某城际铁路防洪影响设计方案

1 某城际铁路防洪影响设计方案 1 基本情况 设项目基本情况 河建筑物位置 根据 新建铁路某城际铁路初步设计 路口特 大桥， 路口特 大桥位于 某市某区境内。起止里程为 心里程为长 梁设计原则 根据 新建铁路某城际铁路初步设计 路口特 大桥 ，桥梁设计的主要技术标准如下。 （ 1）采用的洪水频率 设计洪水频率：桥梁 及 涵洞 设计洪水均为 100年一遇。 （ 2）设计活载 铁路等级： 有砟轨道客运专 线 ； 正线数目：双线； 线间距 ： 设计速度： 200km/h； 设计活载： 采用中 （ 3）建筑限界 客运专线建筑接近限界的基本尺寸及轮廓采用新建时速 200公里 客货共线铁路 设计暂行规定的限界 并考虑通行双层集装箱 ：净高限界 道中心外侧净宽 本线跨普通铁路时，桥下净空按 “ 建限 电化限界办理，跨武九线考虑通行双层集装箱的条件，按 跨武黄城际铁路按 立交净空：按公路工程技术标准（ 01城市道路设计规范 2 （ 与地方相关部门协商意见办理。 设规模及设计方案 拟建江北引桥特大桥位于某市某区境内，起止里程为 心里程为 长 路口特大桥桥址平面图（一） （四）。 （ 1）孔跨布置 11支箱梁 +1-(00+m 连续梁 (弯 )+20支箱梁+1403834支箱梁 +1杆拱 +8支箱梁 +1支箱梁 +611-(8+m 连续梁 (弯 )+12 根据设计方案， 共 178跨，跨距 见表 表 孔跨布置表 编号 里程 编号 里程 编号 里程 编号 里程 起台尾 5 1 37 台前 6 2 38 7 3 39 8 4 40 9 5 41 0 6 42 1 7 43 2 8 44 3 9 45 4 00 46 5 01 47 0 6 02 48 1 7 03 49 2 8 04 50 3 9 05 51 4 0 06 52 5 1 07 53 6 2 08 54 7 3 09 55 8 4 10 56 9 5 11 57 0 6 12 58 1 7 13 59 3 22 8 14 60 3 9 15 61 4 0 16 62 4 续表 孔跨布置表 编号 里程 编号 里程 编号 里程 编号 里程 25 1 17 63 6 2 18 64 7 3 19 65 8 4 20 66 9 5 21 67 0 6 22 68 1 7 23 69 2 8 24 70 3 9 25 71 4 0 26 72 5 1 27 73 6 2 28 74 7 3 29 75 8 4 30 76 9 5 31 77 0 6 32 台前 1 7 33 台尾 2 8 34 43 9 35 44 0 36 （ 2）桥梁桥面布置的原则 与武 黄城际铁路并行地段单线箱梁及双线箱梁均切翼缘板处理，单线箱梁梁宽 向箱梁梁宽 （ 3） 墩台及基础类型 本桥桥台采用 双 线空心矩形台， 双 线 矩型 桥墩， 路口高架站采用门式墩， 全桥均采用钢筋混凝土钻孔桩。 （ 4） 基础施工围堰类型 位于水塘或沟渠中的桥墩一般视施工水深和地质情况选用草袋围堰筑岛或打入钢板桩围堰、 钢套箱围堰， 并注意水位较高和地基为强透水层的施工防护。位于既有铁路 附近桥涵为减少对行车干扰采用挖孔桩防护，位于 公路（城市道路）或管线附近的桥涵采用打入钢板桩防护。 河建筑物设计方 案 路口特大桥跨长河流域的三台河段，途径地带湖泊、鱼塘、排水支沟比较多，详见表 中 12# 13#跨越长河（此段俗称三台河）； 35# 37#坐落在余 5 家潭湖汊，现已成为鱼塘； 120# 121#、 132# 133#坐落在白潭湖湖汊，现已成为鱼塘； 144#、 165#号墩完全布置在支沟中。