大桥工程建设项目防洪影响评价报告

株洲市 红港大桥、芦淞大桥工程建设项目 防洪影响评价报告 目录 前言 . 1 第一章 基本情况 . 2 段自然地理概况 . 2 段已建重要涉河工程概况 . 3 段河流特征及其演变情况 . 3 段防洪、排涝、通航标准 . 4 设项目可研阶段设计方案 . 5 洪影响评价依据 . 5 第二章 设计洪水计算 . 7 洪标准 . 7 计洪水的计算 . 8 桥桥位设计洪水的推求 . 11 第三章 防洪影响分析 . 15 3. 1 工程阻水面积计算 . 15 水计算 . 15 工期防洪影响分析 . 24 第四章 河势分析 . 31 面流速比较分析 . 31 势变化分析 . 32 第五章 防洪评价 . 36 河道泄洪的影响 . 36 河势的影响 . 37 堤防及其它水工程安全的影响 . 38 防汛抢险的影响 . 39 河道观测设施的影响 . 39 水质的影响 . 40 御洪涝的设防标准与措施是否适当 . 42 第六章 补救措施 . 43 律法规依据 . 43 救措施方案 . 43 第七章 工程实施意见和建议 . 45 附件 1 株洲市境内水文站网分布图 附件 2 横断面位置布设示意图 附件 3 桥位大断面成果表 附件 4 红港大桥桥位大断面图 附件 5 芦淞大桥桥位大断面图 附件 6 护坡典型断面设计图 附件 7 红港大桥平面布置图 附件 8 红港大桥桥型总 体布置图 附件 9 红港大桥桥墩剖面图 附件 10 芦淞大桥平面布置图 附件 11 芦淞大桥桥型总体布置图 前言 株洲市是湖南省的 重要 工业城市，交通发达，京广、浙赣、 湘黔三条铁路干线在此交汇，是我国南方铁路交通中心枢纽。 由于株洲地形复杂，受铁路和湘江分割影响，城区各片只有单线道路往来，工业区之间联系没有循环道路，市区交通拥挤。 根据株洲市第六次总体规划，在现有株洲市跨湘江大桥的基础上（株洲大桥、石峰大桥已建成通车，建宁大桥在建），增设红港大桥、芦淞大桥、枫溪大桥，并预留天台大桥和栗雨大桥桥位 。根据株洲市人民政府与国家开发银行签订的开发性金融合作协议，先期修建红港大桥、芦淞大桥。 根据中华人民共和国水法、中华人民共和国河道管理条例以及水利部、国家计委关于河道管理范围内建设项目管理的有关规定等法律法规，受业主委托，我局对株洲市红港大桥、芦淞大桥工程建设项目进行防洪影响分析、评价。并按有关规定和要 求，经现场勘查、测量、分析、计算，提出该工程对河道的行洪影响评价 报告。 第一章 基本情况 段自然地理概况 株洲市地处湖南省 东南部 、湘江中下游、东经 112 58 114 08 ，北纬 26 03 28 02 。株洲市东邻浏阳，西依湘潭，南连衡山，北接长沙。地形东南高、西北低、东西窄、南北长，地貌为平、岗、丘陵等多种类型，属典型的丘陵地带，以红、黄两种土壤为主。 株洲市地处亚热带季风气候区，气候温暖湿润，雨量充沛，降雨强度大，夏季 气温 高，多年平均气温 ，历年最高气温 4 0. 5 ，最低气温 ，年平均降雨量 1410年雨水集中在 37 月，汛期（ 4 9月）降雨量占全年雨量 70左右，梅雨季节 4、 5、6 三个月，年雨量占全年的 40以上， 多年平均蒸发量在 900上。