邢臺市開元路南延跨七里河橋防洪分析與研究

□張麗寧 楊豐源

開元路七里河橋為新建橋，橋面寬度為44.0m，雙向八車道，建成后將大大加強南北兩岸的通行能力，項目的實施能夠增強南北兩岸之間的經(jīng)濟貿(mào)易聯(lián)系，對于加快構(gòu)建集生態(tài)旅游、休閑娛樂、中高端消費、政務商務招待于一體的綜合性區(qū)域具有重要的作用。

1.研究背景

邢臺市中心城區(qū)定位為行政商務文化中心，以高新技術、總部經(jīng)濟、現(xiàn)代服務為主的核心城區(qū)，歷史文化名城，以行政辦公、地區(qū)金融、文化創(chuàng)意、餐飲娛樂等生活服務業(yè)為主要發(fā)展方向，以高新技術、文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)置換原有的工業(yè)和重工業(yè)職能。

七里河從邢臺市區(qū)南部由西北向東南穿過邢臺市，京廣鐵路以東稱為順水河，規(guī)劃為邢臺的生態(tài)發(fā)展藍絲帶。隨著自身的發(fā)展要求，人們對濱水空間的訴求，城市功能轉(zhuǎn)型的規(guī)劃，結(jié)合“山、河、湖、堤、島城”的城市空間意象，把七里河沿岸打造成邢臺的公共活動帶，帶動城市價值的提升，成為真正的城市黃金河岸，實現(xiàn)邢臺由工礦生產(chǎn)型城市向生態(tài)宜居型城市轉(zhuǎn)變。

2.基本情況

2.1 線路走向、主要控制點

本研究區(qū)為開元路南延，南起祥和大街，北至百泉大道輔道邊線，為城市主干道，紅線寬度60m。項目路線總長度約2.047km，其中包含道路1.807km，橋梁0.24km。

擬建開元路南延跨七里河橋位于柴家莊村西。橋長240m，橋?qū)?4m；橋梁上部結(jié)構(gòu)為單跨40m預應力箱梁，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土樁柱式橋墩、鉆孔灌注樁。開元路南延七里河橋位置見圖1。

2.2 線路主要技術指標

根據(jù)規(guī)劃：開元主干道的設計車速為60km/h，規(guī)劃的紅線寬度為60m。其主要技術指標見表1。

2.3 流域特征

2.3.1 流域概況

七里河屬子牙河水系滏陽河的1條主要支流，其行洪能力較弱。流域地勢西高東低，自西向東可分為山地、丘陵和平原3部分。本流域?qū)贉\山丘嶺地帶，地表巖石風化破碎，多殘丘、沖溝地形。海拔在80～500m之間。沿河兩岸分布有帶狀和裙狀一、二級階地，屬于沖洪積扇組成，地面縱坡約為1/400～1/800，地形較平坦。沿途經(jīng)邢臺縣、南和縣，在任縣進入大陸澤蓄滯洪區(qū)，全長70km，流域總面積593km2,其中山區(qū)面積294km2。

圖1 開元路南延七里河橋位置圖

圖2 河流水系圖

表1 開元路南延主要技術指標表

2.3.2 斷面以上流域特征

開元路南延與七里河交叉斷面位于邢臺市橋東區(qū)東郭村鄉(xiāng)柴家莊村西，東經(jīng) 114°30′32″，北緯 37°01′37″。斷面以上匯水面積357.7km（2加上小黃河上游導入面積54.3km2），河長37.5km，河道縱坡5.87‰，流域?qū)挾?.9km。河流水系見圖2。

2.4 地質(zhì)概況

位置屬平原與太行山山前傾斜平原過度地帶，位于七里河沖洪積扇上，河道寬240m，鉆探揭露的地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積壤土和中砂。

