萊西市小沽河大橋工程防洪評(píng)價(jià)

李 磊，周慶鵬，王譯旋

（青島水文水資源勘測(cè)局，山東 青島 266071）

萊西市小沽河大橋工程，位于鄉(xiāng)道Y192萊西市日莊鎮(zhèn)院里西村，跨越小沽河。原橋在2009年6月受強(qiáng)降雨影響，河流水位上升，被洪水沖毀。新橋?yàn)?2×20 mC50后張法預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支空心板結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)干流樁號(hào)18+700，橋下現(xiàn)狀斷面平均河底高程64.75 m，河道寬約240 m，左岸高程68.26 m，右堤高程69.50 m。流域內(nèi)共有大型水庫(kù)1座，中型水庫(kù)3座，橡膠壩1座，工程所在河段治理標(biāo)準(zhǔn)按照20年一遇。

1 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

小沽河大橋斷面以上總流域面積373.8 km2，北墅水庫(kù)以上控制流域面積301.0 km2，本次將斷面以上流域分為北墅水庫(kù)以上和水庫(kù)以下區(qū)間兩個(gè)單元，將水庫(kù)的設(shè)計(jì)出庫(kù)洪水經(jīng)過(guò)河道匯流演算到斷面處疊加區(qū)間洪水得到計(jì)算斷面的設(shè)計(jì)洪水。

1.1 區(qū)間設(shè)計(jì)洪水

北墅水庫(kù)以下區(qū)間面積72.8 km2，干流比降0.001 35。區(qū)間洪水采用由暴雨推求設(shè)計(jì)洪水。

1）設(shè)計(jì)面雨量計(jì)算。北墅水庫(kù)以下區(qū)間內(nèi)有南墅雨量站，流域附近有黃同雨量站。本次計(jì)算，區(qū)間的平均面雨量采用這兩站的算術(shù)平均值。計(jì)算成果見(jiàn)表1。

表1 北墅水庫(kù)以下區(qū)間設(shè)計(jì)雨量成果表

2）產(chǎn)流計(jì)算。暴雨的日程分配按照《山東省大、中型水庫(kù)防洪安全復(fù)核洪水計(jì)算辦法》中的相關(guān)規(guī)定計(jì)算。首先進(jìn)行前期影響雨量計(jì)算，然后由流域所在的水文分區(qū)、流域面積，按照《山東省水文圖集》查相應(yīng)的P+Pa～R關(guān)系線(xiàn)，依據(jù)P+Pa值查找凈雨值。

3）設(shè)計(jì)凈雨時(shí)程分配。凈雨時(shí)程分配按照《山東省大、中型水庫(kù)防洪安全復(fù)核洪水計(jì)算辦法》中提供的大中型水庫(kù)保安全1 h型雨型進(jìn)行分配，確定各設(shè)計(jì)頻率下的凈雨過(guò)程。

4）瞬時(shí)單位線(xiàn)匯流演算。根據(jù)《山東省水文圖集》中給定的山丘平原混合地區(qū)瞬時(shí)單位線(xiàn)參數(shù)公式，求得兩水庫(kù)以下區(qū)間不同頻率的設(shè)計(jì)洪水。

1.2 北墅水庫(kù)出庫(kù)洪水

本次設(shè)計(jì)洪水采用青島市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院提供的《北墅水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》中的設(shè)計(jì)成果。

1.3 洪水組成

將北墅水庫(kù)各頻率的出庫(kù)洪水進(jìn)行河道匯流演算，至橋址斷面和區(qū)間洪水疊加，組成橋址斷面處的設(shè)計(jì)洪水。經(jīng)過(guò)計(jì)算，小沽河大橋斷面處50年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為1 465 m3/s，20年一遇設(shè)計(jì)洪峰流量952 m3/s。

1.4 河道防洪能力復(fù)核

1）設(shè)計(jì)水位計(jì)算。采用曼寧公式計(jì)算橋址處未建橋時(shí)的設(shè)計(jì)水位。計(jì)算結(jié)果為：小沽河大橋橋址處發(fā)生50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水位為67.24 m；發(fā)生20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，水位為66.67 m。

2）堤頂超高。根據(jù) 《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286—1998），堤頂高程按設(shè)計(jì)洪水位加堤頂超高確定。經(jīng)過(guò)計(jì)算，堤頂超高為1.583 m，取用1.6 m。

3）防洪復(fù)核。橋下斷面河底高程為64.75 m，右岸堤頂高程69.50 m，左岸堤頂高程68.26 m。

發(fā)生50年一遇洪水時(shí)，設(shè)計(jì)洪水位為67.24 m，計(jì)算需要的堤頂高程為68.84 m。現(xiàn)狀條件下，右岸堤防能夠滿(mǎn)足防洪要求，左岸堤防不能夠滿(mǎn)足防洪要求。

發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，設(shè)計(jì)洪水位66.67 m，計(jì)算需要的堤頂高程為68.27 m。現(xiàn)狀條件下，右岸堤防能夠滿(mǎn)足防洪要求，左岸堤防不能夠滿(mǎn)足防洪要求。

2 壅水分析

1）壅水高度計(jì)算。由于橋梁的建設(shè)導(dǎo)致過(guò)水?dāng)嗝媸湛s，使橋上游水位升高，產(chǎn)生壅水。根據(jù)小沽河現(xiàn)狀特點(diǎn)及汛期河道行洪要求，通過(guò)計(jì)算發(fā)生50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，小沽河大橋上游河道最大壅水高度為0.21 m；發(fā)生20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，小沽河大橋上游河道最大壅水高度為0.18 m。

