塘埠大橋建設(shè)對河道行洪影響

鄧俊鋒

(江西省靖安縣水務(wù)局,江西 宜春 330600)

1　工程概況

塘埠大橋?yàn)镚353靖安高湖山口至羅灣烏石塅段二級公路改建工程的重要組成部分，該橋橫跨靖安北河羅灣水庫庫區(qū)，位于靖安北河井子洲河段。G353寧福線從南昌市安義縣進(jìn)入靖安境內(nèi)，由東向西貫穿靖安全境，經(jīng)修水縣進(jìn)入九江境內(nèi)，是江西省贛西北地區(qū)的一條重要通道，也是靖安縣境內(nèi)交通主干線公路。

該項(xiàng)目實(shí)施后，將鐵門塹與羅灣鄉(xiāng)石境村直接連接起來，公路里程比走老線縮短12 km，且避開了號稱“靖安天險(xiǎn)”的鐵門塹急彎陡坡直達(dá)羅灣鄉(xiāng)石境村。該項(xiàng)目的建設(shè)可加速羅灣鄉(xiāng)與靖安縣的聯(lián)系，對完善江西省公路干線網(wǎng)絡(luò)的骨架作用，直接帶動羅灣鄉(xiāng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，起到積極的推動作用。

2　防洪評價(jià)計(jì)算

2.1　計(jì)算壅水高度

大橋建成以后，橋梁橋墩布置在渠槽中，導(dǎo)致橋位附近渠段流速和水位發(fā)生了變化，會減少斷面過水面積，導(dǎo)致橋梁上游洪水位產(chǎn)生壅高，因此須要計(jì)算橋前的最大壅水高度，計(jì)算公式如式(1)：

(1)

經(jīng)過計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，工程施工后，在10 a一遇(10%)洪水情況下，使河道的斷面縮小了4.38%，水流速度增加了0.002 m/s，壅水高度為0.005 m；在20 a一遇(5%)的洪水情況下，河道斷面縮窄了3.78%，水流速度增加了0.02 m/s，壅水高度0.004 m；在50 a一遇(2%)洪水情況下，河道斷面會縮窄4.99%，流速增大了0.004 m/s，壅水高度0.003 m；在100 a一遇(1%)洪水情況下，河道面縮窄了3.72%，流速增加了0.003 m/s，壅水高度0.002 m。工程各個頻率水位壅水高度比較小。

2.2　沖刷計(jì)算

工程按照《公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG C30—2015)中介紹的一般沖刷公式和局部沖刷公式來進(jìn)行計(jì)算[1]：

(1)一般沖刷時主要使用式(2)～式(4)進(jìn)行計(jì)算：

(2)

(3)

(4)

式中：hp為一般沖刷后最大水深度，m；Qp為頻率P%的設(shè)計(jì)流量，m3/s；Q2為橋下河槽部分通過的設(shè)計(jì)流量，m3/s；Qt1為天然狀態(tài)下河灘部分設(shè)計(jì)流量，m3/s；Qc為天然狀態(tài)下河槽位置設(shè)計(jì)流量，m3/s；Bz為造河流量下河床的寬度，m；Bcg為橋長范圍內(nèi)河槽寬度，m；Hz為造床流量下平均水深，m；λ為設(shè)計(jì)水位下Bcg寬度范圍內(nèi)橋墩過水面積和阻水面積比；μ為橋墩水流側(cè)向壓縮系數(shù)；hcm為河槽最大水深，m；Ad為單寬流量集中系數(shù)。

(2)局部沖刷可以使用式(5)～式(7)進(jìn)行計(jì)算：

當(dāng)hpJB1≥2.5時，

(5)

當(dāng)hpJB1<2.5時，

(6)

(7)

式中：V為沖刷后墩前行進(jìn)流速，m/s；hb為橋墩局部沖刷的深度，m；B1為橋墩計(jì)算的寬度，m；kξ為橋墩計(jì)算寬度，m；J為水力坡度，取值0.17‰;IL為沖刷范圍內(nèi)的液性指數(shù)。

