桥梁防洪评价

1 目目 录录 1 1 概述概述 1 1 1 项目背景 1 1 2 评价依据 3 1 2 1 相关法规 规范 3 1 2 2 有关技术规范和标准 3 1 2 3 相关参考文献 资料 4 1 3 技术路线和工作内容 4 2 2 基本情况基本情况 6 2 1 建设项目名称 项目性质 6 2 2 建设项目概况 6 2 3 河道基本情况 7 2 3 1 流域概况 7 2 3 2 河段基本情况 7 2 3 3 气候气象 8 2 4 地貌 河道地质情况 8 2 4 1 地形地貌 8 2 4 2 工程地质 8 2 4 3 水文地质 10 2 4 5 地震效应 10 2 5 现有水利工程 10 3 3 河道演变河道演变 11 2 3 1 河道历史演变概况 11 3 2 河道近期演变分析 11 3 3 河道演变趋势分析 12 4 4 防洪评价计算防洪评价计算 13 4 1 桥梁和河道防洪标准 13 4 2 设计洪水和设计洪水位 13 4 2 1 基本资料 13 4 2 2 洪水计算 13 4 2 3 设计洪水位推求 18 4 2 4 设计洪水及洪水位的选取 19 4 3 壅水分析计算 20 4 3 1 工程阻水面积计算 20 4 3 2 壅水高度计算 20 4 3 3 壅水长度计算 21 4 4 波浪高度计算 22 4 5 桥梁防洪计算水位 22 4 6 冲刷与淤积分析计算 23 4 7 河势影响分析计算 25 4 8 施工期洪水评价 25 4 8 1 施工期洪水 25 4 9 2 施工方案 26 4 9 3 施工方案评价 27 5 5 防洪综合评价防洪综合评价 28 3 5 1 工程与现有水利规划的关系与影响分析 28 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 28 5 3 对河道行洪安全的影响分析 28 5 5 对河势稳定的影响分析 29 5 6 对现有防洪工程及其它水利工程与设施的影响分析 30 5 7 工程对防汛抢险的影响分析 30 5 8 对水质的影响 30 5 9 工程防御洪涝的措施是否适当 31 5 10 工程对 通航的影响分析 31 5 11 工程对环境及水文测验的影响分析 31 5 12 工程对第三人合法水事权益的影响分析 31 6 6 工程影响防治措施工程影响防治措施 32 7 7 结论与建议结论与建议 33 7 1 建设项目对各方面影响的评价结论 33 7 2 对存在的主要问题的有关建议 34 8 8 附图附图 35 1 1 1 概述概述 1 11 1 项目背景项目背景 310 国道线起于江苏省连云港市 止于甘肃省天水市 全线 1613 公里 途径江苏 安徽 陕西 甘肃五省 与陇海铁路并行 是横贯我国东西 的主要公路干线 位于 境内的 国道连接了 市区 偃师市和新安县 也是 省干线公路网骨架 起着贯穿东西的作用 在运输网络中举足轻重 对于促进沿线各县 市经济技术交流与旅游发展发挥着重要的作用 是沿 线地区的经济命脉 其通行能力对沿线经济发展和资源利用影像甚大 在 区域经济发展中有着举足轻重的地位 对国民经济的发展建设影响甚大 根据 省干线公路建设计划 现有 大部分路段在 十二五 期间将 逐步改造为四车道一级公路标准 应该说技术标准的提高对于近期缓解 交通运输压力 提高道路通行能力有一定的作用 但从长远来看 国道 线直接穿越了沿线 12 个县 市 已成为县市 乡镇之间的连接道路或城市 道路 在道路两侧已形成了良好的产业布局和经济开发区 段国道 新 安县城段 城区段 偃师城区段街道化程度尤其严重 在一定程度上已 制约了城市的发展 可以预见 远期随着交通量的发展 即使再进一步进 行扩容 改造成六车道甚至八车道 项目沿线的街道化较为严重的路段或 者瓶颈路段依然得不到根本解决 为满足社会经济发展新形势的需要 现 有国道 必将成为连接沿线城镇的城际通道 其所承担的货运交通功能需 要考虑规划新的通道 由此提出了 境全线的总体规划 总体线路方案 除在部分路段局部利用老路外 其余均全部新建 拟建国道 市境段改建工程起于偃师 巩义交界 接 郑州市境段 2 利用洛偃快速通道经偃师南 在 东利用 G207 再经 新安等地 止于 三门峡交界 全长约 