详见路口特大桥立面图（局部）（一）（局部）（六）。 表 各桥墩跨越长河水系基本情况统计表 闸墩编号 桩号 跨越水系 测时水位（ m） 地面高程（ m） 桥墩墩台 高程（ m） 桥梁底与地面高差（ m） 2# 3# 墩座落在鱼塘内 # 5# 墩座落在鱼塘内 # 6# 越水沟 # 11# 墩座落在鱼塘内 2#13# 越长河（此段俗称三台河） 3#14# 墩座落在鱼塘内 7#19# 墩座落在鱼塘内 5#37# 家潭湖汊，现已成为鱼塘，桥墩坐落在鱼塘内 0# 墩座落在鱼塘内 2# 墩座落在鱼塘内 3# 墩座落在鱼塘内 0 4#46# 3+ 墩座落在鱼塘内 0# 墩座落在鱼塘内 8#59# 墩座落在鱼塘内 0#61# 墩座落在鱼塘内 2# 墩座落在鱼塘内 2#93# 越鱼塘 25 3# 越水沟 4# 越水沟 9# 墩座落在鱼塘内 6 续表 各桥墩跨越长河水系基本情况统计表 闸墩编号 桩号 跨越水系 测时水位 （ m） 地面高程 （ m） 桥墩墩台 高程（ m） 桥梁底与地面高差（ m） 107#108# K 56+越鱼塘 13#114# 越水沟 14#115# 墩座落在鱼塘内 20#121# 潭湖湖汊，现已成为鱼塘，桥墩坐落在鱼塘内 30# 墩座落在鱼 塘内 32#133# 6+ 潭湖湖汊，现已成为鱼塘。桥墩座落在鱼塘内 39# 墩座落在鱼 塘内 44# 墩座落水沟 内 65# 墩座落在水 沟内 66#167# 越鱼塘 72# 墩座落在鱼塘内 175# 墩座落在鱼塘内 176# 墩座落在鱼塘内 177# 墩座落在鱼塘内 系 基本情况 道概况 某区境内长河（其中三台河大桥上下游各 2 20 世纪 70 年代在自然河道的基础上裁弯取直后形成的内河，河面宽度一般为 40m，出口底部高程 游河堤堤面面宽 2程 上接团风县罗家沟横堤闸，自北向南流经团风县回龙镇，某区堵城镇、陶店乡、路口镇、禹王街道办事处、东湖街道办事处、南湖街道办事处，从土司港闸流入 7 巴河，流域面积 白潭湖区）。长河两岸自上而下分布着鹞子湖（团风县）、赵家潭（已围垦）、黄泥潭（面积 容 163万 蔡家潭（面积 容 余家潭（面积 容 白潭湖（面积 容 湖泊群，各湖分别用港渠与长河相连，以涵闸调控水位。其洪水位与长河基本相同， 1991 年 7 月，某区遭遇罕见连续大暴雨，白潭湖泵站全力排水，但长河水位仍达建站后 白潭湖区的涝水主要通过通过土司港闸自排入长江或通过白谭湖泵站及东湖泵站提排入长江。 文气象 工程地处亚热带湿润季风气候区，季节明显，冬冷夏热，夏季盛行东南风，湿润多雨，气温高 ，湿度大；冬季盛行西北风，为西伯利亚干冷气团所控制，天气寒冷，干燥少雨年；年平均风速 s，最大风速 31 m/s。 根据工程河段附近气象站资料统计分析，多年平均年降雨量 大年降水量 2360年平均降雨日数为 133d，多集中在 4 8月，受季风影响，年内降水分配很不均匀， 5 10 月降水约占全年降水的 70%以上。多年平均气温在 17左右，年内温差大，极端最高气温 极端最低气温 多年平均风速 s，最大风速 s（ 相应风向为 N。 年均日照约2000h，无霜期从 3月至 11月约 250天。雾多发生在冬季，年平均雾日为 雪多发生在 12 月中旬至次年 3 月上旬，年平均降雪日约 7 天。最多雾日 21天。 形地貌 及水系 地质情况 长河流域位于长江之滨，地势平坦低洼，河港交织，湖泊众多，以长河干流为线，大小湖泊连通长河干流，形成一线挂珠的景观。 