淠杭干渠跨河橋梁重建工程防洪影響評價研究

潘安琪

(江蘇省水利勘測設計研究院有限公司六安分公司，安徽 六安 237000)

跨河橋梁等非防洪建筑物的修建使河道行洪斷面不斷壓縮束窄，河道中橋墩會改變水流形態，局部沖淤平衡被打破，不僅影響河道正常行洪能力，還可能損害河道現有防洪體系，給后期河道管理及防洪度汛安全帶來較大影響。因此，為避免或降低跨河項目建設對河道防洪體系的影響以及汛期洪水對橋梁結構的影響，確保河道行洪及建設項目安全，結合工程特性對涉水項目進行系統防洪評價尤為重要。

1 工程概況

G312國道是六安市“八橫七縱九聯”干線公路網規劃中重要的“一橫”，是區域內重要的過境和對外交通道路。城區段現狀運行多年，交通量大，過境交通與城市交通混行，路段通行能力顯著降低，已無法滿足日益增長的交通需求。為完善城市快速路網結構體系，加快將外圍交通節點與六安市中心城區重要節點快速串聯起來，改善金安區與裕安區的對外交通聯系，促進區域一體化發展，需對G312跨淠杭干渠橋進行升級改造，即：拆除重建一座3×25m預應力混凝土先簡支后連續組合箱梁，全寬69.5m。橋址處河道現狀見圖1?？玟暮几汕蛄旱母脑鞂⑦M一步提升G312國道通行能力和通行效率，有利于六安融入合肥經濟圈，對于促進六合區域經濟社會一體化發展具有十分重要的意義。為了保證淠杭干渠正常行洪安全和確?？绾庸こ探ㄔO安全，需對橋梁100年一遇洪水影響進行詳細評價論證。

圖1 橋址處河道現狀

2 防洪評價計算

2.1 水文分析

橋梁100年一遇的設計洪水成果由設計暴雨推求，即采用《安徽省暴雨參數等值線圖》及《安徽省山丘區產匯流分析成果和山丘區中、小面積設計洪水計算辦法》(以下簡稱《計算辦法》)進行分析。設計水位采用曼寧公式進行分析。

2.1.1 歷史洪水

淠河總干渠以南為丘陵區，土地利用現狀主要為水田和旱地，森林植被稀少，地面高程在45～90m之間，總體地勢南高北低，河道坡降0.85‰～1.45‰，流域形狀呈扇形，支流眾多，匯流集中，洪水峰高量大，陡漲陡落，易形成洪澇災害。1959年淠河總干渠建成后，將山源河及東淝河截斷，這兩條河在總干渠以南洪水通過渠下涵和泄水閘下泄，受當時施工水平和經濟條件限制，渠下涵和承泄河道規模不足，一遇大暴雨就會因渠下涵泄水不暢，造成涵洞前大面積積水。淠河總干渠以北地勢較為平坦，土地利用現狀主要為水田，地面高程在30～45m之間，河道坡降在0.52‰左右，因兩岸地勢低洼，當上游發生大暴雨時，部分區域地面低于河道水位，造成排水不暢，形成洪澇災害。在2020年7月18—19日的暴雨洪水中，淠杭干渠的防洪水位為51.32m，超出渠道正常灌溉水位0.8m。

2.1.2 渠道設計灌溉水位及流量

橋址處渠道位于淠杭干渠淠河總干渠進口段至二十鋪進水閘之間，根據規劃資料，淠杭干渠淠河總干渠進口段至二十鋪進水閘之間設計灌溉流量16.60m3/s，相應設計水深3.30m；設計加大灌溉流量19.92m3/s，相應設計水深3.35m；橋址處與二十鋪進水閘(K6+590)節點間建有放水涵，引水流量均較小，因此橋址處設計灌溉流量仍按照淠河總干渠進口段至二十鋪進水閘之間灌溉流量16.6m3/s計算。

2.1.3 設計洪峰流量

橋址處洪峰流量計算考慮兩種工況，分別為渠道防洪標準50年一遇、橋梁設計洪水標準100年一遇。淠杭干渠河道、渠下涵控制節點流域特征參數見表1。

表1 各節點流域特征參數

根據《計算辦法》查得年最大24h、1h點雨量均值分別為100mm、40mm，年最大24h、1h點雨量變差系數分別為0.57、0.55。結合P-Ⅲ型曲線模比系數表計算出100年一遇最大24h點暴雨量為320mm。結合由曼寧公式推求的水位及流量關系，計算得到橋址處斷面設計洪水成果(見表2)。

表2 橋址處斷面設計洪水成果

由表2可知，橋址處斷面最大流量為240.46m3/s，相應的最高水位為51.55m。

2.2 壅水和行洪能力分析

2.2.1 壅水分析

橋梁1號、2號橋墩布置于河道內，阻水明顯，使橋位附近河段水位、流速發生變化，橋前水位升高，形成壅水。根據《橋涵水文》相關公式，計算得G312跨淠杭干渠橋橋前壅水高度及壅水長度成果(見表3)。

