潍坊泰祥街跨越白浪河大桥工程防洪评价

秦 峰，刘炳新，史高承

（潍坊市水利局，山东 潍坊 261061）

潍坊经济开发区泰祥街跨越白浪河大桥，位于泰祥街与白浪河交叉处，G20青银高速北约700 m处。泰祥街西段是潍坊经济开发区2017年、2018年城市基础建设项目的一条东西向主干道，此次拟建范围西起现状泰祥路，起点桩号为K0+000，向东与向阳路、上辰路及四平北路相交，东至K1+072.99，顺接现状泰祥路，全长1 072.99 m。泰祥街（向阳路-白浪河东岸）跨越白浪河大桥中心线与河道中心线右交角80°，桥跨总长155 m，跨径30 m+30 m+35 m+30 m+30 m，桥梁全宽44 m。

1 设计洪水计算成果

1.1 洪水计算与壅水分析

根据《防洪标准》（GB50201-2014）、《山东半岛流域综合规划》及《潍坊市城市总体规划》等，确定本次新建桥梁桥址处河段设计防洪标准为100年一遇。根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30-2015）规定的桥涵设计洪水频率和跨河桥梁的规模情况，该桥的设计防洪标准为100年一遇。综上所述，本次防洪评价的设计洪水标准频率采用100年一遇。本次设计洪水分析计算所采用的暴雨资料为国家基本雨量站1951—2014年实测降雨整编资料及分析计算成果。

考虑到流域内河槽、洼地、坡面、城区的调蓄、滞蓄、超渗等产流条件不同，对各计算单元分别进行了调蓄演算；根据城区产、汇流特性，按照小汇流面积概化过程线推求设计洪水过程，然后与上游设计洪水过程错时段叠加，加基流后即为流域不同设计频率的设计洪水过程，基流的大小按照流域面积每100 km2加1.0 m3/s计算。

桥址处河道断面较规整，100年一遇洪水起推水位采用《专项规划》中民主街桥下水位成果19.94 m。桥址处水位采用恒定非均匀渐变流能量方程，依据河道纵横断面图，自下游向上游逐段推算各断面水位见表1。

表1 泰祥街白浪河大桥设计断面不同频率洪水成果表

公路桥建成以后，由于桥墩阻水减少了河道有效行洪面积，从而压缩水流使桥前水位壅高。参照《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2015）提供的经验公式。

1.2 冲刷与淤积分析

天然状况下，由于流域的来水、来砂及河床边界条件的不断变化，河床形态总是处在不断的冲淤变化过程当中。但在相当长的一段时间内，冲淤量可以相互补偿，河道处于一个相对稳定的动态平衡状态。河道上建桥后，破坏了原有平衡状态，由于桥墩阻水减少了有效过水面积，致使桥下流速增大，水流挟沙能力增强，对河床、岸坡及堤防产生冲刷。桥下河道冲刷过程较为复杂，为便于分析研究，将其分为桥下一般冲刷和桥墩局部冲刷两部分：桥下一般冲刷是指因建桥后桥下过水断面减少，流速增大，桥下河床全断面内发生的普遍冲刷；桥墩局部冲刷是指因桥墩阻水使其周围水流结构发生急剧变化而在墩前、墩侧引起的冲刷。计算时假定局部冲刷是在一般冲刷完成基础上进行的，计算成果见表2。

表2 白浪河大桥冲刷计算成果表 m

由表2可知，白浪河河槽现状断面100年一遇洪水情况下最低冲刷线高程为15.192 m，规划断面100年一遇洪水情况下最低冲刷线高程为15.257 m。根据地质资料，河床表层为淤泥，以黏性土为主，厚度 0.2～2.5 m，平均厚度 1.68 m，下伏粉质黏土，厚度2.30～3.50 m，平均厚度 2.9 m，本次计算采用粉质黏土指标计算。

根据地质资料及河道淤积特性分析，建桥前后淤积情况不会有明显变化，并且建桥以后，河道会逐渐趋于冲於平衡态，冲於量可以相互补偿。

2 防洪影响分析评价

2.1 对河道泄洪的影响分析

桥梁建成后由于桥墩阻水，使过水断面减小，行洪能力降低，采用工程上常用的设计水位不变条件下桥下洪水减少流量与原设计流量的比值来评价建桥对河道行洪能力的影响程度。各频率设计洪水情况下建桥后河道行洪流量均有所减少，但减小量不大。