地形地貌比较单一，海拔高程低 ,相对高差小 ,相对高差 10m 30m,区域地势由北向南倾斜 ,北部为低丘陵岗地 ,南部为平原湖区。北部低丘岗地起伏小 ,地势平坦 ,呈放射状伸入田 垄 ,低丘岗地和垄田的土层深厚宜于种植发展水果 ,盛产水稻。南部滨江海拔在 0m 之间 ,相对高差不超过 45m,属长江及支流举水巴水冲积而成的河积一湖积平原。地势平坦湖泊密布 ,耕作、养殖条件优越 ,盛产棉花、小麦 ,宜种蔬菜 ,适宜养殖。 8 桥址地貌分区较单一 ，主要为龙岗 地貌，地形呈舒缓波状，起伏较小，地面标高变化在 间，植被较为发育；高处一般辟为旱地，低洼处一般辟为水田、水塘 。拟建路口特大桥 桥址范围内沟渠、水塘及农田众多，屋舍散布。 桥址区域 内表层为 第四系全新统冲洪积层 (泥、 第四系更新统冲洪积 (al+质黏土、黏土等，下伏基岩为 白垩系 （ 质粉砂岩、 含砾砂岩、钙质砂岩。 震设防烈度 区内地震活动较少，依据中国地震动参数区划图（ 工程区地震动峰值加速度为 应地震基本烈度为 6度，抗震设防烈度为 6度。 有水利工程及实施情况 长河上起团风县淋山河镇冯家墩村，下至某区土司港闸。长 间被罗家沟横堤闸一分为二，横堤以上流域面积175 堤以下流域面积 于遵循“高水高排”的原则，汛期横堤闸是关闭的；只有在横堤以下农田需要灌溉时，横堤闸才开启。 目前整个流域已经形成上蓄（水库），中挡（河道、湖泊），下泄（湖泊调蓄、外江排水闸及抽排泵站）的框架。其中横堤以上有支流 付河，付河上有付河一、二库；横堤以下有支流鹞子湖，左支上有回龙一库，右支上有回龙二库；支流幸福港上有幸福水库。目前 5座水库均纳入相关国家建设计划。 外排的涵闸泵站，横堤以上有罗家沟闸和黄草湖泵站；横堤以下有白潭湖泵站、东湖泵站、土司港闸 ，这 3座泵站和 2座涵闸也都纳入相关国家建设计划。 长河流域三面临水，上有冯家墩闸与举水支流沙河，右有唐家渡泵站与长江相通，左右红旗坝闸（站）与巴水相通。 长河流域罗家沟横堤以下主要水利工程情况如下： （ 1）白潭湖泵站 白潭湖泵站位于长城堤桩号 193+100 处，现有装机 4 800计排水流量 32m3/s，建于 1965 年，是湖北省建成最早的中型排水泵站之一。属超期病老工程，其机电设备急需更新改造，水工建筑物老损严重。该工程于 2002 年已通 9 过更新改造初步设计， 2003 年开始进行更新改造施工，由于更新改造项目 资金每年拨付不多，进展较慢，目前只完成了一台机组机电设备改造，远不能满足排涝需要。 （ 2）土司港闸 土司港闸位于长孙堤桩号 1+443 处，单孔，孔口尺寸为 5m 5m，设计排水流量为 68m3/s，始建于 1963 年，目前正在进行更新改造后，改造后为 3 孔每孔净宽 计流量 s。 （ 3）东湖泵站 东湖泵站位于长城堤桩号 195+000 处，设计装机 4 台 1000计排水流量 40m3/s，为堤后式排水泵站，主要承担进入东西湖调蓄区的城区面积的内涝渍水，在满足排除城区内涝渍水的前提下，兼助农田排涝。该 工程已于 2001 年动工兴建， 2007年完工投入运用。白潭湖泵站和东湖泵站相距 行联合运用，由某区防汛指挥部统一调度。 （ 4）磨盘咀节制闸 磨盘咀节制闸位于东湖港入与长河处，其主要任务在汛期关闭实现东湖泵站与白谭湖泵站分区排水，在城区排涝标准达到 20 年一遇后开闸兼助白谭湖泵站排除农田涝水；在枯水期外江水位低时，开闸将东西湖调蓄区的涝渍水排入长河，经土司港闸自流排入长江。设计长河水流向东湖港工况流量为 40m3/s，东湖港流向长河工况流量为 30m3/s， 2 孔，孔口尺寸为 于东湖泵站的 配套工程， 2007年完工投入运用。 