太湖流域两河跨河桥梁影响控制性技术指标分析

马农乐，蔡　梅，陆志华，王元元

(1.上海东南工程咨询有限责任公司，上海　200434；2.太湖流域管理局水利发展研究中心，上海　200434)



太湖流域两河跨河桥梁影响控制性技术指标分析

马农乐1，蔡梅2，陆志华2，王元元2

(1.上海东南工程咨询有限责任公司，上海200434；2.太湖流域管理局水利发展研究中心，上海200434)

摘要：在调查望虞河、太浦河跨河桥梁情况的基础上，结合桥梁防洪影响分析，梳理分析了跨河桥梁对河道行洪的影响技术指标，构建了指标体系，总结提出了桥梁建设对防洪影响关键控制技术指标，并对望虞河、太浦河新建桥梁提出了建议，可为太湖流域跨河桥梁建设审批提供支持。

关键词：防洪影响；数值模拟；技术指标

太湖流域地处长江三角洲南翼，流域总面积为36 895 km2，地跨江苏、浙江、安徽、上海三省一市，地形呈碟状，流域内河流纵横交错，水网如织，江湖相连，水系沟通，是典型的平原水网地区。流域内经济发达、城市密集，城镇化率超70%。据统计，太湖流域总人口占全国总人口的4.4%，国内生产总值(GDP)占全国GDP的10.4%，人均GDP为全国人均GDP的2.4倍。1991年后，太湖流域开展了11项综合治理骨干工程建设，已初步形成北向长江引排、东出黄浦江供排、南排杭州湾并且利用太湖调蓄的防洪与水资源调控工程体系。

1基本情况

望虞河、太浦河是太湖流域的2条主要排洪通道，习惯性称为“两河”，其中望虞河工程沟通太湖和长江，全部在江苏省境内，南起太湖边的沙墩口，先后穿过京杭运河、漕湖、鹅真荡、嘉菱荡，至常熟耿泾口入长江，兼有泄洪、排涝、引水等任务，全长60.3 km；太浦河西起东太湖边的吴江市庙港镇时家港，东至上海市青浦区南大港入泖河接黄浦江，横穿苏、浙、沪的吴江、嘉善、青浦3市县(区)，河道全长57.6 km，具有防洪、除涝、改善水环境和航运条件等综合效益。

随着社会经济发展，流域内交通快速发展，铁路、公路、航运等涉水行业蓬勃发展，跨河桥梁建设项目日渐密集，望虞河和太浦河的跨河桥梁建设尤为突出。这些桥梁在河道内的桥墩，对河道行洪能力产生了影响，桥梁群累积影响进而对太湖流域的防洪产生影响。

1.1望虞河跨河桥梁建设管理情况

据统计，截至目前望虞河沿线建设的跨河桥梁共计37座，其中，公路桥30座，铁路桥3座，管线桥4座；2006年以前建成27座，2006年以后新建10座。

1.1.1桥梁密度或间距

按总河长估算，望虞河上桥梁建设密度为0.61座/km，平均1.63 km河长分布有1座桥梁，其中2桥间距小于1 km的主要为7处，尤以沪宁铁路老桥—沪宁城际铁路桥间距最小，仅为50 m左右。

1.1.2跨河桥跨数量

按桥梁跨数统计，三跨过河的桥梁11座，桥墩以圆端重力式桥墩为主，五跨过河的桥梁19座；六跨过河的桥梁2座，桥墩为系梁连接的双柱式或三柱式，七跨过河的1座。

1.1.3桥墩形式

24座桥梁下部结构采用桩柱式桥墩，且设置了条形承台，承台高度在1.0～2.0 m，6座桥梁下部结构未设置承台，4座桥梁下部结构采用低桩承台结构，2座采用矩形承台，1座采用高桩承台。

1.1.4桥梁与河道交角

除沪宁铁路老桥和沪宁城际铁路与望虞河的交角分别为45°和40°，其它大部分桥梁与望虞河交角范围在70～115°，其中28座桥梁采用了正交90°或近似90°。

1.1.5阻水宽度

桥墩阻断过水断面宽度随着桥墩宽度和桥墩组数有关。相同水位情况下，桥墩横截面宽度越宽、桥墩组数越多，导致阻断宽度越宽。据统计，河槽桥墩阻断宽度在5～8 m范围内。

1.2太浦河跨河桥梁建设管理基本情况

截至目前，太浦河沿线现状建成的跨河桥梁共计17座(不含太浦闸的交通桥)，均为公路桥梁，2006年以前建成10座。太浦闸枢纽至太浦河出口河段的16座桥梁中，高速公路桥2座，国道、省道路桥4座，其余为县道或乡镇级公路桥。

