桥梁跨越河流防洪综合评价

李守忠，谢大勇

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州121000)

0 前 言

在防洪评价工作中常遇到桥梁跨越河流的情况，按照《河道范围内建设项目防洪评价报告编制导则》的要求需对桥梁进行防洪综合评价［1］。

本文以锦赤铁路跨越小凌河为例进行防洪综合评价，供参考。

1 基本情况

基本情况包括4个部分:项目概况、河道概况、现有水利工程及其它设施情况和水利规划及实施安排。

1.1 项目概况

锦赤铁路经赤峰、朝阳、葫芦岛，接入锦州港，正线全长282.2 km。铁路等级为1 级，洪水设计按100 a一遇标准。

线路出朝阳至锦州港段在跨越小凌河处需建桥梁3 处分别为小凌河1#、2#、3#特大桥。

1#桥位于锦州凌海市东札木林子村东与香磨屯西之间，桥长1 743.6 m，河道管理范围内建桥墩25个。

2#桥位于锦州凌海市缸窑沟屯东与西札木林子屯西之间，桥长1 139.9 m，河道管理范围内建桥墩26个。

3#桥位于锦州凌海市缸窑沟村与朝阳市网户屯北侧正跨小凌河，桥长1 638.9 m，河道管理范围内建桥墩34个，桥梁跨越小凌河流位置详见图1。本期项目桥梁为T 型，桥墩采用圆弧型，基础采用摩擦重力桩，墩径2.22 ～5.44 m。

图1 本期项目跨越小凌河位置图

1.2 河道概况

本期项目跨越小凌河处为山丘区，河流为天然河道控制。

项目附近河道呈斜W 型，河流断面高水宽约300 ～600 m，河道水流流向上部呈左——右走势、中部呈右——左——右走势、下部主流靠近左岸，河流两岸为低山控制，河床比降约1.63‰，河床组成主槽多为粗、细沙及沙卵石组成，滩地及近岸边有耕地、树林。河床主槽糙率0.019 ～0.022，滩地糙率为0.045 ～0.055。

1.3 现有水利工程及其它设施情况

本期项目2#桥上游230 m处建有凌河至黄甲单线铁路桥，桥长250 m，桥面宽8 m，有桥墩11个，单跨21 m。

大桥采用圆弧形混凝土塔型墩，墩高约6 ～12 m，顶宽2.5 m、底宽4.0 m。

本期项目2#桥(西)下建有下凌线小凌河公路桥，桥长310 m，桥面宽11 m，有桥墩14 组，单跨28 m。

大桥采用圆型双柱悬梁混凝土重力墩，墩直径为1 m，墩高4 ～8 m。

本期项目1#桥下50 m处建有锦朝高速小凌河大桥，桥长969 m，桥墩采用圆柱悬梁混凝土重力墩，全桥共有桥墩30 组，墩直经1.50 m。

本期项目跨越段左、右岸均为无堤段，洪水受两岸低山控制，防洪标准依地势可达20 ～100 a一遇。

1.4 水利规划及实施安排

依据《锦凌水库初步设计报告》，本期项目在其水库回水范围以外;依据《小凌河流域河道生态治理规划报告》，黄土坎子至锦凌水库回水末端有堤段沿堤防内侧种植30 m 宽护堤林带，无堤段沿两侧阶地、村屯内侧布置50 m宽生态林带［2］。本期项目在此区段内。

2 防洪综合评价

防洪综合评价包括6个部分:对行洪安全的影响分析、对河势的影响分析、对河床的影响、对防汛抢险的影响分析、对现有水利工程及设施影响分析和与现有水利规划的关系及影响分析。

2.1 对行洪安全的影响分析

本期项目小凌河1#、2#、3#桥建设，桥墩占用河道行洪面积，将形成阻水作用，在设计100 a一遇洪峰水位下，桥墩阻水情况如下:

1)1#桥阻水面积为273 m2、占河道过水面积的11.5%。

2)2#桥(东)阻水面积为269 m2、占河道过水面积的14.7%。

3)2#桥(西)阻水面积为332 m2、占河道过水面积的13.1%。

4)3#桥阻水面积为370 m2，占河道过水面积的10.7%。

各桥阻水面积详细情况见表1。

表1 本期项目跨越小凌河1#、2#、3#桥桥墩阻水情况统计表

大桥建成后，因桥墩占用行洪面积，桥孔压缩水流，使桥位及上游洪水位壅高。

经前面分析计算，在100 a一遇设计洪峰水位下，桥墩前壅高最大值为2#桥(东)为0.15 m，其次为2#桥(西)壅 高0.14 m，1#、3#桥 壅 高 分 别 为0.04 m、0.08 m。

其影响范围在1 200 ～2 620 m，其中1#桥影响最远达2 620 m，其它各桥影响范围在1 200 ～1 570 m。

综合考虑在大桥建成后，本期项目建设会影响河道的水位变化，对河道行洪有一定影响。

2.2 对河势的影响分析

对河势的影响分析包括:对流速的影响和对流向的影响。

2.2.1 对流速的影响

相应设计100 a一遇洪峰水位下，由于桥墩阻水作用建桥后流速有所增大，各桥断面流速增大范围在0.18 ～0.60 m/s，增大幅度在6.7% ～11.9%。流速的增大增加了水流的紊动程度，特别是加大了桥墩附近及下游河岸的冲刷。

其中2#桥(东)断面处建桥前后流速变化最大，由5.06 m/s增大至5.66 m/s、增幅为11.9%。

1#桥变化最小，由2.68 m/s增大至2.86 m/s、增幅6.7%。

图2 2#桥桥墩对水流的影响示意图

2.2.2 对流向的影响

2#桥桥轴断面与流向不垂直，桥墩在一定程度上会改变主流方向(如图2 所示)，大桥建成后会加重2#桥(西)下游河段左岸的冲刷，同时使左岸冲刷物在下游右岸淤积下来;大桥建成后2#桥(东)下游河段右岸的冲刷加大，其冲刷力度要大于西部，对岸边不利。

1#桥与水流方向有5°夹角，对水流有一定影响，桥址附近水流呈上游向南下游向北方向的小幅调整。

3#桥与水流方向正交不会改变水流方向。

2.3 对河床的影响

由于桥梁的建成加大了断面及下游的流速，使桥梁跨越小凌河段一般冲刷主槽可达0.92 ～3.65 m、边滩可达1.50 ～5.80 m，边滩冲刷大于主槽冲刷。

洪水过后可使河床局部下切同时主流会向边滩发展，对河势有一定的影响。

桥梁跨越女儿河段一般冲刷主槽为1.67 m、边滩为0.13 m，边滩冲刷小于主槽冲刷，洪水过后可使附近河槽局部下切，对河势有一定的影响。

2.4 对防汛抢险的影响分析

本期项目建设小凌河段桥梁底面高于两岸地面15 m以上，可以满足防汛车辆的正常通行，不影响道路交通，项目建成后不会对防汛抢险造成影响。

2.5 对现有水利工程及设施影响分析

本期项目建设采用大开挖及桩基础方式，小凌河项目建设断面无堤防等水利工程设施。

本期项目建设在设计洪峰水位下可使小凌河2#桥(西)上游凌黄铁路桥、下游下凌公路桥桥上水位分别抬高0.15、0.06 m，其水位不会影响其桥梁正常运行。

2.6 与现有水利规划的关系及影响分析

依据《小凌河流域河道生态治理规划报告》，小凌河段本期项目桥梁跨越处规划有生态林带，项目建设对其影响较小。

3 结 语

大桥建成后会影响河道的水位会产生变化，影响如下:

1)对河道行洪有一定影响。

2)对河势的流速、流向、河床有影响。

3)不会对防汛抢险造成影响。

4)不影响现有水利工程及设施的正常运行。

5)对现有水利规划影响较小。

［1］许艳，唐德善，蒋吉，等. 流域防洪体系的社会影响综合评价研究［J］. 中国农村水利水电，2008(03):85 －87.

［2］胡清玲，蔺秋生，高海静，等. 河道范围内修建码头工程的防洪影响评价［J］. 人民长江，2008，39(10):23 －25.