洪水发生时间与降雨相应，多出现在 3 7 月，由于湘江流域面积大，河网发育，丘陵地区多，坡降较小，因此干流中下游洪水持续时间长，株洲的一次洪水历时可长达 10天左右，株洲市区的株洲水文站实测最高水位 94 年 6 月 18 日），实测最大流量 20200s（ 94 年 6 月），实测最低水位 98 年 11 月 13日），实测最小流量为 101 s（ 66年 9 月），正常水位为 最高水位一般出现在 4 7 月，年最低水位出现在 12月2 月。 高洪水位时，株洲水文站至新市卡口以下水面比降为 右，新市卡口水面比降高达 以上，竹山埠以上至小麦港为 左右。 段已建重要涉河工程概况 芦淞大桥上游 4建）， 大桥主桥长 1721 35米，桥面宽 30 米，主桥采用大跨径独塔单索面斜拉桥式，主跨 240米 。 芦淞大桥下游 1右建有株洲大桥，大桥全长约 1300m，主桥采用重力式桥墩。 株洲大桥下游 2右为红港大桥，红港大桥下游 2右为石峰大桥。石峰大桥全长 1946 米，桥面宽 28米，全桥共有桥墩 70个， 桥台 2 个，主桥下部为重力式桥墩，上部结构为上承式混凝土箱肋拱梁。 其具体位置见本文开头的地理位置图 段河流特征及其演变情况 株洲市的水系以湘江为骨干，湘江由淦田自南往北弯曲流入株洲县境，至渌口镇纳入渌水流经株洲市，工程断面以上流域面积约71979平均河道坡降为 。，境内最大的支流渌水发源于江西省萍乡千柱岭，河长 166流域面积 5675株洲市渌口镇注入湘江。湘江自南向北流经株洲市，将 城市分为河东、河西两部分。河东被枫溪港、建宁港、白石港、霞湾港四 条溪港所分割，地形破 碎，地势高低起伏，比较复杂。河西有徐家港、陈家港、易 家港等支流，地形起伏不大，地势较为平坦。 湘江株洲市段为一反“ S”型弯道，在株洲市区形成几个陡弯，造成本河段沙堆洲较多，但由于工程防护较好，对防洪未造成较大影响。 湘江流域干支流上水文站网密布，干流上游与株洲市相近的有衡山水文站，下游有湘潭水文站，在株洲境内或附近的一级支流有洣水和渌水，共有 9 个水文站（见表 1其中株洲水文站位于芦淞大桥断面下 40m，该水文站资料齐全，观测时间长，基本上能满足株洲市的防洪规划与水利工程建设需要。 表 1 株洲境内及其附近水文站网一览表 站名 河名 位置 流域面积 （ 测站基面与黄海基面关系（ m） 设站年月 株洲 湘江 株洲市南区月形山 71979 潭 湘江 湘潭市沿江东路 81638 家山 洣水 茶陵县平水乡茅坪村 4515 里牌 河漠水 炎陵县城关镇五里牌 814 口 沔水 茶陵县桃坑乡坑口村 692 丰桥 攸水 攸县黄丰桥乡丰垅村 299 没接测 西滩 渌水 醴陵市城关镇中和街 3132 塘 南川水 醴陵市南桥乡星火村 1162 背冲 铁水 醴陵市枷树乡冷水潭村 1681 段防洪、排涝、通航标准 2002 年 12 月，株洲市水利局委托湖南省水利水电勘测设计研究院作了 湖南省株洲市城市防洪工程初步设计报告 ，通过湖南省水利厅的审查并提出了审查意见，确定防洪标准为 100 年一遇。治涝标准为：城区 10 年一 遇最大 24 小时暴雨 22 小时排干；郊区蔬菜 地为 10 年一遇最大 24 小时暴雨 24 小时排干。 河段通航标准为内河三级航道，净宽净高为 60m x 10m，最高通航水位时有净高空间 10m。 设项目可研阶段设计方案 拟建的株洲市红港大桥工程等级为城市主干道、特大型城市桥梁。