工程建设引起河道改线段防洪影响研究

王雪红，赵扬搏，张龙玲，贺云鹏

(1.南京市长江河道管理处，江苏 南京 210098；2. 扬州市勘测设计研究院有限公司，江苏 扬州 225007；3.南京市浦口区水务局，江苏 南京 211800)

高速铁路是城市建设的基础设施，是促进区域均衡发展的有力通道。随着我国区域发展战略的实施，地区高速铁路的建设加快了进程，然而由于规划等原因一些铁路站点建设在行洪河道附近，可能影响河道行洪安全，甚至造成洪涝损失。为减少洪涝灾害的发生，近来年国家和地方先后出台了一系列相关的法规、条例等[1- 3]加强对涉河项目的防洪评价与管理，促进了我国防灾减灾体系的完善。根据《中华人民共和国防洪法》的要求，在洪泛区、蓄滞洪区内建设非防洪建设项目，应当就洪水对建设项目可能产生的影响和建设项目对防洪可能产生的影响作出评价。目前，国内关于桥梁[4- 7]、渡槽[8]、码头[9]、穿堤管道[10]等项目防洪评价的研究颇多，对于工程建设引起的河道改线方面的评价较少，本文以连淮扬镇铁路宝应站站前综合客运枢纽建设引起河道改线为例，全面分析了各方面影响，并针对性地提出相关建议，对类似工程防洪评价工作有切实的指导意义。

1 工程概况

连淮扬镇铁路宝应站站前综合客运枢纽邻涧沟河而建，涧沟河以东区域包括长途汽车客运站、公交停靠站、社会车停车场、出租车相关设施及普通道路等，属城南新区；以西区域为人行广场，属望直南区，东西广场通过2座车行桥和2座人行景观桥连通[11]。城南新区和望直南区防洪标准分别为50a一遇和20a一遇，规划抽排标准均为20a一遇，涝水抽排入涧沟河、宝射河、新民大沟、斜沟河等。根据宝应站站前综合客运枢纽的总体规划布置，站前广场及地下停车场覆盖原有涧沟河，为保证涧沟河功能，宝应站站前综合客运枢纽范围内涉及的宝应县境内县域骨干河道——涧沟河改道设计，涧沟河改道影响涉及的支河曹庄河按规划要求和涧沟河节制涵闸沟通，冯桥支渠改线后重新贯通。由于高铁站区所在区域防洪标准未达到50a一遇城市防洪标准，站区东侧利用高铁路基、西侧利用涧沟河东侧堤防、北侧利用曹庄河南侧堤防和南侧地面增设的防洪堤共同构成高铁站区防洪圈，站区防洪圈使高铁站主站区成为独立排涝圩，防洪圈堤防等级均采用2级堤防设计，并设排涝闸站在具备自排条件时自排，不具备自排条件时开泵抽排涝水至涧沟河[12]。

2 河道概况

涧沟河是穿越城区的一条重要的县域河道，南起潼河，北入宝射河，具有排涝、灌溉的作用，省水系规划确定的6级河道，全长20.9km，流域面积达104km2。涧沟河历史上向北排水是高低分隔河道，对范水、石桥、沿河、望直港乡农田起排、降、引作用，是宝射河以南沿运地区的主要运输河道。1954—2007年经过多次整治后，成为运东片的骨干河道之一，涧沟河除在工程河段受人为活动影响外，发生河势较大变化的可能性较小。涧沟河为等外航道：通行30t农用船，河上水利工程设施较多，常年均有维护措施，以确保防洪、排涝和灌溉功能的发挥；河道周边地质为黏土或壤土夹黏土，不易冲刷。