3.研究內(nèi)容和技術路線

3.1 技術路線和分析方法

此次防洪分析研究采用的技術路線：搜集包括降水、徑流、洪水位、地形、河道形態(tài)、河床質(zhì)等已有的資料；按照河流特性和防洪影響程度，分別選擇評價、計算方法；評價分析建設項目與防洪、行洪的相互影響，主要是通過對比分析工程附近河段公路修建前后的洪水情勢，確定工程橋梁與河道行洪相互影響及程度，并提出減輕洪水影響的補救措施。評價工作的技術流程：首先選擇此次評價涉及的洪水標準并確定相應的設計洪水，根據(jù)需要列出洪峰、洪量、洪水過程線以及洪水組成等要素，考慮地形、河道和水庫工程對洪水的演進和調(diào)節(jié)作用。現(xiàn)場實測行洪河道的斷面和地形，分析確定行洪時的糙率等參數(shù)，并進行水面線推算，確定洪水流勢、流態(tài)，得到河道壅水、沖刷等成果；提出對工程設計方案的調(diào)整意見及減輕洪水造成不利影響的對策和措施，分析對上游倒虹吸、橋梁等第三方的影響。

設計洪水采用暴雨圖集推薦的瞬時單位線法計算；河道水力計算采用恒定非均勻流法。

3.2 采用資料及評價內(nèi)容

3.2.1 采用資料

防洪評價水文分析主要采用最新編制完成并經(jīng)審查的流域防洪規(guī)劃、河道工程設計及南水北調(diào)中線工程設計成果；河道測量資料采用近幾年水利部門實測的河道地形圖、縱橫斷面圖及我單位加補實測的縱、橫斷面圖；地質(zhì)資料采用工程附近有關地質(zhì)勘察成果等。

圖3 開元路七里河橋橋位平面圖

3.2.2 研究內(nèi)容

項目研究根據(jù)跨越七里河河道的具體情況以及修建橋梁會產(chǎn)生的防洪問題，分析計算了橋址設計洪水和河道沖刷的深度，在滿足河道防洪除澇需要的基礎上，對橋梁走向、橋墩布設、行洪河道規(guī)模等進行了分析，并提出了減少影響的相應措施，同時對橋梁本身的防洪安全進行了分析研究。

4.開元路南延跨七里河橋防洪分析

七里河是子牙河水系滏陽河的一條支流，七里河市區(qū)段——西外環(huán)西西先賢村南至京珠高速公路東大賢橋段進行了綜合治理總長度共計17.7km。寬度范圍為河道上開口至河道管理范圍內(nèi)，其中包含新建沉沙池1座（含1座橡膠壩），新建跨河建筑物橡膠壩9座，跌水8處。市區(qū)段已建橋梁7座，本次評價的七里河開元路橋?qū)儆谑袇^(qū)段新建第8座橋梁。

4.1 建筑物概況

開元路南延跨七里河橋為新建橋梁，擬建橋長240m，是一座大型橋梁，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土墩柱、樁柱式橋臺、鉆孔灌注樁，6孔，單孔跨徑40m，與水流向交角72°。位于七里河樁號K31+210處。橋梁風格采用古亭式景觀。

4.2 河道特征

開元路南延與七里河交叉斷面處在邢臺市橋東區(qū)東郭村鎮(zhèn)柴家莊村西。兩側(cè)河堤已經(jīng)建成了沿河觀光帶路，堤寬6.0m，該河段主槽寬180m，河左側(cè)灘地寬28m，右側(cè)灘地寬32m，過水斷面寬240m，加上兩側(cè)河堤共計252m。橋梁平面布置見圖3。河道主槽進行了防滲和硬化處理，糙率較小，兩側(cè)灘地有綠化帶，糙率較大。根據(jù)現(xiàn)場測量結(jié)果，該交叉斷面處河底高程為58.31m，左岸河堤高程為67.36m（設計高程67.68m），右岸河堤高程為66.79m（設計高程67.27m）。實測河道比降1.3‰左右。