桥型采用拱梁刚构组合体系方案（推荐方案），桥梁宽 28m，两侧人行道各宽 2m，桥面宽 24m。孔径布置为（由西向东）： 19 30m（预应力砼现浇连续箱梁） +8 50m（预应力砼顶推连续箱涵）+95+150+95m（拱梁刚构组合体 系） +3 50m（预应力砼现浇连续箱梁） +9 30m（预应力砼现浇连续箱梁），桥长 拟建的株洲市芦淞大桥工程等级为城市主干道、特大型城市桥梁。桥型采用矮塔斜拉桥方案（比较方案）。孔径布置为（由西向东）： 11 30m（结构连续箱梁） +5 50m（结构连续箱梁） +63m+3110m+63m(矮塔斜拉桥 )+4 42m（结构连续箱梁） +4 30m（结构连续箱梁），桥梁全长 1340m。桥梁总宽 28m，两侧人行道各宽 2m，桥面宽 24m。 各桥平面布置图、立面设计图、桥墩设计图见附件。 洪影 响评价依据 （ 1）法律依据 1.中华人民共和国水法 2.中华人民共和国防洪法 3.中华人民共和国河道管理条例 家计委水政 1992 7 号河道管理范围内建设项目管理的有关规定 华人民共和国河道管理条例办法； （ 2）防洪评价技术标准依据 1、中华人民共和国国家标准防洪标准； 2、中华人民共和国国家标准水位观测标准； 3、中华人民共和国国家标准河流流量测验规范 4、中华人民共和国行业标准水利工程水利计算规范； 5、湘水洞管 200118 号湖南省 水利厅关于印发 的通知 6、湖南省交通规划勘察设计院提供的株洲市湘江红港大桥工程可行性研究报告 7、湖南省交通规划勘察设计院提供的株洲市湘江芦淞大桥工程可行性研究报告 第二章 设计洪水计算 洪标准 为适应国民经济各部门，各地区的防洪要求和防洪建设的需要，维护人民生命财产安全，中华人民共和国河道管理条例对河道整治与建设以及各工程项目建设等做了明确规定：“桥梁和栈桥的梁底必须高于设计洪水位，并按照防洪和航运的要求，留有一定的超高。设计 洪水位由河道主管机关根据防洪规划确定。”目前，我国仍按照国家防洪标准（ 行。 城市防洪标准应根据其社会经济地位的重要性或非农业人口的数量分为四级，其防洪标准如下表 2 表 2 城市等级及防洪标准 等级 重要性别 非农业人口 （万人） 防洪标准 重现期（年） 特别重要的城市 150 200 重要的城市 150 50 200 100 中等城市 50 20 100 50 一般城市 ）起点距从 30m 到 70m，逐年淤积，原因是断面下 游 50堆较高，每到洪水期使断面右岸形成死水，泥沙于此淤积； 70m 到 85m 处， 8 年最大冲刷深度近 2m，从 140m 到450年冲刷， 8 年冲刷最大深度约 45030于挖沙影响，断面不太稳定，但 530岸洪水期淹没断面），有很明显的淤积现象，最大淤积高度达 620 33 图 4 - 1 株 洲 水 文 站 历 年 断 面 图212223242526272829303132333435363738394041424344 100 200 300 400 500 600 700 800起 点 距 （ m ）高程（m）（85黄海）红港大桥桥位区为宽河谷地形，湘江自南向北流经桥位，河床宽约600m，两岸堤距宽约 750m；桥位两岸 地形基本对称，东岸为冲刷岸，西岸为堆积区，主桥河床东低西高，其西侧分布低河漫滩，宽度约 100m，滩面倾向河心，东侧为河床中心，谷底堆积物薄。 