图1 改线段新开河道标准断面图

涧沟河规划河道断面：河底高程-1.0m，河底宽10m，河坡均为1∶2，堤顶高程4.5m或5.0m，堤顶宽度不小于5m，口宽32m。调整段的堤防防洪标准根据河道两侧站区的重要性均为50a一遇，河道排涝标准为20a一遇设计，相应堤防等级2级，20a一遇排涝设计流量17m3/s，20a一遇防洪设计水位3.46m；防洪校核水位采用历史最高水位3.52m。站区改线段河道现状长660m，现状河线向西偏离约50～70m，两侧分别通过2段拐弯半径150m的圆弧段与现状河道衔接；河道底高程-1.0m，底宽23m，坡比1∶2，并设仿木桩及钢筋混凝土悬臂墙护岸，具体设计断面如图1所示。

3 防洪评价计算

本文仅就改线段新开河道防洪评价计算，水文数据采用《宝应县城市防洪规划报告》和《扬州市区域骨干河道治理规划》中的水文分析成果，其他计算主要包括河道过流能力计算、河道堤防设计复核等。河道上新建桥梁由于有成熟的桥梁评价机制[4- 7]，本次限于篇幅不作分析。

3.1 河道过流能力

防洪水位下河道现状过水面积127.6m2。设计过水面积120.1m2比该段河道原规划断面85.5m2大40.5%，河线调整段断面基本维持原过流断面，较现状面积变化率-6.2%。河道排涝时流速0.24m/s，小于不冲流速0.8m/s(粉质黏土)，满足要求。

3.2 堤防设计复核

3.2.1堤防设计标准复核

高铁站的站区防洪标准为50a一遇，根据《堤防工程设计规范》第3.1.3条规定，防洪标准<100a且≥50a一遇的堤防工程级别为2级，设计标准与规范相符。

3.2.2堤顶高程及宽度复核

调整段新建堤防堤顶高程5.0m，高于设计洪水位1.5m左右，满足2级堤防安全超高要求。另堤顶宽度5m小于《堤防工程设计规范》中建议值6m，建议后期有条件时可加宽至6m。

3.2.3防渗体复核

根据《堤防工程设计规范》防渗体的顶部应高出设计水位0.5m，本次设计套打防渗桩顶高程4.0m，设计防洪水位3.46m，满足防渗体顶部超高的要求。河道堤防内防渗体除防洪圈排涝管道穿堤处外，其余段均可形成一道连续的防渗墙。

3.2.4堤防稳定复核

堤防稳定根据现状堤防的实测断面及工程建成后堤防断面进行计算，其中渗流稳定计算根据GB 50286—2013《堤防工程设计规范》中规定的计算方法，采用AUTOBANK 7.07软件进行渗流及抗滑稳定计算。

根据建成后堤防断面及地质资料，进行渗流、抗滑稳定计算，材料参数详见表1，涧沟河段堤防计算结果见表2，其余段采用相同计算方法，结果显示渗流、抗滑均稳定。

河线调整段挡墙稳定计算采用偏心受压公式，基础底面与地基土的综合摩擦系数fo=0.2。计算成果详见表3。

表1 材料参数表

表2 改线后涧沟河堤防稳定计算成果表

表3 涧沟河新建挡墙稳定计算成果表

3.2.5仿木桩稳定分析

仿木桩护岸结构采用悬臂板桩结构计算方法计算，仿木桩以上土坡折算为超载。采用m法计算，最大弯矩 = 3.5kN·m，距离桩顶1.667m；最大剪力 = 4.5kN，距离桩顶 1m，桩顶位移5cm。仿木桩采用钢筋混凝土混凝土结构，桩身受弯承载力设计值16kN·m，桩身受剪载力设计值40kN，桩身抗弯满足要求。

4 防洪综合评价

4.1 工程与现有防洪规划的关系与影响分析

涧沟河改线段河道工程设计符合相关规划的要求，涧沟河河线调整涉及到的曹庄河已按规划与涧沟河通过节制涵闸连通，站区在城南新区形成50a一遇的独立防洪圈，对规划其他区域实施的影响较小，不会增加其他河道整治的实施难度。