1.2.1桥梁密度或间距

按总河长估算，桥梁建设密度为0.30座/km，平均3.4 km河长分布有1座桥梁，太浦闸枢纽至太浦河出口段有2处间距约为1.1 km，为太浦河桥梁最小间距。

1.2.2跨河桥跨数量

按跨数统计，平望以上河段以三跨过河桥梁为主(6座中的5座)，平望以下河段以七跨过河桥梁为主(8座中的5座)，五跨或六跨过河桥梁各1座。

1.2.3桥墩形式

三跨桥梁以实体重力式桥墩为主，也有个别为框架墩；五至七跨桥梁主桥墩以实体重力式桥墩为主，也有部分为多柱式或框架墩，边墩以多柱式为主。由于太浦河航道等级为IV级，有4座桥梁在桥墩一侧或双侧设置了防撞墩。

1.2.4桥梁与河道交角

除沪渝高速太浦河大桥轴线与太浦河斜交55°外，另有3座桥梁与河道交角小于等于5°，其余桥梁基本都为正交。

1.2.5阻水宽度

根据太浦河跨河桥墩情况统计，暂不考虑防撞墩的阻断影响，河槽桥墩阻断宽度在5～10 m范围内。

1.3两河跨河桥梁建设发展趋势

根据有关规划，近几年内望虞河上的跨河桥梁可能会增加3座，跨越太浦河的大桥可能会增加2座。同时，随着太浦河航道整治工程的实施，将对太浦河江苏段4座桥梁进行改建并增设防撞设施，上海段将对1座跳梁增加主墩防撞设施和1座桥梁拆除重建。

2跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系构建

为实现防洪安全的目标，建立覆盖防洪影响的各准则层，并研究提出具有典型性、代表性和可量化的技术指标进行评价和控制，形成整体系统而又层次分明的指标体系。因此，研究构建了包含3个层次的跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系，即目标层、准则层和指标层。

2.1目标层

目标层是全面反映跨河桥梁防洪影响的系统层。跨河桥梁防洪影响控制性技术指标的总目标是维护防洪安全，促进经济发展与防洪安全的和谐统一。跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系的目的在于综合评价和控制桥梁建设对防洪安全的影响，为水行政主管部门的决策提供科学依据。

2.2准则层

结合审批管理与防洪评价工作实际情况，确定跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系的准则层由规划相适、防洪标准、建筑物形式、行洪畅通、河势稳定、水利工程安全及其他影响等7个方面组成。

2.3指标层

为对应准则层的具体指标，表述各个分类指标的不同要素，通过定量或定性指标反映跨河桥梁建设对防洪安全各个方面的影响状况。

根据跨河桥梁控制性技术指标的概念和内涵分析，结合《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》(试行)对于跨河桥梁防洪影响分析评价的要求和规定，从太湖流域跨河桥梁审批与管理的实际需要考虑，以指标的代表性、指标数据的可获取性、实用性等为原则，从规划相适、防洪标准、建筑物形式、行洪畅通、河势稳定、水利工程安全及其他影响等7个方面筛选确定包括目标层、准则层、指标层3个层次19项指标，形成了太湖流域跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系(见表1)。

表1跨河桥梁防洪安全影响控制性技术指标体系表

3两河跨河桥梁防洪影响关键控制性技术指标分析

根据提出的跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系，考虑跨河桥梁审批与管理的实际需要，以指标的代表性、数据的可获取性为原则，从太湖流域跨河桥梁防洪影响控制性技术指标体系指标层19项具体指标中识别两河跨河桥梁防洪影响关键控制性技术指标。

3.1指标敏感性分析

对于上述章节提出的19项太湖流域跨河桥梁防洪影响控制性技术指标，以独立性、重要性作为重要原则，筛选提出望虞河、太浦河的主要控制性技术指标。

3.1.1指标独立性分析

一级指标中，规划适应、防洪标准、其他影响3类指标为相关规范确定指标，具有不可抗性，与其他指标相对独立。

建筑物形式是跨河桥梁建设的直接控制指标，而行洪通畅、河势稳定、水利工程安全均是基于一定的建筑物形式，在不同的水情条件下，可能出现的防洪影响指标，因此，建筑物形式涉及的10项指标相对独立。