桥位附近河床由沙质组成，中泓在距东岸 240m 处，侧为凹岸，系丘陵地形，河水较深，沿线多港口；西岸为凸岸， 34 为、级阶地，河水稍浅，时有滩地外露。 红港大桥建在湘江下游 90弯道转弯段，断面形状及其演变条件与株洲水文站基本断面相近。建桥后，上游凸岸由于桥墩影响以及壅水影响，会产生淤积，如不采取工程措施，比如枯水期清障或洪水期翻搅冲沙，会在桥上 游凸岸形成大量沙堆洲，经过演变，慢慢改变主流位置，淘空凹岸桥墩及堤防，有可能造成塌方或管涌，严重影响防洪及工程运行安全。而下游几公里范围内也是弯道，流速增大加重对凹岸冲刷，其淘空影响比桥墩位置更为严重，凸岸同样会出现淤积。 芦淞大桥桥位区为宽河谷地形，湘江自南向北流经桥位，河床宽约530m，两岸堤距宽约 700m；桥位两岸地形基本对称，东岸为冲刷岸，西岸为堆积区。主桥河床西高东低，其西侧分布低河漫滩，宽度约 160m，滩面倾向河心，东侧为河床中心，谷底堆积物薄。 桥位附近河床由沙质组成， 中泓在距东岸 220m 处，侧为凹岸，系丘陵地形，河水较深，沿线多港口；西岸为凸岸，为、级阶地，河水稍浅，时有滩地外露。 芦淞大桥建在湘江下游 90弯道起始段，断面位置与株洲水文站基本断面相距仅 40m，河床演变趋势应与株洲水文站基本断面十分接近。凸岸淤积会相当严重，凹岸冲刷相对红港桥缓和一些。但同样要做好工程防护。 35 两桥综合影响时分析，红港大桥与芦淞大桥对河势会产生相互影响，红港桥会加大芦淞桥 处 的凸岸淤积，芦淞桥不仅加大红港桥处的凸岸淤积还会加大其凹岸冲刷。 由以上分析可知，两桥的修建对河势变化会产生一定的影响，应该采取一定的工程措施和非工程措施加以补救，工程措施应包括对 靠近防洪大堤坡脚上的桥墩进行防渗处理 (以免发生管涌 )，对靠近桥墩附近的防洪大堤坡脚进行抛石加固等；非工程措施包括规范挖沙市场，经常疏浚河道等。 根据以上分析得出以下结论： 工程处于湘江反“ S”型弯道上，此处特大型桥梁密集，水流形态复杂 ； 桥梁的兴建会加速蜿蜒型河段演变，具体就是凸岸淤积，凹岸冲刷，主流位置改变 ； 两座桥梁对河势演变相互影响。 36 第五章 防洪评价 河道泄洪的影响 株洲市湘江大桥建设，主要是桥墩阻水，在设计频率 1的水位下，桥墩阻水面积红港大桥为 515淞大桥为 501 别占河道过水面积的 桥墩占用河道行洪面积，将形成阻水作用。各频率水位下阻水面积详细情况见表 5 表 5 红港、芦淞大桥桥墩阻水情况统计表 名称 频率（ %） 水位（ m） 流量 （ m3/s） 过水面积 (桥墩阻水面 积 (比值（） 红港 大桥 P=6400 13919 638 =5500 13622 627 =1% 3900 13207 612 =2% 2200 12710 594 =5% 9700 11910 564 淞 大桥 P=6400 12606 664 =5500 12298 652 =1% 3900 11826 634 =2% 2200 11342 615 =5% 9700 10562 586 桥建成后，因桥墩占用行洪面积，桥孔压缩水流，使桥位及上游洪水位壅高。