建设项目对河势的影响分析

2016-09-28金鑫

东北水利水电 2016年1期

关键词：河势流向冲刷

金鑫

（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）

建设项目对河势的影响分析

金鑫

（辽宁省葫芦岛水文局，辽宁葫芦岛125000）

本文以《赤峰至朝阳至锦州铁路通道扩能工程》项目跨越小凌河为例，在相应设计100年一遇洪峰水位前提下，从壅水、回水、断面流速变化、断面流向变化、冲刷与淤积的计算分析，给出项目建设对河势的影响评价，为建设项目提供数据支撑。

防洪评价；洪水计算；河势影响；建设项目

在河道管理范围内的建设项目，需进行防洪评价。在防洪评价中，项目建设对河势的影响分析十分重要，本文以《赤峰至朝阳至锦州铁路通道扩能工程》项目跨越小凌河为例，分析建设项目对河势的影响。

1　基本概况

1.1项目概况

此项目洪水设计按100年一遇标准，跨河线路经朝阳境内网户屯北向东正跨小凌河进入锦州凌海市缸窑沟村（3号桥），经缸窑沟村沿高速公路方向在缸窑口屯东与西札木林屯西先后两次跨越小凌河至东札木林村（2号桥），在东札木林子村东与对岸香磨屯西之间与锦朝高速公路并行跨越小凌河后至金砂锅村（1号桥）。

跨河1号桥桥长1 743.6 m，河道管理范围内建桥墩25个；跨河2号桥两次跨越小凌河桥长1 139.9 m，河道管理范围内建桥墩26个；跨河3号桥桥长1 638.9 m，河道管理范围内建桥墩34个。

1.2流域概况

小凌河是辽宁省西部较大河流之一，发源于朝阳县西南的助安喀喇山，自西北向东南流经朝阳、南票、凌海、锦州等市县（区），于凌海市娘娘宫镇的龙王庙注入辽东湾。干流全长206 km、流域面积为5 153 km2。

1.3河道概况

本期项目跨越小凌河处为山丘区，项目区河道呈斜W型，河流断面高水宽300～600 m，河流两岸为低山控制，河床比降约1.63‰，河床组成主槽为粗、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。本期项目跨越断面常年有水，河床稳定性较好、断面冲刷不大，河槽相对稳定。

1.4现有水利工程及其它设施情况

本期项目2号桥上游230 m处建有凌河至黄甲单线铁路桥，2号桥（西）下游建有下凌线小凌河公路桥，1号桥下50 m处建有锦朝高速小凌河大桥。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年一遇。

1.5水利规划及实施安排

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。本期项目区段内为无堤段，左右岸防洪标准依地势可达20～100年一遇。

2　设计洪水计算

本期项目桥梁跨越小凌河2号桥上游0.67 km处为缸窑口水文站，控制面积2 251 km2。项目跨越小凌河1，2，3号桥，较缸窑口水文站相比最大区间控制面积为47 km2，仅占缸窑口水文站控制面积的2.1%，桥址控制断面区间无人为及天然的分洪、滞洪设施，为此洪水数值按照规范可直接移用缸窑口站设计洪水。经分析计算本期项目桥梁跨越小凌河断面处100年一遇洪峰流量为8 840 m3/s。

桥梁壅水、回水计算采用能量方程用一维水力计算程序计算，计算结果见表1。新建1号桥壅水高度为0.04 m、回水影响范围2 620 m，新建2号桥（东）壅水高度为0.15 m、回水影响范围1 570 m，新建2号桥（西）壅水高度为0.14 m、回水影响范围1 260 m，新建3号桥壅水高度为0.08 m、回水影响范围1 200 m。

表1　本期项目跨越小凌河前后设计水面线计算成果表　m

3　项目建设对河势的影响

3.1断面流速变化分析

在相应设计100年一遇洪峰水位下，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0.18～0.60 m/s，增大幅度在6.7%～11.9%之间，见表2。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。

表2　项目跨越小凌河断面设计洪峰水位下

3.2断面流向变化分析

1号桥位于相对较宽河谷地形，桥与小凌河流向呈5°夹角，桥址处右岸为低山控制，左岸为耕地村屯，主流在右岸，滩面倾向河心，小凌河自北向南流经桥位，桥建成后会使水流流向呈桥上游向南桥下游向北小幅演变。

2号桥（西）与小凌河流向呈16°夹角，桥梁建成后会改变水流的方向，水流会形成桥上游向南、桥下游向北的演变，会对桥梁下游北岸造成冲刷；2号桥（东）与小凌河流向呈26°夹角，桥梁建成后会明显改变水流的方向，水流会形成桥上游向北、桥下游向南的明显演变，同时对桥梁下游南岸造成冲刷（图1）。

图1　 2号桥桥墩对水流影响示意图

3号桥与小凌河流向正交，除局部冲刷外对水流影响不大。

3.3冲刷与淤积分析

河道一般冲刷和墩前局部冲刷计算，采用TB 10017-99《铁路工程水文勘测设计规范》［3］中规定公式。根据本期项目设计部门提供的地质资料。计算参数及边界条件，E值采用0.46，计算结果见3。

表3　本期项目桥梁跨越河流断面处最大冲刷深度计算成果表m

通过计算结果可以看出：项目跨越小凌河断面一般冲刷深度主槽为 0.92～3.65 m、边滩为1.50～5.80 m；主槽墩前局部冲刷深度为1.50～4.95 m、边滩为0.69～5.21 m；墩前叠加最大深度主槽为4.30～6.85 m、边滩为3.00～8.90 m。其冲刷深度以弱风化岩为止冲层。经计算的墩前最大冲刷深度与项目采用值比较，大部分计算值小于项目采用最大值，项目冲刷深度采用值相对偏于安全。