98 25 公里 大桥起始桩号为 K56 976 805m 中心桩号 K57 340 5m 终止桩号为 K57 706 741m 全长 727 39m 中华人民共和国防洪法 第三章第二十七条规定 建设跨河 穿河 穿堤 临河的桥梁 码头 道路 渡口 管道 缆线 取水 排水等工程 设施 应当符合防洪标准 岸线规划 航运要求和其他技术要求 不得危 害堤防安全 影响河势稳定 妨碍行洪畅通 其可行性研究报告按照国家 规定的基本建设程序报请批准前 其中的工程建设方案应当经有关水行政 主管部门根据前述防洪要求审查同意 水利部 河道管理范围内建设项目 管理的有关规定 水政 1992 7 号 河道管理范围内建设项目防洪评 价报告编制导则 试行 等法律法规的规定 为评价工程建设项目与防洪 河道管理等是否相抵触 评价工程建设对河道行洪与防洪安全的影响提供 了依据 为保证工程满足 防洪要求 市公路管理局委托我院编制 市境段改造工程跨 大桥防洪评价报告 为河道管理单位和水行政 主管部门提供科学可靠的审批依据 接受委托后 我院组织相关技术力量组成项目组对本项目进行了实地 勘察 就其地理位置 场地 地形地貌 周边环境 水利规划以及工程所 在河道的基本情况 现有水利工程及其它设施情况等诸多方面进行了现场 考察 项目组在了解有关情况的基础上 收集了本工程所在河道的主要影 响河段千分之一地形图 了解了本项目建设的基本思路 建设规模 布局 规划等 并搜集整理有关基础资料 图纸 查清了现有建筑物位置 类型 和数量 并对河道断面 过流能力进行了校核 为进行防洪评价做好了准 备 根据 市社会经济发展总体布局规划 分析 流域的水文气象 地形 地貌 河道地质 边界条件及现有防洪标准的洪峰 洪量 设计水位等情 3 况 按照水利部办公厅 办建管 2004 109 号 印发的 河道管理范围内 建设项目防洪评价报告编制导则 的要求 编制 市境段改造工程跨 大桥防洪评价报告 1 21 2 评价依据评价依据 1 2 11 2 1 相关法规 规范相关法规 规范 1 中华人民共和国水法 2002 10 1 2 中华人民共和国防洪法 1998 1 1 3 中华人民共和国河道管理条例 1988 6 10 4 河道管理范围内建设项目管理的有关规定 水利部 国家计委水 政 1992 7 号 5 河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则 水利部建管办 2004 109 号 6 水利水电工程等级划分及洪水标准 SL252 2000 7 水利水电工程水文计算规范 SL278 2002 1 2 21 2 2 有关技术规范和标准有关技术规范和标准 1 中华人民共和国国家标准 GB50201 94 防洪标准 1995 年 1 月 1 日实施 2 中华人民共和国国家标准 GB50286 2013 堤防工程设计规范 2013 05 01 实施 3 中华人民共和国行业标准 SL44 2006 水利水电工程设计洪水计算 规范 中国水利水电出版社 2006 10 01 实施 4 水力计算手册 李炜主编 中国水利水电出版社 5 水工设计手册 第一卷 基础理论 水利水电出版社 4 1995 10 6 公路工程水文勘测设计规范 JTG 2002 7 公路工程技术标准 JTGB01 2003 1 2 31 2 3 相关参考文献 资料相关参考文献 资料 1 市防洪排涝规划 1995 8 2 防洪标准 GB50201 94 3 市境段改建工程两阶段初步设计 省交通规划勘察设计院 有限责任公司 2012 05 4 市 水库除险加固工程初步设计报告 市水利勘测设计院 2005 3 1 31 3 技术路线和工作内容技术路线和工作内容 1 技术路线 收集建设项目基本资料 工程所在河段地形 历年实测水文泥沙等 资料 现场查勘建设项目位置 河道沿岸情况 了解桥梁周边地形和防洪 保护对象分布情况 分析建设项目有关防洪要求的合理性 稳定性 及防 洪影响程度 参考涉及河段已有的规划成果 分析论证后作为本次建设项目防洪 评价的设计洪水的依据 参考沿线有关地质资料 资料成果有 市境段改建工程两阶 段初步设计 市 水库兴利库容调整工程初步设计 为该工程的防洪 