表3 橋前壅水高度及壅水長度計算成果

由表3可知，建橋后橋前河道設計灌溉、加大灌溉、50年一遇和100年一遇洪水時壅水高度分別為0.0001m、0.0001m、0.0049m、0.0093m；壅水長度分別為0.97m、1.37m、69.66m、133.08m。

2.2.2 行洪能力分析

橋梁中1號、2號橋墩將占用河道行洪斷面，使得河道的過水面積減小，行洪能力減弱。橋墩為柱式墩，樁基礎。橋墩寬度為1.4m，橋墩與水流方向平行。根據《橋涵水文》相關公式，計算得到橋下過水面積及沖刷計算成果(見表4)。

由表4可知，橋梁建成后在不同的過流條件下，橋下沖刷系數均小于允許沖刷系數1.40。橋址處主河槽呈倒梯形，在設計灌溉條件下橋墩占用面積為9.43m2，橋墩阻水占渠道輸水比例為5.84%；在加大灌溉條件下橋墩占用面積為9.56m2，橋墩阻水占渠道輸水比例為5.87%；在50年一遇洪水條件下橋墩占用面積為9.17m2，橋墩阻水占渠道輸水比例為5.76%；在100年一遇洪水條件下橋墩占用面積為11.43m2，橋墩阻水占渠道輸水比例為5.77%。

2.3 河床沖刷分析

橋址斷面處河床土壤主要為黏性土，根據《公路工程水文勘測設計規范》推薦公式，計算得到河床沖刷成果(見表5)。

表5 河道各流量條件下沖刷成果

由表5可知，正常灌溉過流條件下，河床一般沖刷深度為0.37m，橋墩局部沖刷深度為0.11m；加大過流條件下，河床一般沖刷深度為0.42m，橋墩局部沖刷深度為0.12m；50年一遇洪水條件下，河床一般沖刷深度為1.38m，橋墩局部沖刷深度為0.28m；100年一遇洪水條件下，河床一般沖刷深度為2.25m，橋墩局部沖刷深度為0.39m。

3 防洪影響評價

G312跨淠杭干渠橋拆除重建屬于改造工程，不位于淠杭干渠水利規劃近期已建及在建工程處，除橋墩占用行洪斷面外，其他對現狀改變并不大，符合現有水利規劃。

在設計灌溉、加大灌溉、50年一遇洪水、100年一遇洪水條件下，由于受河道兩側道路走向及橋梁設計結構形式的影響，橋梁阻水比分別為5.84%、5.87%、5.76%、5.77%，橋梁阻水比均在6%以內，滿足規范要求；按照渠道設計灌溉水位，橋梁設計底板控制高程為51.28m；按渠道50年一遇防洪標準，橋梁設計底板控制高程為51.18m。根據橋梁橋型布置圖，橋梁設計底板高程為53.50m，按照渠道設計灌溉水位或50年一遇防洪標準，橋梁底板高程滿足要求；橋址處河段主河槽主要由黏性土組成，在設計灌溉、加大灌溉、50年一遇洪水和100年一遇洪水條件下河床總沖刷深度分別為0.48m、0.54m、1.66m、2.64m。根據橋型布置圖，該橋設計采用的是柱式墩，橋墩基礎埋置深度滿足要求，只需對橋墩進行相應的防護，避免水流的沖刷即可。

建橋后，行洪河道中橋墩設置將導致河道過水斷面縮窄，減少了河道有效輸水斷面面積，降低了河道輸水能力。雖橋梁阻水比均能有效控制在6%以內，但為了降低影響，通過采取及時清理廢棄渣料、右岸岸坡開挖補償寬度等補償措施，以最大限度降低建橋對河道輸水能力的影響。

4 結 語

淠杭干渠跨河橋梁重建工程防洪評價利用歷年實測水文數據及地勘資料，結合橋址處現狀及工程特性，從設計洪水、壅水、行洪能力和河道沖刷等方面進行設計計算和論證分析，得到如下結論：

通過設計暴雨推求設計洪水，大橋100年一遇洪水時橋址斷面處最大流量為240.46m3/s，相應的最高水位為51.55m；橋墩雖占用部分過水斷面，但橋梁阻水比均在6%以內，對河勢穩定及防洪影響均在規范允許范圍內，布置方案合理可行；根據灌溉水位和50年一遇防洪水位，橋梁底板設計高 程為53.50m，梁底凈空滿足設計要求，項目建設對干渠正常供水和安全行洪無影響。后期施工過程中，應結合現場實際情況合理進行橋墩、護坡等優化布局，并合理組織施工，最大限度地降低工程建設對河道周圍環境的破壞和影響。