大桥防洪评价

1 国水电设证乙级 SY 国水电勘证乙级 KY 工咨乙证第号 湖南省湖南省 芷江县芷江县 舞水大桥防洪评价报告 怀化市水利电力勘测设计研究院 二 七年六月十日 2 院 长 肖湘纯 总工程师 邹明强 项目负责人 彭知任 设计人员 彭知任 彭国良 王少波 3 目 录 前 言 1 概述 1 1 项目背景 1 2 评价依据 1 3 技术路线及工作内容 2 基本情况 2 1 建设项目概况 2 2 河道基本概况 2 3 现有水利工程及其它设施情况 2 4 水利规划及实施安排 3 河道演变 3 1 河道历史演变概况 3 2 河道近期演变分析 3 3 河道演变趋势分析 4 防洪评价计算 4 1 水文分析计算 4 2 壅水分析计算 4 3 河势影响分析计算 4 5 防洪综合评价 5 1 工程与现有水利规划的关系及影响分析 5 2 工程与现有防洪标准有关技术要求和管理要求的适应性分析 5 3 工程对行洪安全的影响分析 5 4 工程对河势稳定的影响分析 5 5 工程对现有堤防 护岸及其他水利工程设施的影响分析 5 6 工程对防汛抢险的影响分析 5 7 工程对水质的影响分析 5 8 工程对第三人合法水事权益的影响分析 6 工程影响防洪措施与工程量估算 6 1 法律法规依据 6 2 防治措施 6 3 防治措施的工程量 7 结论与建议 7 1 结论 7 2 建议 5 附 图 附图 1 沅水流域水系图 附图 2 舞水干流 湖南境内 水利水电工程位置示意图 附图 3 芷江县城舞水大桥地理位置示意图 附图 4 芷江县城市防洪工程总体布置示意图 附图 5 芷江县城舞水大桥河段示意图 附图 6 芷江县城舞水大桥桥位平面图 附图 7 芷江县城舞水大桥桥型布置图 附图 8 芷江县城舞水大桥立面及河道断面示意图 附图 9 芷江水文站河道横断面图 附图 10 龙津桥河道横断面图 附图 11 老渡口河道横断面图 附图 12 七里桥电站坝址下游河道横断面图 6 1 概述概述 1 1 项目背景项目背景 芷江县城舞水大桥位于湖南省芷江县北部 芷江宾馆及县政府 一 建预制场 处 为连接河东老城区与河西桃花溪 跨越舞水河的桥梁工 程 全长 287 5m 桥面宽 22m 芷江县地处湖南省西部 距交通枢纽城市 湘黔铁路 枝柳铁路 怀渝铁路的交汇点 怀化市仅 37km 320 国道 湘黔铁路 上瑞高速 公路依县城而过 横贯县境东西 芷江机场的开通 把芷江同省会城市 长沙及广州 深圳等沿海发达城市直接相连 随着怀化市 五省周边中 心城市 的辐射带动 芷江县 围怀兴芷 一个中心目标 加速四个 推进 加大四个力度 经济发展战略的实施 省级历史文化名城的申报 成功 两年一度的 芷江 国际和平文化节 的成功召开 受降历史文 化名城旅游品牌的不断发展提升 芷江城市化进程加快 芷江机场的通 航 旅游观光投资的人将络绎不绝 随着经济的加速发展和城市人口短 期内快速增长 原有的交通基础设施严重滞后 既不能满足快速增长的 城市人口生产 生活 旅游 休闲的要求 也远远跟不上日益优化的政 策投资环境的需要 严重阻碍着城市的发展 根据县政府提出的 打造 江南名镇 构建和谐芷江 和 升东扩西 的发展思路 舞水大桥作为 县城路网骨架 五纵四横 的主要干道之一 是扩西工程的第一站 它 的建成将极大地提高河西城市建设的进程 为芷江镇提质扩容夯实基础 必将推动芷江新一轮经济的腾飞 7 2006 年 5 月 怀化市公路勘察设计芷江县交通局的委托 承担了芷 江县城舞水大桥的工程地质勘察和一阶段施工图设计工作 于 2006 年 5 月 29 30 日组织人员进场进行野外勘察 并从芷江县水利局 芷江县建 设局等机关单位收集有关资料 岩土工程勘察人员于 2006 年 6 月 1 日进 入勘察现场进行勘察工作 历时 41 天 于 7 月 10 日完成勘察任务 外 业期间 共完成工程地质钻孔 12 个 累积进尺 365m 取岩样 8 组 水 们 2 组 2006 年 8 月编制完成了 芷江县城舞水大桥工程地质勘察报告 和 芷江县城舞水大桥施工图设计 中华人民共和国水法 第四章三十八条规定 在河道管理范围 内建设桥梁 码头和其他拦河 跨河 临河建筑物 构筑物 铺设跨河 管道 电缆 应当符合国家规定报经的防洪标准和其他有关技术要求 工程建设方案应当依照防洪法的有关规定报经有关水行政主管部门审查 同意 中华人民共和国防洪法 第三章二十七条也有类似规定 并且 中华人民共和国河道管理条例 第二章十一条规定 修建开发水利 防治水害 整治河道各类工程和跨河 穿河 穿堤 临时的桥梁 码头 道路 渡口 管道 缆线等建筑物及设施 建设单位必须按照河道管理 权限 将工程建设方案报送河道主管机关审查同意后 方可按照基本建 设程序覆行审批手续 受湖南省芷江县水利局委托 我院承担了芷江县 城舞水大桥防洪评价工作 本报告对芷江县城舞水大桥设计方案进行洪 水流流态 河势影响分析工作 为交通部门和河道管理单位和水利行政 