大桥防洪评价报告实例.docx

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大桥防洪评价报告实例

京港澳高速公路漯河至驻马店段

改扩建工程跨老王坡滞洪区

淤泥河大桥防洪评价报告

----水文水资源局

二ＯＯ九年六月

1概述

1.1项目背景

京港澳高速公路作为我国公路运输的南北大动脉，是中部地区承接外部经济辐射、加强区内经济联系的最主要通道。

随着我国经济社会的快速发展，京港澳高速公路全线贯穿，路段交通量迅速增长。

京港澳高速河南段自2003年通车以来，交通量快速增长，服务水平呈逐年下降趋势，服务质量及通行速度逐年下降，部分路段在高峰时常常出现拥堵现象，为此河南交通厅在公路水路交通“十一五”发展规划中提出了“启动京珠、连霍国道主干线扩建工程，提高技术标准，完善服务功能”。

京港澳高速公路南北贯穿河南省全境，沿线经过安阳、鹤壁、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店和信阳，是中原城市群连接豫北地区和黄淮地区的重要通道。

近年来，随着经济社会的快速发展，河南段段交通量迅速增长。

漯河至驻马店段通车以来年平均交通量增长率到达16.3%左右，2008年年平均日交通量为15499辆/日，饱和度到达0.51，已进入二级服务水平。

根据预测，该路段将在2014年进入饱和状态，所以应提前准备对其进行改扩建。

根据水利部水建字[2001]618号文《关于进一步加强和标准河道管理范围内建设项目审批管理的通知》，受河南高速公路发展有限责任公司的委托，我们于2009年3月5日至4月30日，完成了该项目的防洪影响评价工作，编写了《京港澳高速公路漯河至驻马店段改扩建工程跨老王坡滞洪区淤泥河大桥防洪评价报告》，评估了建桥后对桥位河段河势、防洪、上下游河道工程等的影响，并提出了消除影响应采取的措施，旨在为该工程建设提供依据。

1.2项目概况

京港澳高速公路漯河至驻马店段〔简称漯驻段〕是国家高速公路网规划及河南高速公路网主骨架的重要组成部分，北起于京港澳高速公路郑州至漯河段改扩建工程终点，经漯河市、西平县、遂平县，于驻马店南站北约1.7km接驻马店至信阳段高速公路，线路全长63.49公里，沿途跨越淤泥河、洪河、仙女池河、反修河、奎旺河、汝河和汝河分洪道等7个主要河流。

本段路线跨越河道处拟建有淤泥河大桥。

具体设计指标如下：

淤泥河大桥位于驻马店市西平县老王坡滞洪区内，上游距老王坡滞洪区进洪口桂李分洪闸15km，下游距老王坡退水口五沟营退水闸7km。

中心桩号为：

K12+038.0，在原桥两侧分别加宽7m，与河道交角800，孔数及孔径为11×20m，桥梁全长225.06m，桥面设计高程为60.79m～m。

该桥设计洪水频率为百年一遇，相应设计水位为m，设计流量为1087m3/s。

上部采用预应力混凝土空心板，下部结构为柱式墩台，钻孔灌注桩基础。

1.3评价依据

本防洪影响评价报告编制的依据是:

（1）《中华人民共和国水法》；

（2）《中华人民共和国防洪法》；

（3）中华人民共和国国家标准（GB50201-94），防洪标准，1995-01-01实施，国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布；

（4）中华人民共和国行业标准（JTJ062-91），公路桥位勘测设计标准，1992-06-01实施，中华人民共和国交通部发布；

（5）水利水电工程设计洪水计算标准（SL44-93），1993-12-20实施，中华人们共和国水利部、能源部发布；

（7）京港澳高速公路漯河至驻马店段改扩建工程项目防洪评价技术服务合同。

1.4技术路线及工作内容

技术线路为：

采用相临地区雨量站资料计算流域面平均降雨量，并进行暴雨频率计算，与《河南省暴雨参数图集》进行比较，选择暴雨参数；再利用推理公式计算设计洪峰流量，然后利用曼宁公式计算相应设计水位；采用粘土类冲刷计算公式计算相应的冲刷深度，利用公路勘测标准提供的公式进行壅水高度计算。

