松遼流域跨河建設項目最大壅水高度控制指標與計算方法研究

張正波

摘 要：松遼流域跨河建設項目眾多，所引起的水位壅高對防洪、水利工程等造成了一定的影響，最大壅水高度是跨河建設項目防洪影響評價中最重要的計算參數，多年來，流域內尚未確定統一的壅水高度控制標準與計算方法要求，本次研究從松遼流域河道特性入手，提出了最大壅水高度控制值，并對最大壅水計算方法進行了適應性分析。

關鍵詞：跨河建設項目 防洪評價 最大壅水高度 計算方法

中圖分類號：U442 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）08（b）-0070-02

河道管理范圍內的橋梁建設項目占據行洪面積，造成汛期水位壅高，對防洪、水利管理造成影響，極大地增加了防汛搶險壓力和難度。松遼流域跨河橋梁工程眾多，在多年來的專家評審中，尚無統一的技術標準進行判別，亟需制定適用于松遼流域河道管理范圍內審查標準。

1 最大壅水高度控制值研究

橋墩壓縮河道后，橋址上游水流流速變緩，水流的動能轉換為勢能，表現為河道中水流的壅高，河道壓縮前后的同一位置的水位差成為這一位置的壅水高度。最大壅水高度是水行政主管部門審批工程建設方案的最重要的控制性參數。

水利部建設與管理司依據堤防的安全超高值的百分比控制建設項目的最大壅水高度，《河道管理范圍內建設項目技術審查要點》（征求意見稿）中3.11規定：“對于不允許越浪的河道江（海）堤，橋墩阻水引起的最大壅水高度應控制在堤頂安全超高值10%以內；對于允許越浪的江（海）堤最大壅水高度應在堤頂安全超高值的20%以內”。

松遼流域建設項目技術審查通常控制最大壅水高度不大于10cm，即最大壅水高度在10cm及以下，對水利工程無明顯不利影響，堤防不需要加高培厚。依據《河道管理范圍內建設項目技術審查要點》（征求意見稿）中不允許越浪的河道江（海）堤計算方法推算，堤防安全加高根據《堤防工程設計規范》進行計算，即“I級堤防安全加高為1.0m”。推算得I級堤防最大壅水高度為10cm。由此可見，松遼流域建設項目審批最大壅水高度的控制值10cm是適宜的。該控制值在流域內各省區基本達成了一致的意見，在吉林省，還納入了《吉林省河道管理條例》中：“對于阻水的橋梁，按規定防洪標準，橋前壅水高度10cm以上30cm以下的，加高壅水回水范圍內的兩岸堤防；橋前壅水高度30cm以上的，由建設單位在規定的期限內改建”。從多年來審批經驗來看，目前已建的松花江干流上的哈爾濱松花江公路大橋擴建工程、哈爾濱至齊齊哈爾城際鐵路跨越松花江大橋、嫩江干流上的綏滿高速齊甘段嫩江大橋、綏滿高速富拉爾基連接線嫩江大橋、前嫩公路伊春至嫩江（省界）段嫩江縣嫩江公路大橋、松原至陶賴昭鐵路跨越第二松花江特大橋，在技術審查階段最大高度均按照10cm進行控制，跨河建設項目經多年來的運行對水利工程設施無明顯不利影響。綜合上述分析，本次研究對松遼流域跨河建設項目最大壅水控制仍為10cm。

2 最大壅水高度計算方法研究

最大壅水高度一般采用經驗公式法、一維能量方程法、二維動量方程法、物理模型實驗法。

對于山區型，單一河道、對河勢影響很小的河流，一般可采用經驗公式與一維數學模型進行計算；對于平原型寬淺型河流，如松花江干流、嫩江干流、第二松花江干流等重點河段，一般要求采用二維數學模型或物理模型進行計算；對于重點河段上的重點防洪城市河段（依據流域防洪規劃區分），如松花江干流哈爾濱市城區段、嫩江干流齊齊哈爾城區段、第二松花江干流吉林市區段等均要采用河工模型試驗進行觀測。對于國境界河，跨河建設項目涉及防洪安全，還涉及國際水事糾紛問題，因此，國境界河中山區型、單一河道，可采用二維數學模型計算。

經驗公式法一般常用的有鐵科院公式、鐵三院公式、鐵路橋梁鑒定公式、Henderson公式，為了對比經驗公式法和一維能量方程法，選取10座典型橋梁進行統計分析，結果列于表1，由表1可以看出，當河灘路基阻斷流量與設計流量的比值<10%時，鐵三院公式與一維能量方程計算結果較為吻合，這和實際橋梁壅水情況也較吻合，其他情況下各個公式計算結果偏差較大，因此建議：在河灘路基阻斷流量與設計流量的比值<10%時，宜用鐵三院公式或一維能量方程計算橋前最大壅水高度；對于河灘路基阻斷流量與設計流量的比值>10%時，宜用二維動量方程計算；對于沖淤研究或對于河灘路基阻斷流量與設計流量的比值>50%，且重要的橋梁或橋梁經過重要的河段，宜用物理模型實驗法。

參考文獻

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