主管部门提供科学可靠的审批依据 8 1 2 评价依据评价依据 1 2 1 法律法规和政策依据 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 湖南省实施办法 湖南省实施办法 2004 年 5 月 31 日 1 2 2 防洪评价技术标准依据 中华人民共和国国家标准 防洪标准 GB50201 94 水利工程水利计算规范 SL104 95 水利水电工程设计洪水计算规范 SL44 93 中华人民共和国国家标准 水位观测标准 中华人民共和国行业标准 河流流通量测验规范 SL58 93 水力计算手册 水利部 2004 年 7 月颁布的 河道管理范围内建设项目防洪评价报 告编制导则 试行 办建管 2004 109 号 1 2 3 有关规划 设计文件 舞水流域规划报告 1998 9 芷江县城防洪工程可行性研究报告 及其批复意见 湖南省芷江县七里桥水利水电工程防洪评价报告 及其批复意 见 芷江县舞水大桥工程可行性研究报告 及其批复意见 芷江县舞水大桥工程地质勘察报告 芷江县舞水大桥施工图设计 1 2 4 设计合同 2006 年 8 月我院与芷江县水利局签定的 技术服务合同 1 3 技术路线及工作内容 本评价报告以芷江县舞水大桥工程可行性研究报告 地质勘察报告 和施工图设计 舞水流域规划报告 芷江县城防洪工程可行性研究报告 七里桥水利水电工程防洪评价报告为依据 对舞水大桥建设可能对桥位 上下游河段行洪的影响分析 包括壅水分析 对下游河槽及芷江城市防 洪工程的影响等 主要工作内容包括 桥梁建设对河势的影响 对河道行洪的影响 对上下游河床及防洪堤的影响 对芷江城市防洪工程的影响 对芷江水 文站的影响等 2 基本情况基本情况 2 1 建设项目概况建设项目概况 芷江县城现有一条国道 320 通过 由于历史原因 基本上采取了以 线带点的布局 交通网络布局不合理 公路等级较低 路况差 且由于 10 受舞水之阻西部与县城不能形成完整的交通运输网络 随着城市规模的 日益发展壮大 以及国道 省道交通量的增加 过境车辆与城市交通混 杂堵塞严重 制约了交通运输能力和县区经济的发展 同时 随着芷江 机场的建设 320 国道芷江区域的交通瓶颈更加明显 本项目的实施 将 有效地优化区域路网结构和布局 改善区域交通条件 消除国省道芷江 县城区的交通瓶颈 保证国产畅通 缓解城区交通压力 有效推动芷江 县及邻近县市的经济往来 促进区域经济的发展 对芷江县的城市发展 具有十分重要的意义 芷江县城舞水大桥桥位平面图见附图 3 2 2 河道基本情况河道基本情况 2 2 1 流域概况 沅江 沅江是我省四大水系之一 地处湖南西部 有南 北二源 南源龙头江发源于贵州云雾山 北源重安江发源于贵州麻江县 沅江沿 途接纳渠水 舞水 巫水 辰水 溆水 酉水等支流 最后在常德的德 山注入洞庭湖 省境外面积占流域面积的 42 7 流域四周有高原山地环绕 由于抵制和地貌条件的影响 流域南北 较长 东西较窄 大体呈西南斜向东北的矩形 干流蜿蜒于高原山地之 间 河网发育 支流较多 省内 5km 以上的支流 1491 条 沅江及其主要 支流特征见表 2 2 1 1 沅水流域水系图见附图 1 舞水 舞水是沅江上游的一级支流 舞水流域仅次于湘西 黔东地 区 地处北纬 26 51 27 40 东经 107 30 110 10 之间 11 舞水发源于贵州省瓮安县境内 自西南向东流经瓮安 黄平 施秉 镇 远 玉屏 于新晃县进入湖南省境内 经芷江 怀化 鸭嘴岩 中方 牌楼 桐木等城镇 于黔城汇入沅水 全流域面积 10334km2 沅江及其主要支流特征沅江及其主要支流特征 表 2 2 1 1 河流名称发源地河口地点 河长 km 流域面 积 km2 平均比 降 沅江贵州省都匀县云雾崇山峻岭鸡冠岭常德市德山1033891630 594 舞水贵州福泉罗柳塘洪江市黔城444103340 966 辰水贵州铜仁梵净山辰溪县小路口29475601 89 武水花垣县老人山泸溪县泸溪14535742 14 酉水湖北宣恩酉源山沅陵县张飞庙477185301 05 深溪张家界市梳垭坪阮陵县深溪口843983 57 珠红溪沅陵县堡子界沅陵县珠溪串口776252 54 洞庭溪慈利县垭上沅陵县洞庭溪667144 16 大伏溪慈利县五里垭桃源县大伏溪835982 98 左 岸 支 流 白洋溪慈利县黄家棚桃源县蒋家嘴10517190 838 渠水贵州黎平地转坡洪江市托口镇28567720 919 巫水广西北石坳洪江市洪江区24442051 81 公溪绥宁县张家冲会同县唐冲644887 35 溆水溆浦县架枕田溆浦县大七里桥14332900 191 兰溪沅陵县羊皮帽沅陵县兰溪口685963 58 怡溪桃源县芦茅山桃源县怡溪口918743 12 右 岸 支 流 夷望溪桃源县胡家岭桃源县怡望溪口947322 01 其中湖南境内 3992km2 河流全长 444km 主干流全长 