線性工程沿河谷布設防洪影響評價問題探討

盧麗榮，姚麗華，門廣惠

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

1 防洪評價建設項目分類

防洪影響評價中建設項目工程類別包括點工程和線性工程兩大類。線性工程主要包括跨河、穿河、穿堤的道路（公路、鐵路）、管道（輸油、輸水、輸氣）、纜線（通訊線路、輸電線路）；點工程主要包括臨河的碼頭、渡口、取水口、排污口等建筑物、構筑物，以及廠房、倉庫、工業和民用建筑及其他公共設施。

點工程涉及的河道影響范圍較小，而線性工程涉及的河道影響范圍較大。在平原地區，一般不允許線性工程沿河灘布設。而隨著經濟建設的發展，在山區的建設項目越來越多，由于受地形地質條件限制，會出現線性工程沿河谷布置的情況。這種布置形式增加了防洪影響評價的復雜程度。本文以大廣高速公路沿河谷布設為例，探討線性工程沿河谷布設在防洪評價工作中應注意的問題。

2 高速公路沿河谷布設防洪影響評價實例

大廣高速公路為南北縱向線，是《國家高速公路網規劃》的重要組成部分，項目建成后，將形成區域內南北經濟聯系的重要交通干線。因受地形地質條件限制，大廣高速約50km線路沿茅溝川河谷布設。茅溝川為山區河道，河道防洪標準為20年一遇。

防洪評價工作內容包括水文分析、洪水演進分析、沖刷淤積分析、壅水分析等，并從高速公路工程與水利規劃的關系、對行洪安全的影響、對水利工程的影響、建設項目防洪安全等方面進行綜合評價。以下著重從工程建設對河道行洪的影響評價進行論述。

2.1 高速公路穿越茅溝川線路布置

大廣高速穿越茅溝川河谷布置跨河橋梁共9座，其中特大橋1座，大橋8座。大廣高速在東羊草溝進入并第1次跨越茅溝川（K5+668），修建（KH1）特大橋；沿右岸山坡至K8+650進入河道，順主河槽修建SH1大橋；沿右岸山腳至K11+000進入河道，在河道灘地及主槽內布設路基至K13+100，之后由右岸到左岸，第2次跨越茅溝川（K13+280），修建KH2大橋；沿左岸山體修建隧洞，至K14+300進入茅溝川左岸灘地，在河道灘地及主槽內布設路基至K20+100，之后由左岸到右岸，第3次跨越茅溝川（K20+190），修建KH3大橋；沿右岸山體修建隧洞，出隧洞后即由右岸到左岸，第4次跨越茅溝川（K21+277），修建KH4大橋；之后線路沿茅溝川左岸布設，至七家鎮北第5次跨越茅溝川（K25+550），修建過KH5大橋；沿右岸灘地布設路基，至七家鎮北第6次跨越茅溝川（K26+825），修建KH6大橋；沿左岸灘地布設路基，至大楊樹林村東南第7次跨越茅溝川（K39+100），修建KH7大橋；沿右岸灘地布設路基，至兩家東第8次跨越茅溝川（K43+950），修建KH8大橋；之后一直沿左岸高地、山坡布設路基至李家營北（K54+000）出茅溝川。

2.2 對河道行洪影響分析

2.2.1 橋梁壅水分析

根據跨越茅溝川的橋梁設計，在考慮修正斷面后，分析計算橋墩阻水情況。按流速水頭差法、簡化公式法、交通規范推薦公式法分別計算修建橋梁后各橋址斷面的水位壅高及壅水長度。3種方法計算的壅水成果略有不同，流速水頭差法計算成果最大，簡化公式法較小，交通規范推薦公式法居中。按最不利的流速水頭法計算的各橋址斷面壅水高度、壅水長度分析計算成果詳見表1。

表1 橋梁壅水計算成果（采用流速水頭差法）

2.2.2 高速公路壅水分析

由于高速公路在茅溝川河谷內穿行，除修建橋梁外，大部分修建路基，因此，除對跨河橋梁處進行壅水分析外，還需要分析高速公路整體對河道水位的壅高影響。根據修建公路前后河道過水斷面的變化，推算河道水面線，將修建高速公路前后的水位變化情況進行比較，不同河段壅水分析成果，詳見表2。修建工程后，20年一遇洪水河道水位壅高在0～1.06m之間，50年一遇洪水河道水位壅高在0～1.28m之間，100年一遇洪水河道水位壅高在0～1.50m之間。