稳定性分析提供依据 2 工作内容 通过对资料的收集整理 经过分析计算 结合现状 分析研究河段的 5 河势演变情况和 大桥桥的建设实施对该河段的影响 工作内容包括 与现有水利规划的关系与影响分析 与现有防洪 标准 有关技术要求和管理要求的适应性分析 对河道行洪安全的影响 分析 对河势稳定的影响分析 对河道防洪工程及其它水利工程和设 施的影响分析 对防汛抢险的影响分析 防御洪涝的措施是否得当 对 水质及通航的影响分析 对环境及水文测验的影响分析 对第 三人合法水事权益的影响分析 最后对防洪评价得出的结论提出对策性建 议 3 成果报告编写 按照 河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则 的要求 编 制完成 市境段改造工程跨 大桥防洪评价报告 报批稿 6 2 2 基本情况基本情况 2 12 1 建设项目名称 项目性质建设项目名称 项目性质 1 建设项目名称 市境段改造工程跨 大桥 2 建设项目性质 改建 3 项目委托单位 市公路管理局 2 22 2 建设项目概况建设项目概况 大桥位于 市 县麻屯镇任屯村附近的 上 是 国道线路线方案 的主要控制点之一 大桥平面分别位于圆曲线 起始桩号 k56 976 805 终止桩号 k57 537 908 半径 4500m 左偏 和直线 起 始桩号 k57 537 908 终止桩号 k57 706 741 上 总长 727 39m 共 24 跨 标准跨径 30m 桥面横坡为双向 2 全桥共 5 联 桥面净宽 第一 联左幅为净 14 5 19 019m 其余桥面净宽为 14 5m 上部结构第一联采用 预应力砼现浇连续箱梁 其余采用预应力砼 后张 箱梁 先简支后连续 梁高 1 6 1 8m 桥面依次 9cm 厚沥青混凝土防水层和 10cm 厚 C50 防水混 凝土 下部结构采用柱式墩 桥台采用桩基础 设计桩长 28 76 4m 根据 省交通规划勘察设计院有限责任公司 2012 年 5 月设计的 市境段改建工程两阶段初步设计 中采用主要技术标准为 1 设计荷载 公路 2 设计洪水频率 百年一遇 7 2 32 3 河道基本情况河道基本情况 2 3 12 3 1 流域概况流域概况 是黄河流域伊洛河水系涧河的一级支流 在 市 红山乡境内汇入 涧河 大桥桥址上游控制流域面积 199km2 干流河道长 27km 干流平 均比降 0 00555 河道宽 80m 左右 河床土质为黄土状粉质粘土 2 3 22 3 2 河段基本情况河段基本情况 项目位于 市 县麻屯镇屯村附近的 上 涉及河段河宽约 80m 大 体为南北流向 左岸低 右岸陡立 河段两岸现状无防护措施 大桥桥址处河道现状 2 3 32 3 3 气候气象气候气象 市地处亚欧大陆桥东段 市气候属暖温带大陆性季风气候区 具 8 季节性变化 冬春季主导风向为西西南风和东东北风 夏秋季主导风向为 东东北风和东北风 一般是春冬干旱多风 夏秋多雨集中 秋季昼暖夜寒 温差大 冬季寒冷寡照 雪稀少 据 气象站资料统计 年平均气温 14 6 一月份气温最低 平均为 0 4 七月份气温最高 平均达 27 4 极端最高温度 44 2 极端最低温度 18 4 年平均日照 2137 2291 4h 多年平均降雨量 600 2mm 日最大降雨量 110 4mm 1994 年 7 月 24 日 降雨多集中在 6 9 月 占全年降雨量的 63 3 多年平均 水面蒸发量为 980mm 多年平均风速 2m s 2 42 4 地貌 河道地质情况地貌 河道地质情况 2 4 12 4 1 地形地貌地形地貌 桥位横跨 地形两边高 中间低 河宽约 80m 深约 20m 桥址区域 地貌类型属 中部黄土丘陵 地形起伏变化较大 冲沟发育 河谷侧缘陡 立 桥址区域地面高程在 182 69 212 00m 之间 2 4 22 4 2 工程地质工程地质 根据现场地质调绘及勘探 在勘探深度范围内分布地层主要为第四系 上更新统洪积层和第三系地层 岩性以粉质粘土和泥岩为主 现将桥位区 内主要地层从上至下分析如下 第四系上更新统 Q3pl 黄土状粉质粘土 Q3pl 褐黄色 可塑 含少量铁锰质斑点 见灰 白色条纹 0 0 0 4m 为耕植土 