406km 干 流平均坡降 0 966 舞水在镇远以上沿河两侧多系高山峡谷 两岸高山 在海拔 1000m 以上 山坡陡峻 且夹有陡壁悬岩 河槽滩多水急 坡度 较陡 此段为舞水上游 镇远至芷江 河道平均坡降为 1 12 此段河 谷稍宽 坡度较缓 两岸山势渐低 且农田分布 系舞水之中游河段 芷江以下 河道平均坡降为 0 6 河谷开阔 河床坡度平缓 沿河两岸 12 是芷怀平原 为舞水下游 芷江县城位于舞水中下游 2 2 2 气象 芷江县城舞水大桥位于湖南省西部芷江县城 属副热还季风气候区 春夏暴雨多系冷空气活动气流辐合地形抬升的综合作用所造成 常发生 局部地区性的暴雨和笼罩面积大 持续时间长的暴雨 盛夏因热力对流 也常造成阵性暴雨 夏秋季之间偶有台风雨 秋季由于冷空气南下也能 造成强烈暴雨 根据芷江气象站 1961 2004 年气象实测资料统计 多年平均气温 16 5 极端最高气温 39 1 1971 年 7 月 27 日 极端最低气温 11 5 1977 年 1 月 30 日 多年平均相对湿度 80 最小相对湿度 13 1966 年 9 月 24 日 多年平均风速 1 6m s 最大风速 19 3m s 1986 年 7 月 31 日 风向 WNW 汛期 4 9 月 最大风速多年平均值 12 8m s 芷江站气象要素各月分布情况见表 2 2 2 1 芷江站气象要素各月分布情况表芷江站气象要素各月分布情况表 表 2 2 2 1 气象要素1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年 气温 4 86 310 516 421 124 527 327 023 117 512 27 116 5 降水 mm 40 650 177 5161 2206 1202 2130 3115 566 5102 366 434 61253 3 日照 h 57 649 867 496 9127 9150 6242 4236 5172 1123 198 176 11498 6 芷江水文站多年平均水温 18 2 历年最高水温 34 5 1964 年 7 月 26 日 历年最低水温 2 1 1977 年 1 月 30 日 2 2 3 河段情况 13 2 2 4 工程地质 2 2 4 1 区域地质条件 2 2 4 2 桥址区地质条件 2 2 5 水文地质 2 3 现有水利工程及其它设施情况现有水利工程及其它设施情况 2 4 水利规划及实施安排水利规划及实施安排 2 4 1 水库工程概况 2 4 2 堤防及河道治理工程 根据设计布置 芷江县城舞水大桥位于县城河东 河西防洪保护圈 内 详见附图 3 芷江县城舞水大桥地理位置图和附图 5 河段示意图 3 河道演变河道演变 3 1 河道历史演变概况河道历史演变概况 芷江县城舞水大桥位于舞水流域中下游 桥址处于芷江城关上端 芷江县城内 为复式河床断面 县城参上河道狭窄 为 U 型河谷 从 近期河道情况来看 县城以上河段变化主要在 1994 2000 年 由于蟒塘 溪电站修建 现两岸均为公路边坡 以岩土混合边坡为主 植被较为茂 盛 边坡基本稳定 芷江县城舞水大桥位于芷江水文站以下 1 75km 处 总体来看 桥址上下游河段除县城区河床变化相对大外 其余河段 变化较小 桥址上下游及库区两岸河床相对较为稳定 3 2 河道近期演变分析河道近期演变分析 14 3 3 河道演变趋势分析河道演变趋势分析 4 防洪评价计算防洪评价计算 4 1 水文分析计算水文分析计算 4 1 1 水文测站情况 舞水流域自 1940 年起 先后设有旧州 皂角屯 大菜园 镇远 车 边 玉屏 茅坪 禾滩 新晃 芷江 怀化 黄潭桥十二个水文水位站 其中新晃 芷江两站观测年限长 自 1940 年起就有断续的水位流量资料 流域境内设雨量站共 25 处 最早设置是芷江站 时间为 1935 年 7 月 其它大多为 50 60 年代设置 一直观测至今 下面仅介绍与本工程有关 的芷江水文站的水文测验和资料整编情况 4 1 2 洪水 4 1 2 1 暴雨洪水特性 舞水属副热带季风气候区 流域洪水主要是由暴雨形成 具有山区 性河流陡涨陡落的特点 大暴雨洪水的主要天气系统高空是低涡沿切变 线转移 地面呈冷锋或静止锋 舞水流域 4 9 月份为汛期 根据芷江水文站 1951 2004 年实测资 料分析洪水一般发生在 4 9 月 以 5 7 月出现机会最多 统计其年最 大洪水各月发生机率见表 4 1 2 1 芷江站年最大洪水各月发生机率统计表芷江站年最大洪水各月发生机率统计表 表 4 1 2 1 月份345678910合计 出现次数1113181251253 出现机率 1 91 924 53422 69 41 93 8100 15 从表中可见 洪水主要发生在 5 7 月 出现机率为 81 1 其中 6 月份最多为 34 与暴雨发生机率不上现 个别年份最大洪水发生在 3 月或 10 月 分析芷江站 