表2 公路修建前后茅溝川不同標準洪水壅高分析成果

由表1和表2比較可知，從公路整體考慮橋梁位置有整體性壅水和局部壅水兩種因素。

2.2.3 允許最小梁底高程分析

為保證河道正常行洪和橋梁的安全，跨河橋梁需要滿足一定高度。在防洪評價中，要計算允許最小梁底高程，與設計橋梁底高程比較，以分析橋梁對行洪影響及橋梁本身的防洪安全問題。茅溝川沒有通航要求，根據《公路橋位勘測設計規范》，跨越茅溝川特大橋及大橋的允許最低梁底高程按不考慮通航公式計算：

Hmin=Hp+∑Δh+Δhj

式中 Hmin為最低梁底高程（m）；Hp為設計水位（m）；∑Δh為根據河流的具體情況，酌情考慮壅水、浪高、水拱、河灣兩岸高差諸因素的總和（m）；Δhj為橋下凈空高度（m）。

分析計算各橋的允許最小梁底高程詳見表3。

表3 允許最小梁底高程分析計算 單位：m

從表3可以看出，山丘區跨河橋梁布置的梁底高程一般能夠滿足防洪要求。

2.2.4 路面安全超高分析

大廣高速在（K5+300）進入茅溝川后，至（K54+000）出茅溝川河谷，線路基本沿河布置。公路路面高程應高于設計洪水位加路面超高。路面超高按下式計算確定：

Y=R+e+A

式中 Y為路面超高（m）；R為設計波浪爬高（m）；e為風壅水面高度（m）；A為安全加高（m）。

經過分析計算，路面安全超高Y在1.4～1.5m之間。

2.3 對河道行洪影響評價

公路沿河谷布設，根據兩岸地形條件，線路在兩岸之間迂回，多次跨越主河槽，主體設計以橋梁和路基為主。位于河灘地的路基，縮小河道過水斷面，會造成河道水位的變化，跨越主槽時，除橋墩占用過流斷面外，橋梁長度不足，也會壓縮河道斷面，造成壅水。防洪評價過程中，需要根據線路路基、橋梁的布置，分析河道水位的變化情況，進而分析對河道行洪及沿岸村莊、工程的影響。根據公路修建前后不同河段壅水的變化情況，分析評價項目建設對河道行洪的影響。

2.3.1 路基工程布置評價

（1）在樁號K11+000～K13+000之間，高速公路路基線在河道主槽內擺動，很長一段路基順河道主槽過水斷面鋪設，改變現有河床主槽流勢。僅在K11+600（2m×2m）、K11+840（2m×1.5m）、K12+200（2m×2m）、K12+600（2m×2m）建有蓋板涵，但過流能力較小，20年一遇洪水位壅水高度達0.45 ～1.02m，對左岸村莊會有影響，不符合河道泄洪要求。建議線路向河道右岸（西側）外移，沿右岸（西側）山跟（坡）布設。

（2）在K14+600～K17+600之間，高速公路路基線在河道主槽左側灘地布設，路基斷面占有過水斷面，由于河道斷面寬闊，修建高速路后水位壅高不明顯，20年一遇洪水位壅水高度為0.2～0.25m，從河道行洪角度分析基本可行，但應做好右岸村莊的防護。

（3）在K18+700～K20+000之間，公路順主河槽鋪設，未建橋梁，在K18+700和K19+000各預留1孔3m×2m蓋板涵，修建高速路后20年一遇洪水位壅高1.06m，超過了壅高一般應小于0.3m的要求。在高壅水河段進行防護的難度大、投資高，建議有條件的情況下將線路移至左岸山跟（坡）或修建順河橋梁。

（4）在K22+000～K22+700之間，溫泉村處河道狹窄，公路占壓主河槽，未建橋梁，在K22+300和K22+500各預留1孔3m×2m蓋板涵，修建高速公路后水位壅高0.63m，對河道行洪和村莊安全影響較大。建議線路移至左岸山坡或在村莊對岸修建順河大橋。