见少量植物根系 仅在 ZK57290C 处出现 深度 4m 左右 黄土状粉质粘土 Q3pl 黄褐色 可塑 含少量铁锰质斑点 干强 度高 切面光滑 有光泽 厚度 5 7 6 1m 9 黄土状粉质粘土 Q3pl 黄褐色 可塑 含少量铁锰质斑点 干强 度高 切面光滑 有光泽 厚度 4 6 9 9m 第四系中更新统 Q2al pl 卵石 Q2al pl 杂色 饱和 密实 矿物成分以石英 长石为主 呈圆棱状及次棱角状 一般粒径 20 80mm 最大 100mm 含量约占 60 充填物以粉质粘土为主 钻进较慢 钻具跳动 厚度约 5 4 13 2m 第三系 组 泥岩 N 棕红色 弱胶结 泥质结构 层状构造 岩芯成块状 块径 2 3cm 左右 最大 8cm 左右 局部为短柱状 断面可见铁锰质侵染 厚度约为 16 0 22 8m 泥岩 N 灰黄色 强风化 主要矿物质成份为石英 长石 中粒 砂状结构 快状构造 钙质胶结 成岩较好 岩芯呈短柱状 最大揭露厚 度 23 1m 大桥桥址处工程地质剖面图 2 4 32 4 3 水文地质水文地质 桥址区域内地下水类型为松散岩类孔隙水 为潜水 多以层间水形式 10 存在 富水性差 补给来源主要为大气降水 勘察期间沟底稳定地下水水 位埋深约 15m 2 4 52 4 5 地震效应地震效应 依据 公路桥梁抗震设计细则 JTGTB02 01 2008 建筑抗震设计 规范 GB50011 2010 中国地震动参数区划图 GB18306 2001 及 中国地震动反应谱特征周期区划图 项目区属于地震设防烈度为 7 度 地震动峰值加速度为 0 10g 设计地震分组为第二组 依据区域地质资料 及本场地地质情况可知 场地土类别属中软土 场地抗震地段属可进行建 设的一般场地 依据临近工程资料 该场地类别为 类场地 场地特征周 期为 0 40s 按照地震动峰值与地震基本烈度对照表 对应地震基本烈度 为 度 综合判定场地属对建筑抗震的一般地段 2 52 5 现有水利工程现有水利工程 大桥桥址下游约 3km 处有已建 水库 根据 2005 3 月 水利勘测设 计院编制的 市 水库除险加固工程初步设计报告 中提出 水库控 制流域面积 210km2 工程等别为 等 主要建筑物大坝 溢洪道 输水洞 均为 3 级建筑物 次要建筑物为 4 级 临时建筑物级别为 5 级 水库设 计洪水标准为 50 年一遇设计 校核洪水标准为 1000 年一遇 设计洪水流 量 1548m s 校核洪水流量 3254m s 设计最高洪水位 185 89m 校核 最高洪水位 188 92m 正常蓄水位 182 60m 回水范围为 1 3km 大桥上游无其他水利工程 11 3 3 河道演变河道演变 3 13 1 河道历史演变概况河道历史演变概况 是黄河流域伊洛河水系涧河的一级支流 在 市 红山乡境内汇入 涧河 大桥桥址上游控制流域面积 199km2 干流河道长 27km 干流平 均比降 0 00555 河道宽 80m 左右 河床土质为黄土状粉质粘土 桥址处附近 地面高程一般为 182 69 212m 河道宽 80m 左右 河床 土质为黄土状粉质粘土 市境段改造工程跨 大桥工程位于 下游 属黄土丘陵区河道 由于缺乏综合治理 坡降小 河床宽 泥沙淤积严重 河床抬高大 河 床地质多为散粒体 两岸为开阔的河谷平川地带 两岸支流河口多 村多 人多 经济发达 因沿河两岸及小支流土层较薄且土质疏松 故每遇暴雨 或大雨 小流域洪水伴随泥石流涌向沟口 在沟口或河道内形成淤积 使 河床在小范围内摆动 长久以来 随河水不断冲刷 河道右侧岸坡陡立 地势较高 左侧形成阶地 阶地内杂草树木较多 据当地居民介绍 常 年水量较小 两岸虽均未整治 但已形成天然稳定河道 3 23 2 河道近期演变分析河道近期演变分析 本工程所处河段河道基本上为黄土状粉质粘土河道 左 右岸虽未整 治但已形成天然稳定河道 加之下游 水库的修建 河道流速减小 加速 淤积 对于减小河道的摆动强度 稳定流路 河道稳定是有利的 故河床 基本上不会摆动 河槽变化也不会太大 12 3 33 3 河道演变趋势分析河道演变趋势分析 河道历史 近代演变过程中河床河岸及走向基本上与现有河道走向一 致 认为该河段河道演变是极其缓慢的 