利规划及实施安排 （ 1） 1998 年 10 月由湖北省水利水电科学研究所，某市水利水电规划设计院共同完成湖北省某市城市防洪规划报告。 （ 2） 1999年 6月由湖 北省水利水电科学研究所 完成 湖北省长江中游城市防洪工程可行性研究报告（某市）， 2001 年 6 月由 湖 北省水利水电科学研究所完成 利用日本协力银行贷款湖北省长江中游城市防洪工程初步设计报告（某市） （ 3）目前已完成 回龙一、二库，幸福水库的除险加固初步设计，已列入病险库建设计划。 10 （ 4）目前东湖泵站已于 2007 年 新建完工投入使用，白潭湖泵站 2003 年开始进行更新改造，由于资金计划目前未完工。 （ 5）东湖泵站及磨盘咀节制闸于 2001 年动工兴建， 2007 年完建并投入运用。 （ 6） 2009年 6月湖北省水利水电科学研究院完成湖北省某市长河流域水利综合规划（送审稿），规划涉及的主要建设内容包括：疏挖衬砌长河干流及主要支流、河湖连通港及部分二级港，疏挖主要湖泊的底泥，加固长河两岸及部分湖泊堤防，连通港上闸站更新改造，控制污染总量，联通江河湖港，推进疫区水利血防综合治理工程建设。拟建工程经过的河道断面在整治河段范围内，故本次论证中的河道断面采用整治后的尺寸。 2 河道演变 河道演变是在水流与河床相互作用下，河道形态的变化，指近代冲积河道的演变发展。某区境内长河（其中三台河大桥上下游各 2长 20 世纪 70年代在自然河道的基础上裁弯取直后形成的内河，河面宽度一般为 40m，出口底部高程 游河堤堤面面宽 2程 坡比约 1： 河地属湖区平原，风速较小，水流及波浪等动力因素较弱，且长河属于自然河道的基础上裁弯取直后形成的内河，流量不大，河床变化不大，河段处于相 对稳定期。且桥位处河段上游未流经大、中城市，污染较轻，水化学成分作用不明显。 3 防洪评价 由于路口特大桥通过地区为白潭湖区，排水港道纵横，鱼池多，没有大的河流，只有 144#桥墩放置在排水支渠中， 165#桥墩放置在道路两边的排水沟中，另外 2#、 3#、 4#、 5#、 9# 11#、 13#、 14#、 17# 19#、 40#、 42# 46#、 50#、58# 62#、 99#、 114#、 115#、 130#、 139#、 172#、 175# 177#布置在鱼塘中，12# 13#跨越长河（此段俗称三台河）， 35# 37#座落在余家 潭湖汊，现已成为鱼塘， 120# 121#、 132# 133#座落在白潭湖湖汊，现已成为鱼塘。因此防洪评价中不考虑河道壅水、冲淤、河势及边坡稳定分析，仅分析长河设计洪水及洪水位。 11 文分析计算 计洪水标准 长河是巴水的支流，属于自然河道的基础上裁弯取直后形成的内河，流域内无完整的河道水文资料。 水利水电工程等级划分及洪水标准（ 堤防工程设计规范（ 以及湖北省某市城市防洪规划报告中要求完成防洪保护封闭圈（长城堤、 106国道、三台河以 下长河堤防形成封闭圈）的要求，三台河桥（桩号 12+下长河右岸取 50年一遇洪水标准，三台河桥以下左岸及三台河桥以上取 20年一遇洪水标准。 计洪水 计洪水计算方法 平原湖区的设计洪水一般按水量还原法和综合单位线计算，但长河流域内由于缺乏实测资料，本次计算设计洪水时，分别计算各汇流片设计洪水，平原区按平均排除法，排涝标准为十年一遇三日暴雨五日排至作物耐淹深度；丘陵区按瞬时单位线法进行汇流计算。 