工作内容主要为：

外业勘查、河道断面测量、河底比降测量及推求设计水位，计算冲刷深度，然后进行防洪影响综合评价。

1.4.1河道设计洪水分析计算

设计洪水采用暴雨资料间接推求。

根据各大桥位置和《河南省水文水资源局2005年编制的《河南省暴雨参数图集》查出24小时设计暴雨量。

由我局分析出的平原区降雨径流关系〔P+Pa～R〕线，查算24小设计净雨量。

洪峰流量计算公式采用平原排水公式计算，公式如下：

式中：

——设计洪峰流量〔m3/s〕

——24小时设计净雨深〔mm〕；

——流域面积〔km2〕

——峰量关系综合系数，选用0.035。

——洪峰流量折减系数，根据我局分析计算成果，“

”按不同设计洪峰频率采用：

3～5年一遇为1.0，10年一遇为0.90，20～100年一遇5。

1.4.2天然洪水位计算

各桥断面采用我局实际测量成果，水位流量关系确实定，利用曼宁公式推求。

公式为：

式中：

---------------断面平均流速〔m/s〕；

----------------河道糙率；

----------------水力半径〔m〕，一般用平均水深代替；

-----------------水面比降。

1.4.3壅水计算

a）桥前最大壅水高度计算

采用《公路桥位勘测设计标准》（JTJ062-91）中提出的壅水计算标准公式2进行计算。

式中：

K——总的壅水系数，根据模型试验和野外调查资料分析得：

其中

为水深等于1m时的佛劳德数；

——天然水位下桥孔范围内断面平均流速

可表示为：

式中Qom为天然状态下桥下通过的设计流量〔m3/s〕，

为桥下过水面积（m2）；

——建桥后桥下断面实际流速，可用下式计算：

=

式中：

为设计水位下桥孔净过水面积（m2）；

Qp为设计流量（m3/s）；

Kp为考虑河床冲刷而引入的桥下流速折减系数，可表达为

；

式中d50为河床平均粒径（mm），即：

按质量的50%都较它小的粒径（mm），根据现场取样分析结果，桥位河段取d50=1mm；

p——为冲刷系数，

——为桥下需要的过水断面面积（m2）,

Vp——设计流速，可用河槽平均流速（m/s）；

ａ——水流方向与桥轴法线间的夹角（20°）；

b）壅水长度计算

采用公式：

式中：

Ly——壅水曲线全长（m）；

——最大壅水高度（m）；

I——桥位河段天然水流比降。

1.4.4河道冲刷计算

一、一般冲刷

粘性土河床的一般冲刷，可按以下公式计算：

式中符号同前。

二、局部冲刷

粘性土河床桥墩的局部冲刷计算可按下式计算：

当

时，

当

时，

式中符号同前。

2基本概况

2.1河道基本情况

2.1.1河道概况

淤泥河属淮河流域洪汝河水系，是小洪河较大支流之一，发源于舞阳县吴城镇东王村附近，向东进入驻马店西平县境内，流经权寨镇、袁坡等村，在岳庄村东进入老王坡滞洪区，在武岗村南穿京广铁路，在农场场部东北穿京珠高速，再向东穿过老王坡滞洪区后，在五沟营镇北汇入小洪河。

干流全长41.0km，流域面积529km2。

淤泥河小刘店村以下两岸开始筑有堤防。

淤泥河地处平原，流域地势西高东低，由西向东缓降，地形平坦开阔，地貌单一，变化不大，流域地面高程在90～55m之间，河道比降为1/3500～1/15000，河槽窄浅，河床质主要为亚粘土。

流域内主要以种植农业作物为主。

京港澳高速公路漯河至驻马店段高速公路扩建处与淤泥河路水交角为80°，交叉断面位于河南省西平县宋集乡农场东北，交叉断面以上流域面积401km2，河长30km。

交叉断面附近河段河道基本顺直，单式河床断面，主河槽窄浅，上口宽约35m，底宽8m，深5m，左岸边坡呈折线型，右岸边坡陡峭，；南北两岸筑有土堤，堤宽而平坦，左、右岸滩地及堤坡均为耕地，种植有农作物。