经前面分析计算，设计频率 1的水位时，影响范围，壅高值 上约有 22设计洪水位的壅高最大值及影响范围见表 3 从株洲市城区的建宁大桥到石峰大桥，其间还有 97年建成的株洲市第四水厂取水工程，以及株洲大桥等多个涉河建筑物，综合考虑多个工程的共同影响则洪水壅高及影响范围远大于上 表，使湘江防洪大堤的防洪标 37 准降低，对此要采取工程措施，予以补救。 另外，施工期围堰对河道泄洪影响较大，在汛期，特别是防汛任务重时，额外增加防汛负担。 河势的影响 红港大桥建在湘江下游 90弯道转弯段，建桥后，上游凸岸由于桥墩影响以及壅水影响，会产生淤积，如不采取工程措施，比如枯水期清障或洪水期翻搅冲沙，会在桥上游凸岸形成大量沙堆洲，经过演变，慢慢改变主流位置，向凹岸侵袭，淘空凹岸桥墩及堤防，造成塌方及管涌现象，严重影响防洪及工程运行安全。 方案中，红港大桥纵断面与流向不垂直，桥墩在一定程度上改变主流方向（如图 5加重红港大桥下游河段右岸（凹岸）的冲刷，同时，通过环流使右岸冲刷物在左岸（凸岸）淤积下来。 原流向建桥后流向红港大桥右岸夹角图 5 桥墩对水流的影响示意图 下游几公里范围内也是弯道，流速增大加重对凹岸冲刷，其淘空影 38 响比桥墩位置更为严重，凸岸同样会出现淤积。 芦淞大桥建在湘江下游 90弯道起始段，其河势分析情况于红港大桥基本一致，但由于上游有强弯道，凸岸淤积也会相当严重，凹岸冲刷相对红港桥缓和一 些。但同样要做好工程防护。 两桥综合影响时分析，红港大桥与芦淞大桥对河势会产生相互影响，红港桥会加大芦淞桥处的凸岸淤积，芦淞桥不仅加大红港桥处的凸岸淤积还会加大其凹岸冲刷。 堤防及其它水工程安全的影响 由业主提供的湖南省交通规划勘察设计院编株洲市湘江红港大桥工程可行性研究报告图集以及株洲市湘江芦淞大桥工程可行性研究报告图集中可知，大桥桥墩或引桥桥墩有布置在防洪堤的情况 ,对于此种情况建议设计单位加大跨距，桥墩越过防洪堤，以免对防洪堤造成不利影响。 建桥后，上游凸岸由于桥墩影响以及壅水影响，会 产生淤积，如不采取措施，会在桥上游凸岸形成大量沙堆洲，慢慢改变主流位置，向凹岸侵袭，淘空凹岸堤防，造成塌方及管涌现象，严重影响防洪安全。而下游几公里范围内也是弯道，流速增大加重对凹岸冲刷，其淘空影响比桥墩位置更为严重，凸岸同样会出现淤积。 有的桥墩处于防洪大堤上或离大堤 50m 以内，在施工过程中应作好防渗工作，确保大堤安全。 桥位下游水流由束窄变为正常的紊流区仅 100m 左右，而各桥间距在 39 1500m 以上，相对水流紊动区较长，则流速变化对其它大桥影响微小，壅水对其它大桥也影响甚微，本区域除大桥外无其它大的涉水工程 ，所以对其它水工程安全影响可不予考虑。 防汛抢险的影响 建桥后，在大洪水时上游凸岸由于桥墩影响以及壅水影响，会产生淤积，改变主流位置，向凹岸侵袭，淘空凹岸堤防，严重时造成塌方及管涌现象，加重防汛任务。 大桥建成后，堤顶与大桥下缘净高 本满足防汛车辆的通过及抢险物资的运输。但由于桥墩较多，对防汛抢险船只的安全构成一定的威胁。 另外，施工期围堰对洪水渲泄影响较大，围堰渡汛时防汛任务加重。 河道观测设施的影响 由于芦淞大桥工程断面与株洲水文站测流断面相距仅 40m，工程建设与建成后均对 株洲水文站工作带来重大影响。其影响主要是以下几个方面： 1、对水位的影响； 由于大桥建设产生壅水影响，使本站水位与历年水位系列的连续性遭到破坏。株洲水文站是国家重要水文站，担负着向省、市及国家防指的报汛任务，其每个水文数据都是各级领导防汛决策的依据，关系到下游各 40 城市及湖区的安危。 