張任遠(yuǎn)
(嘉興市水利水電勘察設(shè)計研究院,浙江 嘉興 314000)
杭州灣大橋北接線(二期)工程位于杭嘉湖平原東北部,是杭州灣大橋與江蘇蘇通大橋連接的一部分,起始點(diǎn)為滬杭高速公路設(shè)置的步云樞紐互通,終點(diǎn)位于浙蘇兩省分界線的汾湖,全線長27.54 km[1]。項(xiàng)目所在區(qū)域河網(wǎng)密布,干流支流相互交叉,主干河道連通其河網(wǎng)都是平原區(qū)的排水走廊。由于區(qū)域內(nèi)地勢平坦、河流水面比降小,水流平穩(wěn),流向常順逆不定。本工程涉及主干、支流河道共計91條(見圖1)。給沿線地區(qū)的防洪排澇布局、水利基礎(chǔ)設(shè)施格局帶來一定影響。為保證區(qū)域河道行洪通暢及項(xiàng)目工程自身防洪安全,根據(jù)國家法律法規(guī)[2],需開展防洪影響評價。
圖1 工程位置圖
杭州灣大橋北接線(二期)工程線路較長,涉及河流眾多。防洪影響評價過程中,需要統(tǒng)一遵循評價原則:①工程涉及區(qū)域河道行洪能力不降低;②區(qū)域河道水域面積不減少;③跨河、涉河建筑物對現(xiàn)狀河道過水寬度不減少;④涉水建筑物滿足河道防汛凈空要求;⑤涉河橋梁的橋跨應(yīng)順應(yīng)河勢,使得河道主槽在主橋孔內(nèi),橋梁主跨盡可能加大,減少河道內(nèi)橋墩數(shù);⑥橋梁墩臺順?biāo)鞣较虿荚O(shè)。
主體工程建設(shè)需在河道中設(shè)置橋墩,有些實(shí)體路基在河道中需要占用水域面積等,勢必影響河道原有的行洪能力,改變水流運(yùn)動狀態(tài)。
按照有關(guān)技術(shù)規(guī)定[3],根據(jù)建筑物占用河道壅水和阻水率計算。本項(xiàng)目設(shè)置的橋墩對河道壅水長度在0.00 ~ 2.00 km,建筑物對河道阻水率有78條河道滿足技術(shù)規(guī)定的要求,13條河道的阻水率未能滿足技術(shù)規(guī)定要求(見表1)。未能滿足阻水率要求的河道,主要存在于小河支流的叉口或斷頭浜處。從整個區(qū)域泄水量分析,工程涉及區(qū)域平均年泄水量35億m3,這些未能滿足阻水要求的支流汊口的過水量,不足區(qū)域總泄水量0.1%。從整個區(qū)域水系格局來看,對區(qū)域行洪排澇影響甚微??梢酝ㄟ^區(qū)域水系調(diào)整、水域補(bǔ)償措施,達(dá)到滿足區(qū)域防洪排澇的要求。
表1 建筑物對河道阻水率匯總表
項(xiàng)目涉水建橋后,由于過水?dāng)嗝婷娣e減小,橋址斷面附近流速增大,水流挾沙力增大,引起橋址斷面附近河槽及堤腳發(fā)生沖刷。橋址斷面附近的沖刷除自然沖刷外,還包括一般沖刷和局部沖刷2部分。由于橋梁墩臺壓縮河道水流,導(dǎo)致橋下流速增大而引起橋下河槽及堤腳的一般沖刷。在行洪過程中,橋墩周圍產(chǎn)生繞流,流速流向發(fā)生變化,造成對橋墩周圍河槽、堤腳的局部沖刷。按照J(rèn)TG C 30 — 2015公路設(shè)計規(guī)范[4]中有關(guān)公式計算,河槽及堤腳的一般沖刷及局部沖刷見表2。
表2 涉水建筑物對河道沖刷表
杭州灣大橋北接線(二期)工程穿越嘉善整區(qū),對已建成的區(qū)域圩區(qū)設(shè)計排水河道布局有一定影響。建設(shè)主體工程時,需要考慮圩區(qū)排水的水利措施和必要的圩區(qū)調(diào)整補(bǔ)償措施。
工程建筑物若橋梁橋墩位于河道過水?dāng)嗝嫔?,引起斷面處流速增大,對其橋梁下游河道河床的穩(wěn)定,以及橋基、堤腳部分均會產(chǎn)生不利的影響。分析項(xiàng)目實(shí)施后,區(qū)域河道總體流態(tài)和工程影響區(qū)域的局部流態(tài)變化趨勢,通過對主干河道代表斷面和垂線流速、流向的變化情況,提出主體工程建筑物等結(jié)構(gòu)及布局調(diào)整,使工程建筑物對總體河勢和局部河勢穩(wěn)定達(dá)到無明顯的不利影響。
本工程為南北走向,穿越區(qū)域東西走向的全部河道,工程建設(shè)共計占用水域面積為38 076 m2,區(qū)域行洪能力受到影響。所以,在防洪影響評價中,重點(diǎn)考慮區(qū)域水系調(diào)整和水域面積補(bǔ)償措施。
水系調(diào)整主要結(jié)合區(qū)域河道的水系溝通,將迂回水流變?yōu)橹绷?,縮短行洪通道的過水時間;通過對部分河道進(jìn)行開挖疏竣,對狹窄河段進(jìn)行適當(dāng)拓寬,采取加大行洪斷面等補(bǔ)償措施。通過區(qū)域水系規(guī)劃、調(diào)整,水域面積新增41 377 m2,水域面積占補(bǔ)差基本平衡(見表3),行洪能力基本不受影響。
表3 水域面積補(bǔ)償差表 m2
橋址斷面的沖刷直接影響河勢的穩(wěn)定和河道兩側(cè)堤防的安全,需要采取一些有針對性的預(yù)防措施:①通過調(diào)整橋墩布置型式,調(diào)整跨徑或橋墩順?biāo)飨虿贾?,減少占用河道行洪斷面,降低對河道行洪的影響;②橋墩應(yīng)避開主槽,既有利于通航,也有利于河勢穩(wěn)定;③為確保堤防安全,需要采取堤腳防沖措施,必要時采用拋石護(hù)堤腳的方式。
杭州灣大橋北接線(二期)工程沿線跨越眾多河道,部分河道被實(shí)體路基截斷,對區(qū)域防洪排澇、灌溉引水和水環(huán)境造成一定影響。通過防洪影響評價計算分析,提出對主體工程建筑物結(jié)構(gòu)及布局等必要調(diào)整之外,主要采取水域補(bǔ)償、防沖等措施,使區(qū)域水系原有功能不變,不降低河道總體行洪能力。同時,建議區(qū)域水系調(diào)整等水域補(bǔ)償措施,與項(xiàng)目建設(shè)同步進(jìn)行。
[1] 張任遠(yuǎn).杭州灣大橋北接線(二期)工程防洪評價報告[R].嘉興:嘉興市水利水電勘察設(shè)計研究院,2016.
[2] 中華人民共和國水利部.河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評價報告編制導(dǎo)則(試行)(2004)[R].北京:中華人民共和國水利部,2004.
[3] 浙江省水利廳.浙江省涉河橋梁水利許可技術(shù)規(guī)定(試行)[R].杭州:浙江省水利廳,2008.
[4] 中華人民共和國交通運(yùn)輸部.公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范:JTG C 30 — 2015[S].北京:人民交通出版社,2015.
[5] 浙江省人民政府.浙江省建設(shè)項(xiàng)目占用水域管理辦法(修訂)[S].杭州:浙江省人民政府,2011.