經(jīng)過計(jì)算得到的沖刷計(jì)算結(jié)果如表1所示。從表1可知河床墩臺基底埋深安全值可以達(dá)到要求。

表1　沖刷計(jì)算結(jié)果分析

3　工程建設(shè)對河道行洪安全的影響

3.1　工程建設(shè)對河勢穩(wěn)定的影響

河流隨著自然環(huán)境形態(tài)發(fā)生變化形成一定趨勢叫做河勢。河勢的變化受到多種因素的綜合影響，包括人為干擾、河流所處地質(zhì)、降水、泥沙等，要穩(wěn)定地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開發(fā)、避免洪澇災(zāi)害就一定要控制河勢的穩(wěn)定性，同時保證洪水可以通暢排出[2]。

完成該工程的建設(shè)后，不會對河流所處地的原有地貌進(jìn)行大規(guī)模的改變，工程建設(shè)處河流的河勢基本不受工程建設(shè)的影響。對現(xiàn)場進(jìn)行勘探并結(jié)合資料進(jìn)行具體分析，該工程施工以來，羅灣水庫對河道影響并不明顯，河道形態(tài)沒有發(fā)生明顯變化，有固定的自然岸線，河勢整體呈穩(wěn)定趨勢。施工所在地有平坦的河床，不會有過大波動的河勢演變。河流的主體與局部流向并沒有因?yàn)楣こ绦藿ǘl(fā)生大的變化，只在小范圍內(nèi)微小波動，不影響河勢的穩(wěn)定性。大橋建設(shè)的橋墩占用的流寬為33.2 m，在總跨度中的所占比例為5.4%，遇到大洪水時，設(shè)定水位達(dá)到370.71 m，將洪峰流量設(shè)定為989 m3/s，設(shè)計(jì)過水面積為11 301 m2，平均流速約為0.089 m/s，水面寬度685 m；大橋建設(shè)完成后斷面可以壅水最大為0.006 m，水面寬度為689 m，過水面積10 798 m2，平均流速達(dá)到0.093 m/s。相較于目前狀態(tài)，大橋建設(shè)完成后橋墩會對水進(jìn)行阻擋，河寬縮小了4.3%，平均流速增加了0.004 m/s，面積縮小3.8%，流速增幅為3.6%，河槽沖刷的最大深度為4.67 m。上游受壅水的影響距離為57.8 m。河道沒有因?yàn)榇髽蚪ㄔO(shè)而發(fā)生河流變道和演變，河床發(fā)展仍呈穩(wěn)定趨勢。所以，該工程的建設(shè)不會大幅度影響河勢的穩(wěn)定性。

3.2　工程建設(shè)對防汛搶險(xiǎn)的影響

工程所處環(huán)境樹林茂密，河段附近沒有公路開通，并且距離工地和人群居住區(qū)較遠(yuǎn)，沒有大量的防汛搶險(xiǎn)資源。本大橋的建成，有利于搶險(xiǎn)物資運(yùn)送、車輛通行，在河段防汛搶險(xiǎn)中起到積極作用。

3.3　工程建設(shè)對護(hù)岸、堤防等水利工程和設(shè)施的影響

工程建設(shè)所處河段沒有護(hù)岸、堤防等相關(guān)水利工程，并且沒有呈現(xiàn)相關(guān)規(guī)劃。大橋附近的河段取水處距下游0.5 km有羅灣電站，隨著大橋的建成，水位短暫小幅度雍高，隨后又降低回原處，對比水位現(xiàn)狀，大橋建設(shè)工作不會對水利工程造成太大的影響。

3.4　工程建設(shè)對防洪的影響

塘埠大橋進(jìn)行防御洪水的設(shè)防設(shè)計(jì)為百年一遇，以《城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 11—2011)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，橋梁底高程和橋面高程的設(shè)計(jì)均符合防洪標(biāo)準(zhǔn)，防御措施恰當(dāng)[3]。

3.5　工程建設(shè)對通航的影響

施工所在河流為靖安北河，屬于山區(qū)河流，其特點(diǎn)為坡陡、水流量較小且河流附近人煙稀少，沒有太大的通航需求，庫區(qū)內(nèi)部目前沒有通航的要求，同時庫區(qū)外的河道無法滿足通航要求。但是工程建設(shè)進(jìn)行了游船航道保留，不會對通航產(chǎn)生干擾。