4.3 設計洪水校核

七里河流域內(nèi)無實測洪水資料，設計洪水采用暴雨洪水推求，不考慮上游小水庫的消峰作用。根據(jù)七里河流域面積及特點，采用《河北省短歷時設計暴雨洪水圖集》（以下簡稱《圖集》）中瞬時單位線法推求設計洪水。

5.防洪綜合分析

公路跨越河流需要修建橋梁，為了不影響河道行洪，并確保公路橋梁安全，需對公路修建橋梁的規(guī)模如橋梁長度、橋梁底板高程等設計指標進行分析論證，確定跨河橋梁的最低設計指標，為公路設計部門提供基本依據(jù)。

因此此次研究從以下幾方面進行評述：橋梁總體布置評價；橋梁是否除橋墩外擠占河道行洪斷面，對河道行洪影響；設計的橋梁底板高程是否滿足河道行洪要求及橋梁防洪安全要求。

5.1 橋梁布置分析

開元路南延跨七里河橋未布置在河道彎道處，橋位選擇合理。橋與兩側(cè)河堤道路平交，橋梁修建不影響兩側(cè)道路通行。從橋位平面圖看，橋墩柱中心線與水流方向平行，墩柱未布置在堤防上，墩柱布置滿足河道行洪的要求。橋梁總體布置合理。

5.2 橋梁對河道行洪影響分析

橋梁長度與現(xiàn)狀河道寬度比較情況，此河道斷面河口寬為240m，橋梁設計長度為240m，橋梁設計長度等于河道寬度，橋長滿足河道行洪要求。

橋梁軸向與河流走向夾角為72°，橋墩順水流布置。夾角滿足河道對跨河建筑物的相關規(guī)定。

橋梁底板高程設置對河道行洪影響分析。設計的橋梁有2%的坡度，橋中心位置較高，最低梁底板高程為66.40m，比計算允許橋底高程65.99m高0.41m，設計橋梁底板高程滿足防洪要求。

5.3 河勢影響分析

河道橋長設計與河道寬度相同，橋墩擠占河道面積比為6.7%，對河道的總體流勢影響不大，橋主體工程完工恢復原河道斷面后，原河道主流線、深槽、洲灘、岸灘斷面等沒有變化，所以該橋的修建對此段河道的河勢影響較小。

5.4 橋梁防洪安全分析

在200年一遇洪水設計標準下，橋梁梁底高程滿足壅高、浪高及凈空要求，不會對橋梁安全及周圍交通造成影響，因此，該跨河橋梁設計安全可行。

設計洪水時，由于橋墩壓縮河道斷面，將產(chǎn)生河槽一般沖刷和橋墩局部沖刷，由于河底和主槽河堤進行了護砌，減弱了河槽沖刷程度。但是從安全角度考慮，橋墩系梁頂應位于最大沖刷深度以下。為了預防洪水對河道的沖刷，設計中應考慮對橋位處等破壞了護砌河道范圍內(nèi)進行兩岸坡及河底等進行混凝土護砌恢復。

5.5 對上下游工程的影響分析

上游1.40km處有新華路大橋，下游2.0km處有長安路橋，新建橋梁防洪標準為200年一遇，防洪標準不低于已經(jīng)建成的新華路大橋、長安路大橋的防洪標準。新橋梁修建不會對已建工程產(chǎn)生影響。

5.6 工程修建對第三人合法水事權(quán)益影響分析

七里河橋修建后，河道標準200年一遇洪水壅水高度僅0.08m，壅水對上游影響長度為62.0m，因此工程修建對上游兩岸村莊及景觀道路等第三人合法水事權(quán)益影響輕微。

6.結(jié)語

開元路七里河橋為新建橋，橋面寬度為44.0m，雙向8車道，建成后將大大加強南北兩岸的通行能力，項目的實施能夠增強南北兩岸之間的經(jīng)濟貿(mào)易聯(lián)系，對于加快構(gòu)建集生態(tài)旅游、休閑娛樂、中高端消費、政務商務招待于一體的綜合性區(qū)域具有重要的作用。