域内水库及主要支流设计洪水 （ 1）流域特性 结合各个水库 除险加固复核的结果以及利用 1： 10000 地形图量算的结果，各流域特性指标见表 表 流域特性表 序号 水库及支流名称 承雨面积 F(主河道长 L(主河道坡降 J( ) 丘陵区 1 回龙一库（左支） 3 2 回龙一库（右支） 9 3 回龙二库 幸福水库 鹞子湖左支（回龙一库以下） 12 续表 流域特性表 序号 水库及支流名称 承雨面积 F(主河道长 L(主河道坡降 J( ) 6 鹞子湖右支（回龙二库以下） 平原区 1 鹞子湖左支（回龙一库以下） 2 鹞子湖右支（回龙二库以下） 3 幸福港（幸福水库以下） 4 罗家沟横堤以下区间（不含水库 及区间支流） 其中 三台河桥以下右岸 （ 2）设计暴雨 水库流域内没有 雨量站和水文站，无实测的洪水观测资料，本次洪水复核拟采用湖北省暴雨统计参数图集（湖北省水文水资源局， 2008年）的统计参数作为流域设计洪水计算基础资料。计算得各历时相应频率的设计暴雨量计算成果见表 表 设计点雨量计算成果表 时段 点雨量均值 （ s/p P=5% 1小时 45 小时 85 4小时 130 计点雨量 H 点 （ 频率 P=5% 1小时 小时 4小时 于付河二库、回龙一库、回龙二库控制、鹞子湖左支的流域面积较小，不需考虑点面折减系数，可以直接把点雨量作为面雨量。 （ 3）净雨过程及设计雨型 设计净雨按扣除初损和稳损的方法推求，采用图表中的雨型作为设计雨型。 面雨量递减指数： 面面 611 / 面面 2462 / 13 11 n 12 n 面雨量： 当 61 t 时 111 nt 面面 当 246 t 时 22 1124 24 面面面雨量参数计算成果见表 表 面雨量参数成果表 参数 P=5% 1 2 据表 参数，计算得各分区控制断面的面雨量和净雨过程，24小时雨型按图表的暴雨雨型表排列。 表 各分区净雨过程表 单位： 段 (h) 设计净雨 P=5% 鹞子湖左支 鹞子湖右支 回龙一库 （左支） 回龙一库（右 支） 回龙二库 幸福水库 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 14 （ 4）瞬时单位线计算 根据长河流域特征参数及所在水文分区第 区 ，瞬时单位线参数采用下述公式计算： （ F30 （ F 30 n= (j5 ) n= (j 5 ) （丘区长形区域）； t R （山区扇形区域）； 111 面 （ 6 ） 22 1124 24 面 （24 ） 4/13/1当 0mm/ = 1 当 0mm/ = 2 1(50/ K=n 式中 F 流域面积， L 干流长度， m； J河道坡降 , 。 根据图表 计算的瞬时单位线参数见表 15 表 瞬时单位线参数 参数 各控制断面名称 P=5% 鹞子湖左支 鹞子湖右支 回龙一库（左支） 回龙一库（右支） 回龙二库 幸福 水库 tR(h) ip(mm/h) i 1 2 n k （ 5） 设计洪水过程线的推求 地表径流过程计算 根据前面的净雨过程及瞬时单位线参数，推算出相应的地表径流过程。 地下径流过程计算 由稳损产生的地下径流计算公式如下： ：( 00 : )( 式 中 T 地面径流底宽 (h)； 稳损历时 (h)； F 退水指数； 21.0 起涨流量 (m3/s)； 16 )12()12(0 m3/s)。 地下径流计算参数见表 设计洪水成果 将地面、地下径流过程线同时段叠加，即为设计洪水过程线。 