蟒河橋對河道防洪影響分析

吳歡歡,范濤

(1.濟源市水土保持監測站，河南 濟源 459000；2.濟源市自然資源建設發展有限公司，河南 濟源 459000)

1 項目概況

1.1 項目區概況

濟源因濟水發源地而得名，位于河南省西北部，屬大陸性季風氣候，四季分明。多年平均降雨量為600.30 mm，降雨多集中在6-9月份，約占年總降水量的68%。

該工程位于濟源市軹城鎮。軹城鎮位于濟源市區南部，東與梨林鎮和孟州市趙和鄉、槐樹鄉接壤，西與承留鎮搭界，南與坡頭鎮和孟州市石莊鄉毗鄰，北與市區相連。

1.2 河道概況

該工程所在區域的河流屬黃河流域蟒河。蟒河系黃河的一級支流。蟒河流域位于黃河北岸，蟒河在該工程位置以上控制流域面積517 km2，河長84.30 km。

北蟒河是蟒河的主要支流之一，又稱為蟒河的源頭，發源于山西省陽城縣東山鄉境內的指柱山，河道全長58.50 km，流域面積168 km2。南蟒河又稱湨河，發源于濟源市承留鎮，在濟源市區河合村北與蟒河匯合。

1.3 工程規模

蟒河橋工程的技術指標為：防洪標準,100年一遇；設計荷載為公路-Ⅰ級；橋面寬度,該工程采用分幅設計。其中機動車道橋梁橋面寬23.50 m=0.50 m(防撞護欄)+22.50 m(機動車道)+0.50 m(防撞護欄)；非機動車道及人行道分為左右幅，橋梁寬為16.75 m=0.50 m(護欄)+5.50 m(人行道)+10.25 m(非機動車道)+0.5 m(防撞護欄)；橋面橫坡1.50%,人行道橫坡1.50%；水路交角45°；橋梁設計安全等級二級。

橋梁設計上部采用分幅8 m×20 m預應力混凝土空心板，下部結構橋臺采用樁基接蓋梁式橋臺，鉆孔灌注樁基礎；橋墩采用樁柱式橋墩，橋墩直徑1.20 m，鉆孔灌注樁基礎；橋面簡易連續，橋梁全長165.06 m。

2 洪水影響計算

根據蟒河橋所在河段的具體情況、河段的現狀坡降，橋位河槽橫斷面詳見圖1。

圖1 橋位河槽橫斷面圖

2.1 設計洪水位

根據河道流量計算公式及曼寧公式推求評價河段的平均流速。

流量計算公式：Q=A×V

(1)

(2)

式(1)(2)中：A—過水面積(m2)；V—流速，(m/s)；n—河床糙率；i—河道比降；R—水力半徑(m)；R=A/L；L——濕周(m)；

根據上述公式，經過試算，得出擬建蟒河橋位處百年一遇洪峰的設計水位。分析計算中所采用的有關參數及計算結果見表1。

表1 設計水位、計算參數一覽表

2.2 壅水計算

考慮到該工程在100年一遇洪水情況下對河槽壅水的影響，分別對壅水高度、壅水長度進行計算。采用《公路橋位勘測設計規范》中的相應計算公式：

橋前最大壅水高度：

(3)

橋址壅水對河道影響長度：

(4)

分別計算得出蟒河橋的壅水高度為0.13 m，壅水長度為72.20 m。

2.3 波浪高度計算

波浪高度計算公式：

(5)

計算得出蟒河橋橋位處河道的波浪高度為0.66 m。

2.4 沖刷計算

一般沖刷計算和局部沖刷計算均采用《公路工程水文勘測設計規范》中相應公式計算：

一般沖刷計算：

(6)

局部沖刷計算

(7)

經計算得出蟒河橋在100年一遇設計洪水位為136.00 m時，最大沖坑深4.24 m。河槽沖刷完成后，墩前在一般沖刷的基礎上局部沖坑深hb的計算結果為0.36 m。

3 對防洪安全的影響分析

3.1 運行期對行洪安全的影響分析

蟒河橋百年一遇設計洪峰流量2 190 m3/s，相應洪水位136.00 m；該工程的橋墩影響設計洪水，橋墩直徑1.20 m，占用河道橫斷面過水面積，引起所在斷面橋前最大壅水高度0.13 m，上游影響范圍72.20 m；計算橋位波浪高度為0.66 m，橋梁梁底復核的最低高度為137.29 m；蟒河橋設計洪水對應的梁底最低高程為138.97 m。

橋位所在河段的防洪標準為20年一遇，相應的洪峰流量1 030 m3/s，洪峰水位133.78 m。該水位遠低于蟒河橋的設計水位。故該工程的防洪標準高于所在河段的防洪標準。

因此認為，蟒河橋對所在河段的行洪安全無影響。

3.2 對河勢穩定的影響分析

評價橋位所在處為濟源市區東南部，該河段為單一斷面，無分叉河道，故不存在河道分流問題。

由于項目所在地系郊區，多為農田，耕地占據大部面積，另有少量林地，河槽中稍高的地方均已種植為農作物。根據地質狀況和調查得知，其流域產生的洪水雖然有較強的沖刷作用，但由于受漲沖落淤等綜合因素的影響，河槽很難有下切，更無漫溢、改道。故河槽能夠處于穩定狀態。

蟒河橋修建后，壓縮了河道的過流斷面，改變了橋位處的斷面形態和天然河道的水流結構，會產生橋墩處的局部沖刷，并加大了河道的一般沖刷，對河道沖淤也將產生一定影響，但其影響河道沖淤的程度輕微，不會改變現有的河道岸線。

根據該工程的設計資料分析，其橋墩均設置在河槽中，水流流速改變引起的局部河床沖淤微弱，因此，蟒河橋對所在河段水流流態、河勢穩定影響輕微。

3.3 對堤防、護岸和其它水利工程的影響分析

蟒河橋所在河段現狀兩岸均為自然形態，無堤防，河槽兩岸的高程在137.50 m左右，蟒河橋梁底最低高程138.97 m。該工程實施時對橋位所在河段進行護砌，因此蟒河橋對所在河段堤岸無負面影響。項目所在河段及其影響范圍內沒有其它水利工程。

3.4 對防汛搶險的影響分析

該工程位于黃河大道東段，地處較為偏僻。所在河段兩岸無防汛任務，亦無防汛設施或防汛搶險道路。因此，不存在對當地原有的防汛搶險工作產生不良影響。

4 結論

該橋梁的建設不會對所在河段的行洪安全、河勢穩定、堤防、護岸和其它水利工程、防汛搶險等造成影響，而且工程實施時對橋位所在河段進行護砌，減少水流對河岸的沖擊，加強了河岸的穩定性和安全性。