54 年资料知芷江站洪水单峰多于复峰 一次洪 水过程为 2 5 天 4 1 2 2 历史洪水计算 芷江站汇编成果是借用 1960 年实测水位 流量关系曲线采用 Q 法 和 Z A Z V 关系法进行高水延长 推求各历史洪水年份的洪峰流量 成果见表 4 1 2 2 芷江站历史洪水成果表芷江站历史洪水成果表 表 4 1 2 2 年 份水位 冻结 流量 m3 s 可靠程度 1864 1924251 706570较可靠 1934251 496260较可靠 4 1 2 3 设计洪水计算 芷江站流量实测系列为 1940 1948 1951 2004 年 其中 1940 1948 年系解放前伪水文总站观测 因受战争动乱环境的影响 其 测验精度及资料的可靠性有一定的问题 因此 本次频率分析没有采用 1940 1948 年资料 参照以往对于实测洪水系列长短不同分析成果 本 次采用实测系列为 1951 2004 年 采用 1924 1934 1951 2004 年洪峰系列 将 1995 1996 2004 年抽出作特大处理 经验频率按式计算 1 N M PM 16 式中 M 历史洪水序号 N 历史洪水重现期 取 N 81 年 PM 序号为 M 的历史洪水频率 实测系列经验频率按式计算 1 n m Pm 式中 m 实测系列序号 n 实测洪水系列长度 取 n 54 年 Pm 实测系列序号为 m 的经验频率 另外 我院在芷江城市洪水文计算中 对芷江水文站设计洪水进行 计算 采用 1924 年 1934 年 1951 1998 年洪峰系列 将 1995 1996 年抽出作特大值处理 其成果与本次相差不大 成果见表 4 1 2 3 芷江水文站天然设计洪水成果表芷江水文站天然设计洪水成果表 表 4 1 2 3 单位 Qm m3 s W 亿 m3 统计参数频率 计 算 时 间 项 目 均值CVCS CV0 10 20 5123 335102050 Qm27700 543 5113501040090908070707063305750473037102340 W241 8860 593 08 247 436 485 765 054 514 093 362 611 58 本 次 W723 7760 573 015 6614 3712 5511 199 858 838 026 625 193 19 Qm26900 563 5115001050091308090706063005700465036202240 W241 8930 603 08 307 586 615 875 134 584 143 392 621 58 芷 江 城 市 防 洪 W723 7980 573 015 714 412 611 390918 888 076 665 223 21 从表中可见两次成果相差较小 为保持成果的一致性 本次仍采用 芷江城市防洪成果作为本次芷江站天然设计洪水成果 设计洪水过程线 以芷江水文站 1955 年实测最大洪水过程作为典型 按上表设计洪水成果 用峰量同频率控制缩放推求 17 4 1 2 4 各阶段设计成果比较 长勘院早在 1965 年进行罗家寨初设时 就对舞水干流有关测站设计 洪水进行了全面分析 省水电设计院 1970 年蟒塘溪初设 1990 年蟒塘溪 可行性研究 1992 年蟒塘溪初设 1999 年省水电设计院长江流域规划 以上各阶段均作了芷江水文站设计洪水 特别是 1992 年蟒塘溪初设阶段 对芷江水文站设计洪水作了较详细的论证 用多种方法进行了比较计算 各阶段成果见表 4 1 2 4 芷江水文站各设计阶段成果比较表芷江水文站各设计阶段成果比较表 表 4 1 2 4 统计参数各频率设计值实测系列 计算阶段项目 均值CVCS CVP 0 1 P 0 2 P 1 P 2 Qm26900 563 51150010500809070601951 2001 W241 8930 603 08 307 575 865 12 本次采用成果 芷江县城防洪可 研 W723 7980 573 015 714 411 39 89 省水电设计院 2001 年杨公庙特大桥行 洪评价 Qm26900 563 51150010600809070601951 1998 省水电设计院 1999 年 长流规 Qm26900 563 51150010600809070601951 1998 Qm25000 543 5107009780753065501951 1991 W241 770 523 06 926 375 034 44 省水电设计院 1992 年蟒塘溪初设 W723 560 563 013 412 39 798 69 省水电设计院 1990 年蟒塘溪可研 Qm25000 563 5107009780753065501951 1998 1970 年蟒塘溪初设Qm27800 563 51190010900836072801951 1970 1965 年原长勘院罗 