天然河道行洪論證評(píng)價(jià)方法分析

吳秋詩(shī) 鄧恒 宋兵

四川省都江堰東風(fēng)渠管理處 成都 610000

1 編制行洪論證與河勢(shì)穩(wěn)定報(bào)告的來(lái)源

為加強(qiáng)全國(guó)管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的管理，確保江河行洪排澇暢通，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，水利部、國(guó)家計(jì)委于1992年4月頒發(fā)了《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定》〔1〕，該規(guī)定明確了河道管理范圍、管理內(nèi)容即建設(shè)項(xiàng)目類型、河道管理權(quán)限、建設(shè)項(xiàng)目申請(qǐng)手續(xù)及主管機(jī)關(guān)審查內(nèi)容，重點(diǎn)關(guān)注建設(shè)項(xiàng)目對(duì)河道行洪、河勢(shì)安全、堤防安全、河水水質(zhì)的影響。在此基礎(chǔ)各省結(jié)合自身實(shí)際頒發(fā)了相應(yīng)的省內(nèi)管理暫行辦法，如《四川省河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理暫行辦法》，并進(jìn)一步規(guī)定了具體的審查資料及審查機(jī)構(gòu)。建設(shè)項(xiàng)目對(duì)河道的影響評(píng)價(jià)有兩個(gè)類型的報(bào)告，即防洪評(píng)價(jià)報(bào)告和行洪論證與河勢(shì)穩(wěn)定評(píng)價(jià)報(bào)告，其中部分省采用后者，并統(tǒng)一制定了試行的編制大綱。

2 報(bào)告內(nèi)容與構(gòu)成

行洪論證與河勢(shì)穩(wěn)定評(píng)價(jià)的主體內(nèi)容可概括為兩個(gè)方面：一、建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生的壅水對(duì)河道水位、流速、行洪及河勢(shì)的影響，主要是汛期；二、分析評(píng)價(jià)洪水對(duì)建設(shè)項(xiàng)目安全可能產(chǎn)生影響，考慮的因素主要是項(xiàng)目設(shè)計(jì)參數(shù)、河床地質(zhì)資料以及河勢(shì)穩(wěn)定情況。評(píng)價(jià)的落腳點(diǎn)是通過(guò)優(yōu)化工程布局、調(diào)整設(shè)計(jì)方案、采取防護(hù)措施等手段使得建設(shè)項(xiàng)目滿足河道安全行洪與河勢(shì)穩(wěn)定的要求，達(dá)到建設(shè)項(xiàng)目順利實(shí)施與河道安全的雙贏。

攔河建設(shè)項(xiàng)目的行洪論證與河勢(shì)穩(wěn)定評(píng)價(jià)報(bào)告按照大綱要求共由7章組成，1-3章用于詳述各方面的基礎(chǔ)資料，包含建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案、施工方案；河流基本情況、河段基本情況、建設(shè)規(guī)劃及河勢(shì)情況；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)范圍等。第4章為計(jì)算主體，為后續(xù)評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐，需要進(jìn)行水文分析、壅水分析、沖淤計(jì)算，河勢(shì)定性分析，排澇計(jì)算，必要時(shí)還需要開(kāi)展動(dòng)床物理模型試驗(yàn)研究。在完成上述計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行第5章的綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)而在6-7章提出最終的結(jié)論與相應(yīng)的補(bǔ)救措施和建議。報(bào)告所作出的結(jié)論需要明確且清晰，評(píng)價(jià)結(jié)論重點(diǎn)關(guān)注對(duì)河道行洪及對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響，并需要強(qiáng)調(diào)所采取的補(bǔ)救措施及提出相應(yīng)的工程造價(jià)。從報(bào)告的結(jié)構(gòu)來(lái)看，前三章提供評(píng)價(jià)的前提與基礎(chǔ)，第四章是整個(gè)報(bào)告的計(jì)算核心，第五章是評(píng)價(jià)主體，在編寫(xiě)報(bào)告時(shí)必須嚴(yán)格按照該邏輯順序進(jìn)行，這樣得出的結(jié)論才具有依據(jù)性和可靠性。

3 橋梁建設(shè)項(xiàng)目的行洪評(píng)價(jià)

3.1 橋梁建設(shè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)階段

在實(shí)際工作中，比較常見(jiàn)的攔河項(xiàng)目有堤防工程、電站、攔河堰及橋梁。 前三者屬于水利水電工程，行洪論證與河勢(shì)穩(wěn)定評(píng)價(jià)有一定的計(jì)算基礎(chǔ)且建設(shè)業(yè)主熟悉審查程序，有利于評(píng)價(jià)的開(kāi)展。而跨河或涉河的橋梁建設(shè)項(xiàng)目屬于交通工程，在其可研或初步設(shè)計(jì)階段無(wú)法進(jìn)行系統(tǒng)的水文分析和壅水計(jì)算，容易出現(xiàn)橋梁高程偏低或占用過(guò)水面積較大的情況；且相關(guān)文件未明確規(guī)定評(píng)價(jià)報(bào)告報(bào)批的時(shí)間節(jié)點(diǎn)和先后順序，常常會(huì)出現(xiàn)因主體方案變更而反復(fù)修改評(píng)價(jià)報(bào)主體內(nèi)容的問(wèn)題，增加不必要的重復(fù)工作，降低評(píng)價(jià)效率。解決上述問(wèn)題的有效途徑是評(píng)價(jià)單位提前介入，在初設(shè)方案審查前為設(shè)計(jì)單位提供水位、沖刷等數(shù)據(jù)，使得初設(shè)方案滿足或基本滿足行洪要求，這樣可以避免因采取補(bǔ)救措施而產(chǎn)生的大額經(jīng)濟(jì)投入；也避免評(píng)價(jià)人員不斷的修改評(píng)價(jià)報(bào)告主體和結(jié)論。而評(píng)價(jià)報(bào)告的審查則安排在初設(shè)方案批復(fù)之后，評(píng)價(jià)人員以修改后的初設(shè)方案為評(píng)價(jià)基礎(chǔ)，具有實(shí)際操作性。