表 地下径流参数 参 数 符号 各控制断面名称 P=5% 鹞子湖左支 鹞子湖右支 回龙一库（左支） 回龙一库（右支） 回龙 二库 幸福 水库 退水指数 稳损历时 (h) 9 19 19 19 19 19 地面径流底宽(h) T 38 35 29 31 28 30 起涨流量 (m3/s) 地下径流洪峰(m3/s) 表 由暴雨途径采用瞬时单位线计算的设计洪水成果表 特征值 各控制断 P=5% 鹞子湖左支 鹞子湖右支 回龙一库 回龙二库 幸福水库 洪峰流量 （ m3/s） 水总量 （万 游水库的下泄流量计算 罗家沟横堤以下三座水库的溢洪道均为开敞式溢洪道，库水位超过堰顶高程时开始 自由溢洪。 （ 1）水位库容、水位泄量关系 17 各个水库的水位库容、水位泄量关系均摘自各个水库除险加固的初步设计资料，见表 表 表 水位库容关系 回龙一库 回龙二库 幸福水库 水位（ m） 库容 （万 水位（ m） 库容 （万 水位（ m） 库容 （万 5 16 42 877 204 904 600 705 820 866 945 1050 1131 290 表 水位泄量关系 回龙一库 回龙二库 幸福水库 水位（ m） 泄量（ m3/s） 水位（ m） 泄量（ m3/s） 水位（ m） 泄量（ m3/s） 18 （ 2）水库调节计算成果 按拟定的防洪调度方式和起调水位，对不同频率的设计洪水进行调洪演算，汇总成果见表 表 调洪演算成果 参数 回龙 一库 回龙 二库 幸福水库 P=5% P=5% P=5% 设计洪峰流量 大下泄流量 涝模数计算 （ 1）设计排涝标准 根据灌溉与排水工程设计规范 （ 0288中的规定，设计排涝标准为十年一遇三日暴雨五日排至作物耐淹深度。 （ 2）计算排区 根据某市城市总体规划（ 2008 2020），规划水平年（ 2020年）东湖街道办事处、 南湖街道办事处等大部分土地将被开发成城区，唐家渡区及路口镇部分土地被开发成城区，陶店乡、堵城镇镇域范围有所扩大，将形成两个中心镇；与此同时，城郊、镇郊的土地利用将有很大改变，集中体现以种植经济作物为主，尤其蔬菜、瓜果等。所以根据规划水平年的土地利用情况、作物种植情况复核排涝区的排涝模数。 遵循“高水高排”原则，长河流域被罗家沟横堤一分为二，汛期一般情况下横堤闸是关闭的，所以在复核排涝模数时也分上下两片，横堤以上为黄草湖区，横堤以下为白潭湖区。本次计算范围为白潭湖区。 （ 3）白潭湖区基本情况 白潭湖排区总排涝 面积 龙一、二库及幸福水库），水田面积 面面积 地和非耕地面积 白潭湖区的湖泊主要有白潭湖、蔡家湖、余家湖、遗爱湖等。水位容积曲线见表 19 白潭湖区的调蓄水位为：最高调蓄水位为 低调蓄水位为 其调蓄容量为 外对排涝区的沟渠塘堰等的调蓄水量进行统计分析，深沟大渠调蓄水量以 2万 m3/ 白潭湖泵站排涝区内有中型水库（回龙一库 ），小型水库（回龙二库和幸福水库）。水库溢洪道均为自由溢流方式，溢洪道堰顶高程与正常蓄水位平齐。由于三水库仅有滞洪库容，汛期逢十年一遇暴雨，将有部分洪水下泄，通过排涝区由泵站提排入江，所以泵站规模要考虑水库调蓄后的下泄水量。根据水库实际运行情况，并从理论上进行验证，同期 5天下泄水量为 V = 表 白潭湖湖区水位面积容积表 水位 (m) 面积 (亩 ) 容积 (万 3069 95 8947 445 15984 1285 20668 2564 25959 4092 30268 5987 30560 6029 （ 4）排涝模数计算 产水量计算 十年一遇三日设计暴雨量为 田最大允许蓄水深度为 40涝区产流量为： . 0 0 121 式中 W 排涝面积上的产水量（ F 排涝区内水田面积（ ; F 排涝区 内旱地及非耕地面积（ F 排涝区内水面面积（ P 设计面暴雨量（ 1C 水田和水面的径流系数； 20 2C 旱地区非耕地的径流系数； h 水田的最大允许蓄水