2）橋面高程復(fù)核。根據(jù)《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG C30—2002），不通航河流的橋面最低高程公式計(jì)算；經(jīng)計(jì)算，按照50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水復(fù)核，計(jì)算橋面最低點(diǎn)高程70.96 m；按照20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水復(fù)核，計(jì)算橋面最低點(diǎn)高程70.36 m。根據(jù)《萊西市小沽河大橋工程項(xiàng)目建議書(shū)》，小沽河大橋左岸橋面高程71.557 m，右岸橋面高程71.731 m，設(shè)計(jì)橋面均高于本次復(fù)核值，符合規(guī)范要求。

3 沖刷分析

根據(jù) 《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG C30—2002)中的有關(guān)規(guī)定，及非黏性土河床的一般沖刷公式計(jì)算知：發(fā)生50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，橋下一般沖刷后的最大水深為3.42 m,河槽最大水深為2.49 m，橋下斷面的一般沖刷深度為0.93 m；發(fā)生20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，橋下一般沖刷后最大水深為2.63 m，河槽最大水深為1.92 m，橋下斷面的一般沖刷深度為0.71 m。

4 防洪綜合評(píng)價(jià)

1）項(xiàng)目建設(shè)與現(xiàn)有水利規(guī)劃的關(guān)系影響分析。經(jīng)復(fù)核：工程所處河段河道能夠安全通過(guò)20年和50年一遇的洪水，但是由于漫水，橋阻礙了行洪通道，給兩岸帶來(lái)了防洪壓力。因此，小沽河大橋的建設(shè)對(duì)后期小沽河治理規(guī)劃會(huì)產(chǎn)生一定的影響，在下一步河道治理規(guī)劃時(shí)要充分考慮已建跨河建筑物對(duì)防洪產(chǎn)生的影響。

2）與現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性分析。目前小沽河的治理標(biāo)準(zhǔn)按照20年一遇，橋梁設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)與河道防洪標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)。

3）項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河道泄洪的影響分析。小沽河大橋工程將原橋拆除，新建簡(jiǎn)支板橋，增大了原橋的跨徑，增高了橋面凈空，增加了橋梁處過(guò)流斷面，相比較更有利于河道行洪和兩岸堤防的安全。

根據(jù)計(jì)算，當(dāng)發(fā)生50年一遇洪水時(shí)，橋上游斷面水位抬升21 cm；發(fā)生100年一遇洪水時(shí)，橋上游斷面水位抬升18 cm。

工程施工期間會(huì)占用河道，這也會(huì)對(duì)河道行洪安全造成不利影響。因此在汛期來(lái)臨之前，要修復(fù)受損堤防，清理河槽及灘地施工區(qū)內(nèi)一切臨時(shí)建筑物，以便恢復(fù)河道過(guò)流能力。

4）項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定的影響分析。橋址上游建有北墅水庫(kù)，近年來(lái)洪水資源化利用程度在逐步加大，北墅和產(chǎn)芝聯(lián)調(diào)，使得北墅水庫(kù)下泄洪水量很小，橋址斷面洪水，如若不發(fā)生流域性大洪水，基本是由北墅以下區(qū)間形成的，河道洪水量小。此外，新橋的建設(shè)相比漫水橋，增加了洪水的過(guò)水面積，由于河道比較寬，因此新橋的建設(shè)不會(huì)引起橋上下游河槽發(fā)生新的沖刷及水流折沖現(xiàn)象。

橋梁建成后，水流形態(tài)與未建橋時(shí)比較，將發(fā)生變化：樁墩上游，由于壅水的影響，致使水面比降變緩，水流的挾沙能力降低，造成上游回水區(qū)淤積；在橋下由于河道斷面縮小，導(dǎo)致流速加大，會(huì)加重對(duì)橋下游河道的沖刷。據(jù)計(jì)算，發(fā)生50年一遇洪水時(shí)，橋下河槽的總沖刷深度為3.40 m；當(dāng)發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，總沖刷深度為2.68 m。

5）項(xiàng)目建設(shè)對(duì)堤防、護(hù)岸和其他水利工程及設(shè)施的影響分析。據(jù)計(jì)算，當(dāng)發(fā)生50年一遇洪水時(shí)，最大壅水高度為21 cm，壅水長(zhǎng)度為311 m；當(dāng)發(fā)生20年一遇洪水時(shí)，最大壅水高度為18 cm，壅水長(zhǎng)度為267 m。當(dāng)發(fā)生50年和20年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，洪水均能夠通過(guò)河道。由于北墅水庫(kù)與橋址斷面距離比較遠(yuǎn)，因此項(xiàng)目建設(shè)不會(huì)對(duì)其他水利工程及設(shè)施產(chǎn)生影響。

6）項(xiàng)目建設(shè)對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響分析。該項(xiàng)目建設(shè)不占用搶險(xiǎn)通道，將不會(huì)對(duì)防汛搶險(xiǎn)產(chǎn)生影響。

7）項(xiàng)目建設(shè)對(duì)第三人合法水事權(quán)益的影響分析。項(xiàng)目建設(shè)范圍內(nèi)無(wú)河內(nèi)取水口、碼頭等設(shè)施，亦無(wú)地下水源地，因此，萊西市小沽河大橋的建設(shè)將不會(huì)對(duì)第三方合法水事權(quán)益產(chǎn)生不利影響。