具体分析行洪通畅、河势稳定和水利工程安全3类指标，行洪能力中阻水面积比、跨河桥梁建设密度2项指标在建筑物形式确定之后，可直接统计得出，与已有的建筑物形式涉及的指标基本独立；而造峰期水量变幅、洪峰流量变幅、最大壅水高度、壅水叠加、跨河桥梁所在断面流速增幅、堤脚前沿流速增幅等6项指标，与桥跨布置、桥墩形式、阻水面积比等指标均紧密相关，独立性较差；不冲流速与河道堤防特征相关，与其他指标均相对独立。

3.1.2指标重要性分析

规划适应性、防洪标准适应性、梁底高程、桥墩与堤防布置关系、承台形式、防汛抢险影响等6项指标是相关规范明确的重要指标，指标控制要求以已有的审查技术规定为准，属于确定性指标。

鉴于太湖流域属平原河网地区，水流缓慢，汛期最大流速仅为0.3～0.5 m/s，仍未达到两河冲淤平衡流速0.7～0.8 m/s的 要求，因此对于两河，将太湖流域防洪影响控制性技术指标体系中的跨河桥梁所在断面流速增幅、堤脚前沿流速增幅、不冲流速3项指标作为参考指标。

3.2关键控制性技术指标确定

综合以上分析，独立性较强的指标为：规划适应性、防洪标准适应性、桥跨布置、桥墩形式、承台形式、桥墩轴线与水流方向夹角、桥墩顺水流长度、梁底高程、桥墩与堤防布置关系、阻水面积比、跨河桥梁建设密度、不冲流速、防汛抢险影响等13项指标。除了不冲流速外，其余12项指标匀为重要性较高的指标。因此，综合考虑控制指标独立性、重要性，明确两河的关键控制性技术指标包括5项一级指标、6项二级指标、12项三级指标(见表2)。

表2两河跨河桥梁防洪影响关键控制性技术指标表

4两河跨河桥梁关键控制性技术指标要求

4.1指标要求研究方法

对上述章节筛选确定的12项两河跨河桥梁防洪影响关键控制性技术指标分析可知，规划适应性、防洪标准适应性、梁底标高、桥墩与堤防布置关系、承台形式、防汛抢险影响等6项指标为确定性指标，要求根据相关指导意见及规范确定；桥跨布置、桥墩形式、桥墩轴线与水流方向夹角、桥墩顺水流长度、阻水面积比、跨河桥梁建设密度6项指标为论证性指标，要求进行论证分析后确定。

4.2确定性指标控制要求

根据《中华人民共和国水法》《中华人民共和国防洪法》《太湖流域管理条例》《中华人民共和国河道管理条例》等国家法律法规和地方性法规提出的技术规定，以及《太湖流域重要河湖管理范围内建设项目水利技术规定》(试行)，分析得出6项确定性指标的控制要求。

4.2.1规划适应性

在望虞河和太浦河上新建跨河桥梁、码头等跨河桥梁，应该符合《太湖流域综合规划》《太湖流域防洪规划》《太湖流域重要河湖岸线利用管理规划》《江苏省望虞河管理规定》等水利规划及其它有关规划。

4.2.2防洪标准适应性

现状望虞河堤防防洪标准为50 a一遇，太浦河堤防防洪标准为50 a一遇，规划均按防御流域100 a一遇洪水标准设计。

对于跨河桥梁工程，桥梁防洪标准应不低于堤防现状及规划的防洪标准；对于码头工程，码头建设不得降低所在河段堤防的防洪标准。

跨越望虞河和太浦河的骨干铁路、准高速铁路桥梁、次要骨干铁路和联络铁路桥梁的防洪标准一般为100 a一遇，地区(包括地方)铁路桥梁防洪标准一般为50 a一遇；高速公路、I级公路的特大桥防洪标准一般为300 a一遇，II级公路的特大桥防洪标准一般为100 a一遇；高速公路、I级公路的大、中桥、小桥防洪标准一般为100 a一遇，II级公路的大、中桥、小桥防洪标准一般为50 a一遇。

望虞河和太浦河两岸的码头工程主要为一般城镇的码头，防洪标准一般为10～20 a一遇。

4.2.3梁底高程

梁底高程应考虑不妨碍行洪、堤防加固、防汛抢险、日常管理的需要。根据《太湖流域防洪规划》，规划望虞河的防洪设计标准为100 a一遇，太浦河的防洪设计标准为100 a一遇。