2.1.2河道地质情况

京港澳高速公路漯河至驻马店段高速公路跨淤泥河桥址位于黄淮冲积平原区，地貌单元属高阶地，底层揭示范围内为第四系冲洪积覆盖，地层为粉质亚粘土，间含少量粘土，地质构造单一，洪积特征明显。

桥址区地下水文主要为第四系松散土层孔隙潜水，对砼无侵蚀性。

2.1.3水文、气候特征

a〕气候特征

℃，全年无霜期约220天。

多年平均降水量805mm，降雨量年际差异大，年内分配不均，降雨又多以暴雨形式出现，汛期雨量较为集中，强度大，范围广。

冬季多西北风和东北风，最大风力8～9级。

b〕暴雨特性

流域内暴雨成因主要取决于天气系统，地理位置和地形的影响也很大。

本区产生暴雨的天气系统主要是东西向切变线带低涡，其次为南北向切变线带低涡，台风深入本区域形成大暴雨为数虽少，但强度极大。

流域西部为伏牛山余脉，西南部为桐柏山余脉，；两山余脉形成向东开口的弧状地形，偏东气流进入，在山前地带产生大范围抬升，加强了气流的辐合抬升，增大了暴雨强度，加大了雨量。

流域内大暴雨持续时间多为天，也有持续天的。

暴雨发生时间以7、8月份居多。

c〕洪水特性

流域内洪水由暴雨形成，其变化受暴雨和地形等因素影响，洪水的时空分布于暴雨一致，暴雨时空分布对本流域峰型影响较大。

淤泥河发源于平原地区，地面坡降小，暴雨形成径流后聚集时间长，洪水滞蓄时间长。

当发生大洪水时，易形成峰高量大的洪水，洪水发生时间与暴雨一致，多发生在7、8月份，但也有少数年份发生在5月和6月份。

2.1.4现有防洪标准及相应的洪峰流量、水位

淤泥河在1973年治理时设计防洪标准为20年一遇，除涝标准为5年一遇。

现状情况下，交叉断面处，两岸堤距约172m，左堤岸高程为56.316m，右堤岸高程为58.077m。

根据桥址处河道断面情况，与实际洪水发生情况比较分析，淤泥河交叉河段现状排洪能力约为20年一遇，相应洪峰流量688m3/s，洪水位57.31m。

2.2现有水利工程及其他设施情况

拟建京港澳高速公路漯河至老王坡滞洪区桂李进洪口5.5km，该滞洪区于1951年建成，设计滞洪水位57.65m〔废黄高程〕，滞洪面积142km2323。

老王坡滞洪区进洪是依靠桂李节制闸及进洪闸实现的。

桂李节制闸1995年建成，位于老王坡分洪道进口下游约450m小洪河上，为净宽24m的二孔开敞式平底板宽顶堰型闸，闸底板高程53.5m，闸室长19m，闸墙顶高程65m。

桂李进洪闸建于1966年，位于小洪河左岸桂李节制闸以左，为3孔胸墙式闸，设计流量300m3/s。

交叉断面附近河段两岸筑有提防。

2.3水利规划及实施计划

淤泥河拟扩建京港澳高速公路漯河至驻马店段附近河段在老王坡滞洪区以内，近期无水利工程规划及其他实施计划。

2.4建设项目概况

淤泥河大桥位于驻马店市西平县老王坡滞洪区内，上游距老王坡滞洪区进洪口桂李分洪闸15km，下游距老王坡退水口五沟营退水闸7km。

中心桩号为：

K12+038.0，在原桥两侧分别加宽7m，加宽后路面总宽度40m。

与河道交角800，孔数及孔径为11×20m，桥梁全长225.06m，桥面设计高程为60.79m～m。

该桥设计洪水频率为百年一遇，相应设计水位为m，设计流量为1087m3/s。

上部采用预应力混凝土空心板，下部结构为柱式墩台，钻孔灌注桩基础。

3河道演变

3.1河道历史演变概况

据西平国民县志记载：

“淤泥河为西平县北境巨川，发源于权寨西尽头吴村，东流经权寨、小刘店、董桥、曹湾，过京汉铁路桥入周家泊”。

该河流经毛坡、老王坡低洼区，河道蜿蜒曲折，河床淤塞严重。

1966年至1973年对淤泥河进行了治理，新开挖河道由权寨乡小刘店起，向东经张湾、岳庄，穿京广铁路后沿老王坡腹心至五沟营北，经丁桥闸入小洪河；对小刘店以西原河道进行了疏浚，扩大了河床断面，疏浚河段长4.5km。