3.2 橋梁建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)的復(fù)雜性

對(duì)于評(píng)價(jià)對(duì)象為水利工程的建設(shè)項(xiàng)目，在可研和初設(shè)階段會(huì)開(kāi)展相應(yīng)的水文分析計(jì)算，在編制行洪評(píng)價(jià)報(bào)告時(shí)有一定的計(jì)算基礎(chǔ)，僅需對(duì)已有的結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。而橋梁建設(shè)項(xiàng)目則有所不同，需要從河道資料及水文站點(diǎn)分析著手，逐步進(jìn)行水文計(jì)算，且橋梁的防洪標(biāo)準(zhǔn)一般都大于河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)，需要計(jì)算的工況也有所增加，在一定程度上增加了橋梁建設(shè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)的復(fù)雜性。

3.3 橋梁壅水的計(jì)算方法

因橋梁的結(jié)構(gòu)特殊性，其對(duì)河道行洪的影響區(qū)別于其他建筑，主要體現(xiàn)在橋梁壅水和橋位附近的流場(chǎng)改變，主要是指橋前壅水。橋梁壅水產(chǎn)生的原因是由于橋梁的建設(shè)占用了一部分?jǐn)嗝孢^(guò)流面積，水流流線在橋梁上游收縮，下游擴(kuò)散，且因橋梁梁體和橋墩的阻力影響使得水流局部阻力增加產(chǎn)生了額外的水頭損失，橋梁在建設(shè)后橋梁上下游呈現(xiàn)一定的水位差，即為橋梁壅水。在評(píng)價(jià)對(duì)象為橋梁建設(shè)項(xiàng)目時(shí)橋梁壅水是重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，橋梁壅水高度和斷面壓縮率也是評(píng)價(jià)河道行洪影響的重要指標(biāo)。

目前計(jì)算橋梁壅水可以采用簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式、一維或二維數(shù)學(xué)模型及水工模型試驗(yàn)等方法，其中簡(jiǎn)化經(jīng)驗(yàn)公式法是通過(guò)聯(lián)解動(dòng)能或動(dòng)量方程與連續(xù)性方程、通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定參數(shù)而得到的半理論半經(jīng)驗(yàn)性的計(jì)算公式，國(guó)內(nèi)常用的有無(wú)坎寬頂堰流公式、陸浩公式、曹瑞章公式、能量平衡橋長(zhǎng)公式、新正交橋壅水公式、邊灘等價(jià)河寬法等。國(guó)外常用的計(jì)算公式有：美國(guó)公路局法、美國(guó)地調(diào)局法、拱橋法（英國(guó)瓦林弗水力學(xué)研究所）、Biery和Delleur法等。這些計(jì)算公式因?qū)嶒?yàn)條件如河道斷面、河床地質(zhì)條件、橋墩形式、是否考慮沖刷等差異性而具有一定的適用范圍，使用時(shí)應(yīng)結(jié)合評(píng)價(jià)項(xiàng)目的實(shí)際情況選用，且參數(shù)的取值對(duì)于計(jì)算結(jié)果的可靠度有較大的影響。在實(shí)際操作中，可以采用多個(gè)公式計(jì)算并相互驗(yàn)證，根據(jù)橋梁占用斷面情況選用合理的計(jì)算結(jié)果。

除了簡(jiǎn)化的經(jīng)驗(yàn)公式，也可以采用數(shù)學(xué)模型計(jì)算橋梁壅水，對(duì)于一般的河道或行洪影響較小的建設(shè)項(xiàng)目，可以采用一維數(shù)學(xué)模型。常見(jiàn)的有美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)水文工程中心開(kāi)發(fā)的水面線計(jì)算軟件HEC-RAS，其中有專門(mén)應(yīng)用于橋涵水位計(jì)算的模塊，計(jì)算時(shí)需要輸入橋梁的幾何參數(shù)，一般計(jì)算時(shí)需要在橋位附近設(shè)置四個(gè)斷面，且需要選取兩個(gè)不受橋梁收縮影響的斷面。

4、結(jié)語(yǔ)

防洪評(píng)價(jià)報(bào)告或行洪論證與河勢(shì)穩(wěn)定評(píng)價(jià)報(bào)告的編制和審查對(duì)于確保河道的正常運(yùn)行尤其是汛期安全具有重要意義，要求行業(yè)人員準(zhǔn)確且全面地對(duì)擬建項(xiàng)目進(jìn)行分析和提出評(píng)價(jià)結(jié)論，對(duì)于影響較大的情況應(yīng)重點(diǎn)指出并提出相應(yīng)的工程優(yōu)化方案或補(bǔ)救措施。