在望虞河和太浦河上新建跨河桥梁，梁底高程应高于设计防洪水位，同时预留一定的空间；主跨部分梁底高程高于设计防洪水位，另加不少于1.5 m的超高；东岸、西岸跨堤部分梁底高程应高于相应的规划堤顶高程，堤顶有通车要求的按不小于4.5 m净空考虑，如无法满足净空4.5 m的要求时，须满足日常巡查和防汛检查车辆通行要求(一般不少于2.2 m净空高度)，并增设防汛辅道，设置上下堤的交通坡道；通航净空应符合现行的通航标准规定，根据《长江三角洲高等级航道网建设有关技术问题的暂行规定》第三条，“规划航道上的跨河建筑物，在通航净宽范围内通航净高不应小于7 m，其它要求和技术规定按GB 50139—2004《内河通航标准》执行”。

4.2.4桥墩与堤防布置关系

一般而言，桥墩不应布置在堤身迎水坡和堤顶，如果不能避开堤身，需要将桥墩布置在堤身背水坡时，应做堤防加固专题设计，以满足堤身安全的要求。

4.2.5承台高程

为了减少承台产生的阻水效应，主槽处承台顶高程宜在平均低潮(水)位以下，边滩的承台顶高程应在滩面以下。太湖流域河网地区，桥墩水下承台顶面高程至少应低于规划河底以下0.50 m。

望虞河河底高程为-3.00 m，因此，望虞河新建桥墩水下承台顶高程应降至-3.50 m以下；望虞河后续工程规划范围内的桥墩水下承台顶面高程应降至-3.50 m以下。

太浦河闸下至平望河底高程为-3.50 m以下，平望至泖河口河底高程为-5.50 m以下。因此，太浦河闸下至平望段桥墩水下承台顶面高程应降至-4.00 m以下，太浦河平望至泖河口段桥墩水下承台顶面高程应降至-6.00 m以下。

4.2.6防汛抢险影响

在望虞河和太浦河上新建跨河桥梁、码头等跨河桥梁，其跨堤、临堤建(构)筑物的平面布置、断面结构及主要设计尺寸，不应该影响汛期的防汛抢险车辆、物资及人员的正常通行，不应该影响其它防汛设施(如通讯设施、汛期临时水尺等)的安全运行。

4.2论证性指标控制要求

论证性指标以结合相关论证研究成果为依据，对桥跨布置、桥墩形式、桥墩轴线与水流方向夹角、桥墩顺水流长度、阻水面积比、涉水项目建设密度等6项论证性控制指标的要求此文不赘述。

5结语

跨河桥梁建设对河道行洪产生壅水、阻水作用，在一定程度上降低了河道的泄洪能力，同时对局部流速加大、流态紊乱等方面产生不利影响。鉴于太湖流域平原河网水系相通，流速较慢，产生的影响相对较小，且目前两河跨河桥梁已达到一定数量，后期增加的数量不会太多，建议在对新增桥梁的审查过程中，充分考虑望虞河后续工程和太浦河后续工程规划基础上，对桥墩位置、梁底高程、承台高程等进行控制。

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(责任编辑郎忘忧)

Analysis on the Regulatory Impact Technical Indicators of Bridges on Two Rivers in Taihu Basin

MA Nong-le1,CAI Mei2,LU Zhi-hua2,WANG Yuan-yuan2

(1.Shanghai Southeast Engineering Consulting Co., Ltd., Shanghai 200434,China; 2.Water Resources Development Research Center of Taihu Basin Authority,Shanghai 200434,China)

Key words:flood control effect; numerical simulation; technical indicator

Abstract:Based on survey of bridges on Wangyu River and Taipu River,combining with the bridge flood control impact analysis,this paper analyzed the impact technical indicators of river-crossing bridges to river flood, constructed the index system,proposed key control technical indicators of bridge construction to flood control influence, and put forward suggestions of new bridges on Wangyu River and Taipu River. The study would provide support for the construction approval of River-crossing bridges in Taihu Basin.

收稿日期：2015-12-02

基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目(201301076)。

作者简介：马农乐(1980-)，男，工程师，硕士，主要从事科研、水利规划、技术咨询等工作。 E-mail:nongjiale-2004@126.com

中图分类号：TV149

文献标识码：A

文章编号：1008-701X(2016)02-0045-04

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.013