4.2 与现有防洪标准、有关技术和管理要求的适应性分析

4.2.1与现有防洪标准的适应性

工程所在区域的涧沟河东岸望直南区规划防洪标准为20a一遇，涧沟河西岸城南新区规划防洪标准为50a一遇；2个区排涝标准均为20a一遇。本次建设根据高铁站自身防洪要求，结合城南新区目前防洪标准还未达标的现状，在站区四周新建防洪标准均为50a一遇的防洪圈，既保证了站区的防洪安全又不影响以后区域防洪规划的实施。望直南区侧涧沟河堤防由于高铁站的建设，防洪标准高于相关规划20a一遇的要求。河道设计过水断面满足规划河道断面要求。即工程完成后本段河道已达到或高于防洪规划的要求。

4.2.2与有关技术要求的适应性

项目区现状地面高程在2.2～3.2m之间，工程的建设并未降低本区区域地面高程。涧沟河河线转弯半径均为150m，大于5倍的水面宽度且河道两侧采用仿木桩及钢筋混凝土悬臂墙护岸，满足《河道整治设计规范》中河槽中心线应为光滑平顺的曲线，弯曲段可采用复合圆弧曲线的要求。

4.2.3与管理要求的适应性

根据《江苏省水利工程管理条例》，河道的管理范围：有堤防的河道、其管理范围为2个堤防之间的水域、沙洲、滩地(包括可耕用地)、行洪区、两岸堤防及护堤地。新建地下车库在护堤地范围以外，满足堤防管理要求。

工程完成后，由于宝应站的排涝要求高于周边现状农业区的排涝要求，在一定程度上将增加未来工程管理的工作量，建议城南新区和望直南区的水系规划快实施。总的来说，高铁站区在防洪排涝上的重要性高于现状农田，除高铁站自身的管理外，地方上的水行政管理部门亦需要加强管理力度，配合好站区的防洪排涝工作，因此本工程的建设，一定程度上增加了本区水利工程管理的难度和强度。

4.3 对河道泄洪安全的影响分析

涧沟河改线段构物施工完成后再按设计断面进行涧沟河开挖。施工期间利用涧沟河原有河道排水，能够满足河道正常的排水功能，待涧沟河新河道开挖完成后，通过新河道导流，对原有河道进行填筑，基本不影响河道行洪。工程完工后，涧沟河新开段设计断面利于河道行洪。

4.4 对河势稳定影响分析

涧沟河新开段与现状河道衔接处存在拐弯段。河道水流难免会对河道造成拐弯顶冲段冲刷，内侧淤积的现象。但拐弯段河坡均采用钢筋混凝土防洪墙护岸及河坡绿化措施，河道不易冲刷变形，改道后河势稳定。由于河道流量较小，流速不大，再加上新开涧沟河河道两岸采用驳岸形式，降低了糙率，河床主要以淤积为主。

4.5 对现有防洪工程及其他水利工程影响

工程建设建设影响的涧沟河堤防按照规划或高于规划标准达标建设到位，与现状堤防平顺衔接，不影响现有河道堤防的防洪能力，其余工程的建设亦不影响现有防洪工程。

城南新区总面积24.83km2，规划建成区17.38km2，占比70%，区域内项目占地0.43km2，项目建成后建成区占比71.4%，增长1.4%，变化较小。望直南区E1片总面积11.23km2，规划建成区5.62km2，占比50%，区域内项目占地0.075km2，项目建成后建成区占比50.5%，增长0.5%，变化较小。故项目建设前后对城南新区和望直南区规划的排涝模数影响微乎其微。涧沟河流域面积104 km2，项目区总占地占流域面积0.53%，项目建设前后排涝模数基本无变化，涧沟河内排涝流量也基本无变化。

根据规划开挖曹庄河与新开涧沟河相通，并在交汇点新建曹庄河涵闸，满足了农田灌溉需求。工程的施工，占压了部分渠道、河道等基础设施，涧沟河改道影响冯桥支渠的沟通，冯桥支渠改线后按原断面重新进行了开挖，并与原渠道沟通，对农田灌溉的影响甚小。