家寨初设 Qm27500 582 2122001110082307400 1940 1948 1951 1964 18 从表 4 1 2 4 成果看 本次采用成果比 1990 1992 年蟒塘溪可研及 初设成果大 尤其 W24 W72小时洪量 主要是实测系列增长了 1992 2001 年资料 而这 10 年中的 1995 1996 年连续出现了芷江站建 站以来的特大洪水 其中 1995 年出现与 1924 年相当的特大洪水 并使 原排位第二的 1934 年洪水移位至第三位 故设计洪水明显增大 这种增 大是合理的 也是必然的 1970 年省水电设计院作蟒塘溪初设采用系列 为 1951 1970 年共 20 年系列 因资料系列太短 致使历史洪水重现期 偏小 历史洪水点据在频率曲线上偏右 从而使定线成果偏大 趋合理 定位 适线成果必然要偏小直至合理 故 1970 年成果是肯定偏大的 由 此可见本次采用成果因实测系列较长 51 年 且加入了 1995 1996 年 特大洪水 适线成果更为合理 4 1 2 5 桥位设计洪水位 因舞水大桥处于七里桥水电站的库区 其各频率洪水位由电站回水 控制 根据 芷江县七里桥水利水电工程防洪评价报告 七里桥水电站 的回水成果见表 4 1 2 5 在此回水成果中 已经考虑下游龙津风雨桥 G209 国道桥梁和高速公路桥梁的阻水影响 本次不再作影响分析 舞水大桥各频率洪水位按回水成果中芷江宾馆处洪水位取用 19 七里桥电站库区回水成果表七里桥电站库区回水成果表 表 4 1 2 5 P 50 P 20 P 10 P 5 P 2 P 1 地名累距深泓点 天然建库天然建库天然建库天然建库天然建库天然建库 CS1下坝址0236 29241 22244 00242 82244 00243 92244 08244 80245 00246 09246 33247 13247 41 CS2上坝址190235 05241 38244 04242 95244 10244 04244 22244 91245 12246 18246 42247 13247 41 CS3蒋家垄760235 66241 85244 19243 38244 40244 44244 64245 30245 53246 53246 76247 48247 74 CS4粮食仓库1160234 38242 17244 30243 68244 62244 74244 95245 60245 84246 83247 06247 77248 00 CS5毛家垄1730235 59242 51244 46244 02244 99245 15245 40245 96246 22247 14247 38248 07248 29 CS6向家台2260237 12242 85244 63244 34245 34245 51245 81246 28246 57247 44247 69248 33248 55 CS7下菜园2820237 33243 33244 85244 76245 66245 87246 17246 62246 91247 83248 07248 68248 88 CS8 龙津 风雨桥 3570237 01243 95245 14245 34246 06246 39246 63247 11247 34248 32248 51249 25249 38 CS9 芷江宾 舞水 大桥 4220237 31244 41245 39245 80246 39246 81247 00247 56247 74248 72248 86249 68249 75 CS10郭家祠堂4950239 72245 00245 76246 36246 85247 32247 48248 05248 22249 13249 25250 03250 10 CS11民族中学5390239 36245 40246 00246 73247 16247 66247 79248 35248 50249 37249 49250 24250 31 CS12铁路大桥5710240 55245 72246 22247 03247 40247 93248 05248 60248 74249 64249 74250 47250 53 CS13水文站5970238 84245 94246 39247 26247 60248 15248 26248 84248 98249 90249 99250 70250 76 CS14自来水厂6520236 85246 26246 65247 61247 91248 51248 61249 26249 366250 35250 44251 19251 24 CS15 桃花溪 林场 6870236 70246 47246 82247 83248 10248 74248 84249 51249 63250 63250 71251 49251 54 20 