。

3.2河道近期演变分析

河道近期演变分析主要根据上世纪70年代调绘的1/10000地形图和本次桥梁设计调绘的带状图，并通过对当地群众的走访以及河道现场查勘，分析比较交叉河段平面、断面变化及河床冲淤特性等，分析推测河道近期演变。

比较70年代治理后断面和本次新测绘的桥址断面，可以看出，近35年来桥址附近河段主河槽河底发生淤积，两侧岸坡变化不大；滩地淤积幅度较小。

桥址附近河段堤防边坡及滩地人类活动迹象明显，常年种植有农作物，但系人工浅表层耕作，不会影响河势稳定。

总的来说桥址附近河段河势比较稳定，主流线变化不明显。

3.3河道演变趋势分析

根据河道近期演变情况，通过对河道断面变化及河床冲淤特性的分析，预测河道近期演变趋势。

淤泥河拟扩建京港澳高速公路漯河至驻马店段上下游河段近期河势基本稳定，主流线不会发生变化，总体平面、断面基本稳定。

主河槽工程建设后，河道主流态不会发生大的变化。

近期河道没有治理规划及其他实施计划，总体河势仍保持稳定，不改变淤积之势。

4防洪评价计算

4.1水文分析计算

4.1.1基本资料

淤泥河属平原区排水河道，流域面积529km2，河道长41.0km，比降1/3500～1/15000，京港澳高速公路漯河至驻马店段桥址以上流域面积401km2。

流域内无实测流量资料，流域附近先后设立了杨庄、权寨、人和、陈坡寨、五沟营等5个雨量站，各雨量站观测年限均在30年以上。

4.1.2设计洪水计算

a〕设计洪水分析方法

由于流域内有30年以上实测雨量资料，淤泥河与京港澳高速公路漯河至驻马店段交叉断面处设计洪水根据实测雨量资料采用暴雨公式推求。

b〕设计面雨量

淤泥河交叉断面位于小洪河左岸的杨庄～五沟营区间，其设计面雨量可直接采用杨庄～五沟营区间成果。

1992年3月河南省水利勘测设计院编制了《杨庄滞洪工程水文分析报告》，杨庄～五沟营区间选用上述5个雨量站，面雨量系列为1951～1988年共计38年，年最大值独立选样，统计时段采用24小时，对“”暴雨进行特大值处理，设计面雨量均值为94.5mm，变差系数Cv=0.60，偏差系数Cs选用3.5Cs。

本次将系列延长至2000年，计算设计面雨量均值为96.5mm，比1992年计算的均值偏大2%。

由于1992年计算的雨量系列包含有特大水年、大水年、小水年和一般水年，代表一个连续丰、枯的周期，系列年限满足标准要求，资料精度可靠，系列具有较好的代表性，并经批准用于工程建设，因此设计面雨量仍采用1992年计算成果。

24小时设计面雨量成果见表5.3-1。

淤泥河交叉断面以上24小时设计面雨量成果表

频率

20%

10%

5%

2%

1%

24小时设计面雨量〔mm〕

c〕产流计算

用24小时设计雨量查《73图集》平原区次降雨径流关系P+Pa～R查得24小时设计净雨量。

淤泥河采用《73图集》平原水文分区Ⅰ线，最大初损值Imax=100mm，Pa为设计前期影响雨量，5年、10年、20年、50年一遇的前期影响雨量均取50mm，100年一遇的前期影响雨量取100mm。

