运煤公路桥巴州河上游寺家庄河段防洪影响评价

冀雅珍

（山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002）

1 工程概况

阳泉煤业（集团）有限责任公司寺家庄矿井运煤公路工程，起点昔内公路，南北方向建一座跨距40 m长的运煤公路桥，钢筋混凝土梁结构，由两侧桥墩和三排立柱支撑，公路桥横跨巴州河，终点接场地道路，全长899 m。工程沿线主要河流为巴州河和野屿沟。巴州河为松溪河一级支流，工程涉河河段地处昔阳县乐平镇寺家庄村，位于巴州河上游。巴州河上游约2 km处为秦山水库，河中平常少水，汛期有水库泄水和区间洪水。在野屿沟出口处修建排水沟，位于运煤公路下游，与其平行，以泄野屿沟中雨水至巴州河，此外工程还包括公路路基排水沟。

2 防洪标准的确定

根据防洪标准，工程所处河段河道保护村镇的标准为5%，寺家庄矿井属中型企业，保护标准为2%，左岸昔内公路是县级公路，保护标准为2%，该工程桥梁保护标准为2%，因此确定工程及附近堤防的标准为2%，50年一遇。

3 设计洪水计算

巴州河流域未设水文站，拟采用经验公式法和推理公式法两种不同方法进行设计洪水计算和比较。但由于经验公式法对流域内不同下垫面类型考虑单一，计算结果往往偏大。而推理公式法的理论比较完备，在全省有一套较完整的运算系统，参数分析所选雨量资料均来自省内成果，因此最后采用推理公式法得出计算成果。

推理公式法主要是根据坡面及洪水河槽的植被条件，同时考虑河道其他一些阻水条件，依据《山西省暴雨洪水计算实用手册》，由设计流域位于的划分区查得各历时的暴雨统计特征值，从而求得各个频率各种历时的点暴雨量、各种频率下的面暴雨量、暴雨的时程分配（采用典型暴雨分配与降雨量分段控制相结合的方法）、产流分析及汇流分析推算出洪峰流量。公路桥断面以上控制面积62.5 km2，计算成果50年一遇的断面洪峰流量为299 m3/s，20年一遇的断面洪峰流量为267 m3/s。

采用上述分析方法，对排水沟野屿沟4.0 km2设计洪水进行计算，计算成果50年一遇的断面洪峰流量为77 m3/s，20年一遇的断面洪峰流量为60 m3/s。

4 河道水力计算

4.1 糙率的确定

河床糙率参照《水力计算手册》中的天然河道糙率表，根据巴州河河道糙率的有关数据，河床糙率采用0.028。

4.2 设计水深的计算

根据实测巴州河寺家庄公路桥段河道横断面和相应设计洪峰流量，推算河道设计洪水水面线。设计条件水面线考虑已建和在建桥梁。

河道水面线计算采用河道恒定非均匀流基本方程，即能量方程进行计算。

计算可知，现状2%的最大洪水水深1.73 m，建桥后2%的最大洪水水深1.84 m，此段两岸堤防高度为2.2 m，加上堤防安全超高0.3～0.5 m，水面以上桥下净空最小达到1.81 m，由此可见，此段堤防及桥梁设计满足50年一遇洪水的过洪要求。

4.3 河道冲刷深度计算

4.3.1 水流平行于岸坡冲刷深度计算

水流平行于岸坡产生的冲刷，参考《堤防工程设计规范》，采用以下公式进行计算：

式中：hB——局部冲刷深度，从水面起算，m；

hp——冲刷处水深，以近似设计水位最大深度代替，m；

vcp——平均流速，m/s；

v允——河床上允许不冲流速，m/s；

n——与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取0.25。

该公式按P=2%的设计流量计算，取v允=0.55 m/s，冲刷深度计算成果见表1。

表1 水流平行岸坡冲刷深度计算表

通过上述计算可知，工程实施后，2%水流平行岸坡冲刷深度为0.80 m。

4.3.2 水流斜冲岸坡冲刷深度计算

水流斜冲防护岸坡产生的冲刷根据《堤防工程设计规范》，按下式计算：

式中：Δhp——从河底算起的局部冲深，m；

α——水流流向与岸坡交角，度；

m——防护建筑物迎水面边坡系数；

vJ——水流的局部冲刷流速，m/s；

d——坡脚处土壤计算粒径，cm。

工程建设处的水流斜冲岸坡冲刷深度计算成果见表2。

表2 水流斜冲防护堤冲刷深度成果表

由计算结果可知，2%水流在弯道处最大冲深可达2.94 m，设计时，堤防的基础埋深一般应在3.0 m以上，桥梁设计基础埋深符合要求。由于水流流速较大，为保证工程和堤防安全，应进行护底处理。

4.3.3 排水沟野屿沟断面水力计算

对野屿沟排洪渠道进行设计计算，渠道采用梯形泄洪断面型式，满足50年一遇和20年一遇防洪标准分别计算，计算结果见表3。通过计算可知，野屿沟排水渠道的堤防高度应不低于2 m。

表3 野屿沟排洪渠道断面设计

5 防洪综合评价

第一，按照《防洪标准》，工程项目防洪标准为50年一遇。依据水文分析计算，工程段河道50年一遇设计洪峰流量应为299 m3/s，符合巴州河的防洪要求。从对河道的管理方面考虑，工程的实施不会对河道的管理产生不利影响。

第二，依据计算，在河道50年一遇设计防洪标准条件下，河道最大水深1.84 m，堤防实际高度2.2 m，不会对河道行洪产生大的影响。工程修建后，从水力计算结果来看，对河道防洪不会产生大的影响，工程不改变河道走向，对河道和河势的稳定没有影响。

第三，工程建成后，在本河段50年一遇防洪标准相应设计流量的水流平行冲刷深度为0.80 m，弯道处水流冲刷深度为2.94 m。由于该段河道比降大，水流流速相对较大，要求桥梁基础埋深不小于3 m，桥梁设计基础埋深大于3 m，符合冲刷要求。虽然工程修建保持原有堤防不变，但需对堤防进行必要的加固。

第四，对第三人合法水事权益的影响分析，由于在本工程影响范围之内没有其他的永久水利工程，所以工程建设后对第三人合法水事权益没有影响。

6 建议

第一，建议对河道进行清淤，以疏通河道、增加河道的行洪能力；第二，对野屿沟汇流处左岸堤防进行加固处理，防止野屿沟洪水对堤防冲刷，影响昔内公路安全；第三，根据防洪要求，建议桥梁建设时避开汛期，施工期间弃渣不得在河道堆放，以保障河道水流畅通；第四，当地水行政部门负责涉河项目的监管和验收。