CS16窑湾塘7290232 72246 58246 91247 95248 21248 88248 97249 65249 77250 79250 87251 68251 72 CS17围子边7560237 44246 64246 97248 03248 28248 97249 06249 75249 87250 90250 98251 80251 85 CS18县苗圃园8050239 60246 97247 26248 37248 60249 34249 42250 12250 23251 27251 34252 21252 25 CS19会龙桥8470238 87247 36247 60248 76248 95246 69249 76250 46250 55251 99251 65252 52252 56 CS20沙田冲8950240 72247 72247 8324914249 30250 08250 13250 83250 91251 93251 98252 85252 88 CS21坡背9600241 37248 24248 39249 64249 76250 59250 63251 34251 40252 43252 47253 37253 40 CS22 蟒塘溪 大坝下 10040235 50248 53248 64249 93245 03250 88250 91251 65251 69252 75252 78253 72253 73 4 2 壅水分析计算壅水分析计算 4 2 1 工程阻水要素分析 芷江县城舞水大桥处河道有不同程度大小的滩地 台地 滩地或种 植树木或为农田菜地 预制场 大洪水时有不同程度的漫滩 左岸有一 预制场 宽 18m 高程约为 244 5m 二年一遇洪水 245 39m 即已漫滩 右岸台地高程约为 248m 二十年一遇洪水 247 74m 不漫滩 五十年 一遇洪水 248 86m 漫滩严重 根据怀化市公路勘察设计院提供的桥型布置图 桥位平面图 实测 断面图 并结合实地勘察及断面上下游地形情况 确定建桥前后实际过 水面积及水面宽 成果见表 4 2 1 1 舞水大桥桥墩阻不要素表舞水大桥桥墩阻不要素表 表 4 2 1 1 现状 水位 m 面积 m2 河宽 m 桥墩阻水 面积 m2 桥墩阻水 宽度 m 建桥后河道 面积 m2 桥墩占有面 积比例 桥墩占有宽 度比例 245 39139526358 39 61336 74 183 65 246 391695264 267 99 61591 14 093 63 247 001821265 173 89 61747 24 053 62 247 742018266 180 99 61937 14 013 61 21 248 862319270 592 79 62226 34 003 55 249 752441274 1101 39 62339 14 153 50 4 2 2 各断面水位壅高计算 阻水建筑物的水位壅高计算公式都源于水力学的能量守恒原理 但 由于各种建筑的特性和河道洒床水文水力特性的差异 在计算水位壅高 值时 不同的科研单位及学者对原计算式采取了不同的技术处理 其目 的是推算工程阻水引起的水位壅高变化和壅水长度 目前采用的方法主 要有水面曲线法和经验公式法 本次采用水面曲线法和两种经验公式法 湖南省常用经验公式 推求桥墩的阻水影响 4 2 2 1 水面曲线法 天然河道兴建阻水建筑物后 除引起行洪断面面积的减小外 还会 由于阻水建筑物造成水流边界形状的突然改变 使边界层发生离体并产 生漩涡 消耗机械能 其水面曲线基本方程为 e h g VV K SQ g aV Z g aV Z 2 22 22 2 2 22 上下下 下 上 上 式中 Z上 Z下 上 下断面水位 V上 V下 上 下断面流速 m s Q 河段流量 m s s 上 下断面间距 m 动能校正系数 取 1 1 河段平均流量模数 取K 2 1 22 2 下上 KKK 河段平均局部水头损失系数 22 g 重力加速度 另 3 2 1 上上上 RA n K 3 2 1 下下下 RA n K n 河段糙率 A 过水面积 m2 R 水力半径 m 工程阻水造成的局部水头损失 e h 工程阻水造成的局部水头损失 根据经验公式估算 用汉德逊 F e h M Henderson 公式 g V he 2 2 下 式中 与桥墩形状有关的系数 因本桥址是圆端墩 取 0 18 4 2 2 2 经验公式 1 用公式一计算 2 2 2 2Zh h b B g av Z 式中 动能校正系数 取 1 1 过水断面收缩系数 取 0 90 B 无桥墩时水面宽 V 建桥前断面平均流速 H 建桥前断面平均水深 Z 最大壅水高度 23 b 建桥后过水断面总宽 2 用公式二计算 铁科院曹瑞章公式 2 22 omm VV g k Z 式中 Vm 桥下平均流速 Vm Qp Aj Qp 设计流量 Aj 桥下净过水面积 