P+Pa～R关系见表，各种频率24小时设计净雨量见表

淤泥河P+Pa～R关系表

P+Pa〔mm〕

150

200

250

300

330

400

450

500

R〔mm〕

58

99

145

194

224

287

332

377

交叉断面以上24小时设计净雨量表

频率

20%

10%

5%

2%

1%

P+Pa〔mm〕

净雨量〔mm〕

断面以上控制流域面积401Km2，淤泥河属平原排水河道，洪峰流量采用平原排水公式计算，淤泥河交叉断面设计洪峰流量成果见表5.3-4。

淤泥河交叉断面设计洪峰流量表

项目

频率

20%

10%

5%

2%

1%

洪峰流量〔m3/s〕

236

305

388

492

711

由于10年一遇以上洪水，小洪河桂李站超过保证流量，需从桂李向老王坡分洪，分洪流量要流经桥位断面。

因此20年一遇以上洪水时，应加上桂李分洪流量，一般考虑设计洪水按最不利的情况组合，分洪流量按桂李分洪闸设计流量300m3/s计算，即为所求的洪峰流量见表5.3-5。

考虑桂李分洪淤泥河交叉断面设计洪峰流量表

项目

频率

20%

10%

5%

2%

1%

洪峰流量〔m3/s〕

236

305

688

792

1011

根据以上防洪调度原则及区间暴雨频率计算，并考虑小洪河超标准洪水时河道行洪能力，确定淤泥河百年一遇洪峰流量为1011m3/s；二十年一遇洪峰流量688m3/s；五年一遇洪峰流量236m3/s。