根据《山东省涉水建设项目防洪与输水影响评价技术要点暂行规定》第十二条：“跨越省骨干河道的，一般不宜大于8%”，“根据桥梁所处平原区、山丘区、山区，壅水高度一般不宜大于0.05 m、0.07 m、0.10 m。”

根据建设单位提供的桥梁设计资料以及河道实测断面进行分析计算，当发生100年一遇洪水时，现状断面情况下桥址处水位壅高0.05 m，壅水长度106.37 m，阻水比8%；规划断面情况下桥址处壅水高度0.04 m，壅水长度74.44 m，阻水面积比7%，从河道阻水及壅水情况来看，桥梁壅水高度满足审查规定的要求，阻水面积百分比不超过8%；壅水高度0.04～0.05 m，满足审查规定要求。

2.2 对河势稳定的影响分析

泰祥街白浪河大桥与水流方向交角为80°，桥墩为方形型桥墩，轴线与水流方向交角为10°，由于桥梁在河道行洪断面内布置有桥墩，桥梁建成后桥址处河道断面的原有状况将会发生变化，桥下的水流流态、流势较建桥前都会有所变化，水流条件的改变也将会使桥下局部河段的河槽发生一定变化。由于桥梁壅水的影响，致使水面比降变缓，导致水流的挟沙能力降低，造成上游回水区淤积；在桥位处由于河道断面缩小，导致流速加大，会加重对桥下河道的冲刷。因为实测资料的限制，对桥位处河道淤积情况难以进行定量分析，从长期看，水沙冲淤存在着动态平衡，河床基本稳定。

3 工程影响防治措施

泰祥街白浪河大桥的建设破坏了现有堤防，改变了水流条件，增大了断面流速，对河道行洪会产生一定的不利影响，需要采取相应的工程措施进行防治。另外，工程在施工过程中对河道行洪也会产生一定的影响，应从堤防平面布置、堤防断面设计等方面采取相应措施避免或尽量降低不利影响。

3.1 堤防设计

3.1.1 堤防平面布置

堤线垂直桥梁布置，上下游长度为桥梁最外侧边缘外延30 m后与现有地形平顺衔接，高程由23.5 m渐变至现有地形高程，堤防填筑完成后内外坡根据需要进行处理。

3.1.2 堤防断面设计

1）堤顶高程的确定。堤顶高程为河道100年一遇设计洪水位+堤顶超高。

2）堤防断面设计。堤防设计为均质黏性土土堤，堤顶宽度 8 m，迎水坡坡比为 1∶3，背水坡坡比为1∶2，堤身填筑压实度不小于0.95。

3.2 护岸设计

河道上方建桥后，桥前水位壅高，流速加大，河道冲刷加重，河道行洪时堤防安全将受到影响。为减轻由于建桥后上游水位壅高、水流流势变化、局部流速增加对桥梁上下游两岸的影响，保证河道的行洪安全和桥梁的运输安全，应对桥梁上下游岸坡进行防护，并且护坡基础采取防冲措施。

3.3 施工弃渣堆放对防洪影响的防治措施

工程弃渣堆放场应选择在主河道外侧堆放，不得对河道行洪造成不利影响，同时为防止弃渣场产生新的水土流失，需要做好弃渣场的水土保持工作。泰祥街白浪河大桥已于2017年7月开工建设，目前桥梁下部基础、墩、柱等构筑物已经完成，河道内临时施工围堰已拆除外运、建筑垃圾已清理，主河槽已按照规划断面进行整治，基本不会对本年度汛期河道行洪造成影响。

4 结论与建议

1）本次拟建桥梁设计所采用洪水标准为100年一遇，桥梁设计标准不低于现有河道的水利规划标准100年一遇。桥址处河道顺桥向河口规划宽约150 m，桥梁总长155 m，桥梁设计方案能够满足现有水利断面的要求。

2）桥址处河段现状断面情况下100年一遇设计洪水位21.584 m(考虑壅水)，规划断面情况下100年一遇设计洪水位21.345 m（考虑壅水），桥梁跨河处设计最低梁底高程为22.085 m，超高0.501 m，梁底高程满足《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）中超高不小于0.5 m的规定。

3）桥梁施工期间，必须保证河道行洪通畅，其生活、办公用房应远离河道。工程施工完毕清除河道和两岸的临时建筑物，以恢复原河道行洪条件，防止对河道行洪造成不利影响。工程竣工验收前，防汛部门应会同河道主管部门，对工程竣工清理进行检查验收。