天然状态下平均流速 om V omomom AQV Qom 天然状态下通过的设计流量 Aom 桥下过水面积 k 壅水系数 g 重力加速度 1 2 om m V V k 上述 3 种方法的计算成果见表 4 2 2 1 各方法计算桥墩阻水壅高值比较表各方法计算桥墩阻水壅高值比较表 表 4 2 2 1 各方法计算的壅高值 频率 水位 m 公式一公式二水面曲线法 50245 390 0510 0730 045 20246 390 0870 1210 082 10247 000 1160 1620 105 5247 740 1500 1970 130 2248 860 1720 2280 161 1249 750 2210 2770 192 从计算成果来看 以上几种方法中以水面曲线法计算值最小 以公 24 式二成果最大 水面曲线法的计算值与经验系数的取值有较大关系 系 数的取值对成果影响较大 且全断面平均流速代表性不强 其计算值往 往偏小 但公式一主要考虑了建桥前后过水断面宽度变化 而没有考虑 建桥后对天然河道过水断面减少的影响 有一定的局限性 公式二为桥 梁壅水计算公式 考虑了建桥后对天然河道过水面积变化影响 并考虑 了建桥后断面流速增加对河床的冲刷影响 其考虑因素较公式一相对全 面 因此 本河段桥梁阻水壅高值采用公式二的计算成果 4 2 3 壅水范围 4 2 3 1 壅水长度计算 壅水长度公式为 Z S L 2 式中 L 桥前壅水长度 m Z 桥前最大壅水高度 m S 水面比降 各河段属山区性河流 因县城河段位于七里桥水电站的库区 故本 河段洪水期水面坡降与电站回水线坡降一致 查七里桥水电站回水成果 可知 本河段洪水时水面坡降在 0 505 0 664 之间 因而计算的壅水长 度较小 成果见表 4 2 3 1 桥位壅水长度计算表桥位壅水长度计算表 表 4 2 3 1 频率 天然水位 m 壅高值 m 水面坡降 壅水长度 m 50245 390 0730 505287 25 20246 390 1210 626381 10247 000 1620 664490 5247 740 1970 654606 2248 860 2280 575787 1249 750 2770 5371024 4 2 4 壅高水面线计算 壅高水面线计算公式为 2 2 4 X Z S ZY 式中 S 天然 回水 水面坡降 Z 最大壅水高度 m X 距桥位里程 m Y 相应里程的壅高值 m 建桥后壅高水面线成果见表 4 2 4 1 大桥壅高水面线成果表大桥壅高水面线成果表 表 4 2 4 1 P 50 P 20 P 10 P 5 P 2 P 1 距桥位里 程 m 现状 水位 m 壅高 水位 m 现状 水位 m 壅高 水位 m 现状 水位 m 壅高 水位 m 现状 水位 m 壅高 水位 m 现状 水位 m 壅高 水位 m 现状 水位 m 壅高 水位 m 0 桥址 245 39245 46246 39246 51247 00247 16247 74247 94248 86249 09249 75250 03 100245 44245 53246 45246 54247 07247 19247 81247 97248 92249 12249 80250 06 200245 49245 50246 52246 57247 13247 23247 87248 01248 98249 15249 85250 08 300245 54245 54246 58246 60247 20247 26247 94248 04249 03249 18249 90250 11 400245 59245 59246 64246 64247 26247 29248 00248 07249 09249 21249 95250 14 500245 64245 64246 71246 71247 33247 33248 07248 10249 15249 23250 00250 16 600245 69245 69246 77246 77247 39247 39248 13248 13249 21249 26250 05250 19 700245 74245 74246 83246 83247 46247 46248 20248 20249 26249 29250 10250 22 800245 79245 79246 90246 90247 53247 53248 26248 26249 32249 32250 15250 24 900245 84245 84246 96246 96247 59247 59248 32248 32249 38249 38250 20250 27 1000245 89245 89247 02247 02247 66247 66248 39248 39249 44249 44250 25250 30 26 1100245 95245 