淤泥河大桥断面经我局实测资料点绘（），淤泥河大桥断面水位流量关系确实定，利用曼宁公式推求。

淤泥河大桥桥位处河道断面水位～流量关系计算表

表5.3-6

高程

面积

水面宽

水力半径

平均流速

流量

说明

〔m〕

〔m2〕

〔m〕

〔m〕

m/s

m3/s

51

17.7

0.52

0.32

2.95

52

31.2

26.3

1.18

0.55

17.3

53

61.0

33.6

1.82

0.74

44.9

54

97.4

41.6

2.34

0.87

85.0

滩地

0.03

0.02

0.002

合计

85.0

55

187

142.5

1.31

0.59

111

滩地

48.0

98.8

0.49

0.13

6.4

合计

117

56

337

158.0

2.13

0.82

276

滩地

153

111.5

1.37

0.27

40.8

合计

317

57

502

170.9

2.94

1.01

509

滩地

270

121.3

2.22

0.37

99.5

合计

609

根据我局对对交叉断面附近河道主槽边滩地河床质、植被等情况，确定河道主河槽糙率为5,边滩糙率为0.08，水面比降为3。

水位流量关系计算见表5.3-6。

淤泥河大桥桥位处河道断面图

淤泥河大桥建桥前后面积比照图

淤泥河大桥建桥前后水位变化比照表

设计标准

设计流量

〔m3/s）

建桥前水位

（m）

建桥后水位〔m）

水位差

（m）

5年一遇

236

10年一遇

305

20年一遇

688

50年一遇

792

100年一遇

1011

淤泥河大桥桥位处河道断面水位～流量关系线

4.3桥位河段壅水分析计算

京港澳高速公路漯河至驻马店段于西平县五沟营镇西跨越淤泥河，交叉断面高速公路中心桩号K12+38，线路与河道夹角为80°。

桥址附近河道呈由西向东流向，主河槽宽约35m，河道断面比较规整，两侧有堤，。

淤泥河平时有水，但流量很小。

拟扩建京港澳高速公里漯河至驻马店段修建后的壅水计算采用《公路桥位勘测设计标准》〔JTJ062-91〕中提供的壅水标准公式2计算。

将淤泥河大桥桥梁的有关参数代入公式，计算出淤泥河大桥断面最大壅水高度见表5.3-8。

西平淤泥河大桥桥前最大壅水高度计算结果表

表5.3-8单位：

m

洪水标准〔m3/秒〕

桥位最大壅水高度〔m〕

100年一遇

1011

50年一遇

792

20年一遇

688

10年一遇

305

5年一遇

236

淤泥河大桥桥梁壅水长度计算结果表

表5.3-9单位：

m

洪水标准〔m3/秒〕

桥位断面（Ly）

100年一遇

1011

533

50年一遇

792

467

20年一遇

688

267

10年一遇

305

267

5年一遇

236

267

桥前壅水曲线的长度可按近似公式估算：

将计算的最大壅水高度结果代入公式，水面比降按前面分析，‰，求出淤泥河大桥桥位的最大壅水范围列于表5.3-9。

淤泥河河床为粘性土质，按粘性土冲刷公式进行冲刷计算，经计算，淤泥河大桥一般冲刷和局部冲刷结果见表5.3-10。

不同频率洪水建桥后冲刷深度计算表

洪水频率

流量（m3/s）

一般冲刷

局部冲刷

最大冲刷

总冲刷深度

深度

深度

水深

△h〔m〕

〔m〕

（m）

hm〔m〕

5年一遇

236

10年一遇

305

20年一遇

688

50年一遇

792

100年一遇

1011

由表5.3-10可知，大桥建成后，桥位断面将出现冲刷，产生不利河势，因此，建设单位应采取必要的防护措施，以防止对河槽及岸坡的冲刷。

5防洪综合评价

该河段目前无水利规划。

淤泥河大桥设计防洪标准到达了百年一遇，远远高于河道的安全行洪能力二十年一遇。

因此，高速公路的扩建基本上不影响该河段近期和远期水利规划及实施。

5.2与现有防洪防凌标准、有关技术和管理要求的适应性分析

根据前面的分析计算，大桥修建后：

①mm，满足河道防洪要求〔按标准规定安全超高为0.5m，风浪高〕；②m，最大冲刷深度1.02m，桥墩布局比较合理。

③mmm〔该河段位于滞洪区内，无保证任务〕,基本上没有降低现有河道的防洪标准。

因此，大桥设计满足了河道防洪要求，对河道防洪影响很小。

高速公路桥的防洪标准远远高于河道现有的防洪标准，对河道防洪安全影响很小。

但在施工期内，由于损坏了部分岸坡，对河道防洪安全有一定的影响，施工单位只要加强与防汛、水情部门联系，制定出切实可行的应急度汛方案，将其影响可降到最低限度，确保淤泥河防洪安全。

工程修建后，压缩了河道的过流断面，改变了桥位断面的断面形态和桥位河段天然河道的水流结构，对河道冲淤及河势都将产生一定影响。

淤泥河大桥设计桥长225.06m〔共11孔，11×20m〕，超过了河道堤内间距172.6m。

百年一遇洪水桥前最大壅水高度0.08m，桥墩布局较为合理。

基础采用钻孔灌注磨擦桩基础，并考虑采用根基加固措施。

因此大桥的建设对河势稳定影响也很小。

由于桥两端在施工过程中，需损坏部分大堤，中间桥墩需在河底钻孔，因此，对现有河势及岸线都有一定的影响。

建设部门应采取根基加固和护坡等措施，尽可能减少其影响，因施工损坏的河道岸坡及堤防在施工结束时应恢复其原功能，使河道的防护标准不能低于现有标准。

由于桥底与堤顶平接，桥台虽然设置在临水侧堤坡上，但不需开挖大堤，不破坏堤身。

因此，桥台的设置对河道堤防的稳定影响较小。

但建设单位应做好防渗结合及防雨水冲刷处理。

该河段无其它水利工程及设施。

目前，左岸大堤有人行路，小型车辆可以通行，也是防汛抢险的唯一通道。

工程建成后，阻断了两岸的交通，对该河段防汛抢险十分不利。

因此，工程建成后，建设部门应在堤外修建辅道，可作为防汛抢险道路。

京港澳高速公路漯河至驻马店段是中原高速公路的组成部分，淤泥河大桥是该路的咽喉，其交通运输地位十分重要。

因此，其防洪标准应远远高于河道防洪标准。

设计单位将大桥的防洪标准定为百年一遇是适宜的，既保证了在较大洪水期公路运输畅通，又考虑了当前国民经济发展的现状。

同时也满足了公路桥梁防洪设计标准。

由于公路桥的防洪标准较高，5至20年一遇洪水桥前壅水范围较小，因此公路桥的建设对