4.6 对防汛抢险的影响分析

若施工期存在防汛任务，防汛车辆、防汛物资通可利用现有老路运送至各条河道，施工场地布置服从防汛抢险要求。新建堤防与现状堤防平顺衔接，防汛道路贯通，将利于日后防汛抢险工作。

4.7 对第三人合法水事权益的影响分析

4.7.1对水质的影响分析

工程营运期对水质基本无影响，影响主要在施工期，但由于施工区域相对于整个水域而言面积较小，影响时间相对短且涧沟河新开河道待涧沟河桥梁基础施工完毕后再进行开挖，不会影响到河道水质。因此只要施工时采取必要的环保措施，加强建设点和施工营地的管理，对河道水质的影响不会很大。

本项目区实行雨污分流制，污水收集后排入附近污水处理厂；雨水根据地形就近排入景观湖体或河流，道路雨水水质直接影响河道水质，建议雨水统一收集入池，经沉淀处理后，表层雨水排入景观湖体或河流，底层泥沙杂质等定期清理后外运。

4.7.2对通航的影响

本工程范围内影响的河道外排河道涧沟河为等外航道，一般情况下有农船或河道管理小船通航，站区施工期间会影响其通航；工程结束后涧沟河连通，不影响船只通行。

4.7.3对环境空气的影响

拟建项目位于新开城区，施工期的大气污染物主要是粉尘污染物动力机械排出的尾气污染物，其中粉尘污染物对周围环境影响较突出。将对区域环境空气质量产生一定的不利影响，但只是短期影响且远离居民区。施工时临时堆土场应集中设置，堆土场四周设置围挡防风阻尘，堆垛配备篷布遮盖并定期洒水保持湿润；堆土场四周开挖排水沟，设置编织土袋围挡，截留雨水径流。固体废物的运输以卡车运输为主，运输车辆应配备顶棚或遮盖物，运输过程中全程密闭。

5 结论及建议

本项目的建设符合相关水利规划的总体要求与整治目标，对项目区域内今后规划实施河道治理、加固堤防等工程措施影响较小，基本不增加相关规划实施的难度。因河道改线影响的其他支河或灌溉渠道已按规划实施到位。施工期间对河道、堤防管理有一定的影响，工程实施后，对河道河势稳定的影响较小。新开河道与现状河道堤防衔接平顺，对防汛抢险基本无影响，工程运行期对该段的正常取、排水等第三人事的合法水事权益影响较小。

涧沟河堤防防渗桩除排涝站出水管道穿堤处外其他段均可形成一道连续的防渗墙，为保证堤防的防渗安全需要采取有效的防治措施。管道位于②3粉质黏土层上，其下卧层亦为粉质黏土，渗透系数均较小为k×10-7cm/s，建议管道周围堤防填筑时两侧各10m范围内，管道底高程至高程4.0m采用12%水泥土回填，分层压实，压实度≥0.95。堤防各工况下渗流、抗滑均稳定，防洪墙分缝处要做好止水工作，保证防洪安全。工程所需建材若通过堤顶道路陆运进入现场，工程施工中应做好相应的对堤防的保护工作，工程施工中禁止在堤顶及堤防管理范围内进行堆载以免影响堤防稳定安全。

6 结语

本文根据防洪评价报告编制导则全面地分析河道改线带来的影响，通过计算和分析发现局部改道后河道行洪通畅、堤防稳定、建设项目防洪安全，同时因工程建设与河道产生的相互不利影响可以通过一定的防治补救措施来减免，能够保障工程建设合法合规、安全地实施。对于规划断面比现状河道小的断面设计时结合实际尽量采用与现状断面过流能力相近的断面，避免局部缩窄引起行洪不畅，可为类似工程设计和评价时提供经验参考。河道过流能力计算本文仅采用常规流体力学方法，在有条件情况下亦可建立水流模型，更清晰的反映水流形态，从而更好地做出评价。