（5）在K25+700～K26+700之間，高速公路路基線在河道主槽右側灘地中間布設，路基斷面侵占過水斷面，減小了過水斷面面積，路基填方高度6～10m，修建高速路后水位雍高0.69m，對河道行洪和村莊安全影響較大。建議線路適當西移或在村莊對岸修建順河橋梁。

2.3.2 橋梁工程布置評價

大廣高速多次跨越茅溝川，建有1座特大橋、8座大橋。其中只有KH1特大橋、KH4大橋橋梁中心線與水流方向交角分別為80°、85°，接近90°，KH1大橋為根據地形條件修建的順河橋，橋位布置基本合理。

KH2、KH3、KH5、KH6、KH7、KH8大橋等6座橋梁中心線與水流方向交角為135°或45°，建議通過線路調整夾角至70°～110°。

由于公路設計規范規定特大橋的設計標準為300年一遇，大橋的設計標準為100年一遇，均已超過茅溝川的防洪標準20年一遇。為保證橋梁設計標準下行洪安全，KH1特大橋、KH3大橋、KH4大橋3座橋梁布置長度大于河道寬度，基本滿足要求；KH2、KH7、KH8大橋橋梁長度偏小，占用河道行洪斷面，建議將橋長加長至不小于500m；KH5、KH6大橋跨越河道主槽，兩橋之間為高路基，建議下一階段加大橋梁長度至不小于600m，高路基段線路適當西移。

在工程設計中同組橋墩的布設應與河道水流平行，以免增加行洪斷面的占用。工程建設應嚴格按上述要求進行設計和施工。

2.3.3 橋梁梁底高程對河道行洪影響評價

從表3可以看出，9座跨河橋梁設計梁底高程較允許最低梁底高程高出69.94～4.89m，均有較大的富裕量。可見，因線路在河谷中穿行，岸邊與河道內的高差比較易于橋梁的布置，橋梁的高程能滿足河道行洪的要求。

2.3.4 高速公路施工對河道行洪的影響評價

高速公路跨茅溝川的路基和橋梁工程施工均應安排在非汛期進行，施工圍堰、施工機械、材料堆放等汛前進行清理，使施工場地恢復原貌，跨越茅溝川高速公路工程施工對河道行洪影響較小。但工程施工汛前清理后，必須保證河床平面規整，多余土料攤平或運出，不得留下棄土（碴）、堆埂。

2.4 高速公路防洪安全評價

KH1特大橋設計防洪標準為300年一遇，跨越茅溝川的其余8座大橋設計防洪標準為100年一遇，跨越河道的設計梁底高程均高于允許最小梁底高程。跨越茅溝川的9座大橋設防標準及防御洪水措施適當。

根據GB50201—94《防洪標準》，高速公路路基的設計防洪標準為100年一遇，前述分析計算路面高程安全超高為1.4～1.5m。工程設計中路面高程比相應位置100年一遇洪水位高4～10m，設計超高遠大于計算安全超高1.5m。因此，高速公路路基設防標準及防御洪水措施適當。

3 結語

防洪評價工作既要保證河道的行洪安全，又要保證建設項目自身的防洪安全。為更好地協調防洪與建設項目的關系，通過上述高速公路項目的實例分析，對線性工程沿河谷布設做防洪評價時應注意的問題總結如下：

（1）公路線性工程沿河谷布設既要分析橋梁的壅水影響，又要分析路基的壅水影響。應依據河道上下游斷面的變化情況，分別推算工程建設前后的河道水面線，統籌考慮上下游壅水的相互影響。

（2）線性工程沿河谷布設的情況一般發生在山區，山區河流沖刷深度較大，線性工程建設應充分考慮河床沖刷問題。

（3）線性工程沿河谷布設，要與河道的水利規劃相協調，并充分考慮為未來發展預留空間。公路工程跨河橋梁長度應大于規劃的河道寬度，并適當留有余地。

（4）對線性工程的防洪安全及防洪影響應考慮全面，不能只考慮橋梁而忽略路基。

（5）線性工程沿河谷布設對河道行洪的影響，要采取有效的防治與補救措施，尤其是涉及到村莊的雍水段不能忽視。

（6）線性工程沿河谷布設時，涉及的沿河引水及灌排工程設施會較多，應注意沿線路詳細調查，與當地協調處理。

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