3.6　工程建設(shè)對第三人合法水事權(quán)益影響

本次進(jìn)行大橋建設(shè)的位置屬于羅灣庫區(qū)內(nèi)的河段，在河段附近沒有企業(yè)和居民，需要進(jìn)行論證的僅有下游500 m左右處的羅灣水電站，隨著橋梁的建成水位發(fā)生上漲后迅速回落回原處，故本大橋的修建也不會使羅灣水電站受到大幅度影響。

3.7　工程建設(shè)對排澇的影響

進(jìn)行工程建設(shè)的河段周圍沒有排澇建設(shè)，洪水發(fā)生時均自行排放，故大橋建設(shè)不存在堵塞排洪水道的問題，大橋建設(shè)工程對排澇的影響甚微。

3.8　 洪水對橋梁施工的影響

大橋建設(shè)地處庫區(qū)，該區(qū)的羅灣水庫主要用于水力發(fā)電，水位變化受到水庫蓄水的影響，不能對施工期的水位情況進(jìn)行預(yù)估。依照設(shè)計(jì)方案，對大橋進(jìn)行施工時為了避免水位過高影響，施工采用的施工方式為深水施工，同時在進(jìn)行大橋下部的基礎(chǔ)施工時需要避免遇到汛期。

4　工程影響防治與補(bǔ)救措施

在河道附近進(jìn)行項(xiàng)目施工務(wù)必要遵守國家相關(guān)法律，包括《河道管理?xiàng)l例》《防汛法》《水法》和《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定》等，工程建設(shè)一定要考慮洪水的影響并采取預(yù)防措施，將影響降至最低。結(jié)合各管理?xiàng)l例與工程實(shí)際分析，發(fā)現(xiàn)洪水對本次施工影響不大[4]。但是為了防止施工建設(shè)帶來的岸坡擾動，需要在下游50 m、上游200 m處建立防護(hù)措施。在河道附近進(jìn)行工程施工時，要考慮到汛期對施工的影響，根據(jù)實(shí)際情況合理規(guī)劃施工；對施工過程的設(shè)計(jì)要詳細(xì)完善并備有應(yīng)急方案，一旦有特殊情況出現(xiàn)及時向有關(guān)部門報(bào)告，并采取措施，保障安全。

5　結(jié)　論

完成施工后與原來相比，河道的過水面積會減小，在水流量相同的情況下，水位和流速較原來都略有改變。經(jīng)過分析得出結(jié)論如下：

(1)本次項(xiàng)目建成后對羅灣鄉(xiāng)與靖安縣的聯(lián)系起到積極作用，促進(jìn)羅灣鄉(xiāng)的旅游業(yè)發(fā)展，推動了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。此次擬建的工程對于靖安縣意義重大。

(2)大橋建設(shè)完成后斷面可以壅水最大為0.006 m，水面寬度為689 m，過水面積10 798 m2，平均流速達(dá)到0.093 m/s。相較于目前狀態(tài)，大橋建設(shè)完成后橋墩會對水進(jìn)行阻擋，河寬縮小了4.3%，平均流速增加了0.004 m/s，面積縮小了3.8%，流速增幅為3.6%，河槽沖刷的最大深度為4.67 m。上游受壅水的影響距離為57.8 m。大橋建設(shè)不會影響行洪安全。

(3)進(jìn)行計(jì)算時，橋墩埋深安全值與沖刷深度值相加為7.68 m，比設(shè)計(jì)方案中的30 m小，故基礎(chǔ)埋深達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

(4)羅灣水庫對工程河段進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了其沖淤平衡，工程修建不會造成平衡破壞、淤積增大。因此，河道排泄洪水的能力不會減弱，羅灣水庫的庫容受到的干擾不大。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.公路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG C30—2015 [S].北京：人民交通出版社，2015.

[2]李廣闊，任玲.河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評價(jià)審查要點(diǎn)分析[J].人民珠江，2007，28(6)：83-84.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范：CJJ 11—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]李友起，陳寶中，衣秀勇.防洪評價(jià)應(yīng)注意的幾個問題的探討[J].海河水利，2006(5)：21-22.