)定影響不大。

參考文獻(xiàn)

[1]《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則》（試行）（水利部建管辦[2004]109號(hào)）

[2]《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定（修訂稿）》（水利部、國(guó)家計(jì)委水政[1992]7號(hào)）

[3]《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》（SL44-2006）

[4]《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）

[5]《城市防洪規(guī)劃編制大綱》（1998年）