95247 11247 11247 74247 74248 46248 46249 49249 49250 30250 33 4 3 河势影响分析计算河势影响分析计算 舞水经上游册区性河流演变为一般山丘性河流 水流坡降减小 流 速变缓 河道展宽 尤其是舞水自贵州进入湖南后 河谷开阔 坡度平 缓 舞水大桥位于舞水流域中下游芷江县城内 七里桥水电站库区 桥 位处河道较开阔 水流自西向东流 河段较顺直 河床断面较平整 河 道断面主河槽宽约为 260m 河床为砂卵石 局部基岩出露 两岸为台地 河床高程约为 237 92 244 69m 左岸滩地高程约为 244 5m 右岸高程较 高 约为 248m 工程修建后 由于桥墩的布置占了河道泄洪断面 减少了过水面积 使得桥址下游流速有所增大 流速变幅为 4 35 6 78 详见表 5 4 2 1 桥址处河床为砂卵石层 层厚 0 10m 平均厚度为 4m 其成份以 砾石 卵石及漂石为主 另有少量的粘土 砂层 地质条件良好 洪水 对下游河床的冲刷影响不大 总之 由于桥墩阻水对河势的影响主要体现在局部河段 其影响范 围有限 对整个河段河势的影响并不大 5 防洪综合评价防洪综合评价 5 1 工程与现有水利规划的关系及影响分析工程与现有水利规划的关系及影响分析 芷江县城舞水大桥位于舞水中下游河段 上距蟒塘溪电站 已建 5 82km 下距七里桥水电站 在建 4 22km 根据工程壅水的影响范围 大小 因本桥梁处于七里桥电站的库区 同时其壅水长度最长为 1 024km 故其建设对上游的蟒塘溪电站发电没有影响 27 5 2 工程与现有防洪标准 有关技术要求和管理要求的适应性分析工程与现有防洪标准 有关技术要求和管理要求的适应性分析 根据 公路工程技术规范 公路桥位勘测设计规范 舞水大桥设 计防洪标准为 100 年一遇 符合规范要求 5 3 工程对行洪安全的影响分析工程对行洪安全的影响分析 芷江县城舞水大桥修建后 桥址断面过水面积发生变化 在发生 2 年一遇至 100 年一遇洪水时 大桥侵占断面过水面积分别为 58 3 101 3m2 占断面过水面积的 4 4 18 由于桥墩阻水 河道过流 断面减少 在原设计水位下 过流量减少 断面过流能力有不同程度的降 低 影响程度见表5 3 1 建桥后桥址断面过水能力分析建桥后桥址断面过水能力分析 表 5 3 1 洪水频率 天然水位 m 天然设计 流量 m3 s 建桥后天然 水位可通过 流量 m3 s 减少过水 流量 m3 s 减少过水 能力 50245 3923402300401 71 20246 3936203550701 93 10247 00465045501002 15 5247 74570055801202 11 2248 86706069101502 13 1249 75807079001702 11 由表 5 3 1 可知 断面过水流量的减幅为 1 71 2 15 建桥后水位 壅高 对河道行洪 河道两岸及滩地产生一定影响 因此需采取一定的 补救措施来消除或减弱桥墩阻水河道行洪的影响 5 4 工程对河势稳定的影响分析工程对河势稳定的影响分析 5 4 1 对水流流态及中泓的影响 5 4 2 对水流流速及河道冲淤的影响 28 由于工程兴建后 桥墩侵占河道过水面积形成阻水 抬高上游水位 致使上流流速变缓 桥址下游流速较建桥前有不同程度的增加 见表 5 4 2 1 建桥后桥址断面流速变化表建桥后桥址断面流速变化表 表 5 4 2 1 洪水频率 天然水位 m 天然设计流 量 m3 s 现状流速 m s 建桥后流速 m s 变化幅度 50245 3923401 6771 754 35 20246 3936202 1822 336 78 10247 0046502 5542 716 11 5247 7457002 8252 975 13 2248 8670603 0443 184 47 1249 7580703 3063 454 36 工程实施后 水位的壅高使得上游河段流速减少 下游河段流速迅 速增大 桥墩壅水高为 0 073 0 277m 壅水长度为 287 1024m 由于 壅水 桥址上游河段流速将减缓 一定程度上将回忆泥沙的淤积 但上 游有已建的蟒塘溪电站大坝 起到了较好的拦砂作用 两岸虽有残坡积 分布 但植被较好 水土流失甚微 固体迳流来源少 故本桥梁的兴建 对淤各无多大影响 下游河段由于过流断面的束窄 水流坡降变陡 流 速加快 流速分布较以前紊乱 集中 容易对下游河床 河段产生一定 冲刷 桥墩下游局部地区可能会形成冲刷坑 桥址处河床为砂卵石层 层厚 0 10m 平均厚度为 4m 其成份以 砾石 卵石及漂石为主 另有少量的粘土 砂层 地质条件良好 桥梁 对水流输沙平衡的破坏主要体现在局部河段 其影响范围有限 故洪水 对下游河床的冲刷影响不大 29 总体来看 本工程对整个河段的河势不会有大的影响 5 5 工程对现有堤防 护岸及其他水利工程设