2、对流量测验的影响 流量测验是按一定的方案进行的，测验中的每一条测速垂线都是通过精测资料分析而定的。芦淞大桥建成后，桥轴线离流量测验断面仅 40m，桥墩下边缘离测验断面不到 30m。桥墩不仅改变了水 流 的流态，而且严重改变了流速的横向 分布，按照规范要求，无法准确测验流量。 3、对比降观测的影响 河段比降观测成果是计算糙率等河段参数的依据。大桥建成后，对上游产生一定程度的壅水，破坏了原天然河道的水面比降，根据规范要求，建桥后该河段比降观测成果不能使用。 因此，必须对株洲水文站进行搬迁。 经查勘，离现状水文站测验断面上游 500m 左右有一较为顺直河段可作为搬迁断面。 水质的影响 （ 1） 施工生活污水对水环境的影响分析 本工程施工生活区就近布置在桥两岸，工程施工规模较大，施工期较长，施工高峰期生活区人口在 200人左右，生活区排出的生活 污水按人均100L/ 人 日排生活污水量为 20t/d，采用湖泊完全混合衰减水质模型： c=(本底 +污 )/（ ，式中 ， 300，预测施工区生活污水经处理排放和不经处理排放两种情况对库区和河流水质的影 41 响。经预测可知：由于受纳水体的水量较大，污染物经稀释扩散后，对其下游的 化学需氧量 ）浓度贡献值很小。因此施工期生活污水对水库水质影响很小。 （ 2） 施工期生产废水对水环境影响分析 施工中需大量的砂石，据类比调查砂石系统洗渣废水中含有的 泥浓度）一般达 25g/L，本工程洗渣废水量按 200t/不经处理排放，则每天排入河水中的 t/d。因此洗渣废水中 减少砂石系统洗渣废水对水体的影响，应设沉沙池处理洗渣废水，经处理达到污水综合排放标准 1级排放标准后外排，这样经处理后的砂石系统洗渣废水对水库河流的水质影响较小。 （ 3） 固体废弃物及施工散落泥沙对水环境的影响 施工中的固体废弃物来自两个方面：一是施工设备拆弃、报废设备、汽车旧轮胎等废弃物，这些废弃物含有有机油、润滑油等，会产生石油类污染及其它有 害化学物质；二是施工中的石渣、水泥渣、土渣等弃渣，施工期总弃渣量为 26万 些弃渣如果没有集中堆放，极易随地表径流进入河道，造成水体中悬浮物及有机、无机污染物数量的增加，从而影响下游河段的水质。施工散落泥沙、土的总量约占泥沙、土的开采量或填筑量 42 的 5%左右，这些散落泥沙的粒径微小，流落于水体后，会引起河水 工程建设中，施工现场在河道内，因而施工产生的废料、废水等大部份弃之河道内，导致水中混浊物增加，当河道水位低、流量较小时， 工程建成后，对水质无影响。 御洪涝的设 防标准与措施是否适当 大桥设计洪水频率为 300 年一遇，其桥型设计中均考虑防洪要求，设防标准与措施适当。 43 第六章 补救措施 律法规依据 遵照中华人民共和国水法、中华人民共和国防洪法、中华人民共和国河道管理条例，水利部、国家计委水政 1992 7 号河道管理范围内建设项目管理的有关规定等法律法规，凡在河道管理范围内新建、扩建、改建的建设项目对防洪有影响的应采取工程补救措施。 救措施方案 大桥建设后造成上游水位壅高影响范围波及株洲市城区与郊区， 应采取适当措施补救。消除洪水位壅高影响主要措施有二，一是对河道清障疏浚从而降低洪水位；二是防洪堤加高加固、增加堤垸排渍设施。 洪水位壅高影响范围内，有河东、河西防洪大