演变趋势基本趋于稳定 河道泥 沙输沙量较低 不会造成河道大范围淤积 综合上述情况分析 预计 河道的未来演变趋势基本趋于稳定 13 4 4 防洪评价计算防洪评价计算 4 14 1 桥梁和河道防洪标准桥梁和河道防洪标准 1 根据 公路工程技术标准 JTGB01 2003 中 5 0 2 桥涵分类规 定 多孔跨径总长在 100 L 1000m 范围内的定为大桥 根据 公路工程 水文勘测设计规范 JTG 2002 表 5 1 2 中公路等级为一级的大 中桥设计 洪水频率为 100 年一遇 2 全段均未治理 无堤防 参照 防洪标准 GB50201 94 表 3 0 1 规定 本河段未来治理防洪标准定为 20 年一遇 4 24 2 设计洪水和设计洪水位设计洪水和设计洪水位 4 2 14 2 1 基本资料基本资料 是黄河流域伊洛河水系涧河的一级支流 在 市 红山乡境内汇入 涧河 大桥桥址上游控制流域面积 199km2 干流河道长 27km 干流平 均比降 0 00555 河道宽 80m 左右 由于本流域无实测洪水资料 本次洪水推算采用 省水利院 1984 年 10 月编制的 省中小流域设计暴雨洪水图集 以下简称 84 图集 和 2005 年 12 月 省水文局编制的 省暴雨参数图集 以下简称 05 图集 查暴雨参数 用 84 图集 相配套的洪水计算公式及查算图表推 求洪水 并对洪水计算成果进行合理分析 4 2 24 2 2 洪水计算洪水计算 4 2 2 1 84 图集 洪水计算 1 设计雨量计算 14 根据 跨 大桥桥址所处地理位置 依照 84 图集 附图 在流域重 心处读得各时段点暴雨均值和相应的变差系数 以 Cs 3 5Cv 查皮 型曲 线模比系数计算设计频率点暴雨量 再根据流域面积查附图求得点面折减 系数 计算面暴雨量 流域设计暴雨量计算成果见下表 4 1 表 4 1 流域设计暴雨量计算成果表 项目10 分钟1 小时6 小时24 小时 点雨量 mm 15 138 859 680 Cv0 450 550 590 6 Cs Cv3 53 53 53 5 点面折减系数 10 7750 7960 826 1 面雨量 mm 3889149 3211 2 设计净雨及设计洪峰流量计算 1 设计暴雨递减指数 考虑不同时段雨量变差系数 Cv 及点面关系 根据各时段点雨量和点面 折减系数 按 84 图集 中的计算公式 计算三种时段设计暴雨递减指数 n1 n2 n3 暴雨递减指数公式 P p p H H n 10 1 1 1 lg285 1 1 P p p H H n 10 1 6 2 1 lg285 1 1 P p p H H n 6 1 24 3 lg285 1 1 式中 n1p n2p n3p 为三种时段设计暴雨递减指数 H10p H1p H6p H24p 分别为同一设计频率年最大 10 分钟 1 6 24 小时点雨量 为暴雨点面折减系数 15 暴雨递减指数计算成果见表 4 2 表 4 2 暴雨递减指数成果表 设计频率 n1n2n3 1 0 5250 7120 750 5 0 6000 7500 780 2 设计净雨和设计洪量 设计净雨及设计洪量 采用 24 小时暴雨计算设计洪水 其净雨量由 84 图集 附图次暴雨径流关系 P Pa R 曲线查得 P 为 24 小时雨量 Pa 为前期影响雨量 R 为 24 小时净雨深 24 小时设计洪量用公式 W24 1000RF 计算 W24为 24 小时设计洪量 F 为流域面积 设计频率净雨量 及洪量成果如表 4 3 表表 4 34 3 设计净雨量及洪量计算成果表设计净雨量及洪量计算成果表 涉及频率 5 1 24 小时暴雨量 mm 145 38211 前期影响雨量 mm 36 6755 P Pa182 05266 24 小时净雨深 mm 92161 8 24 设计洪量 104m3 18313236 3 设计洪峰流量计算 设计洪峰流量采用推理公式法计算 1 基本公式 Qm 0 278 S n F m3 s 1 s n 0 278L mJ1 3Q1 4 h 式中 Qm 设计洪峰流量 m3 s 洪峰迳流系数 洪峰汇流时间 h F 流域面积 km2 16 L 干流长度 设计断面至干流分水岭 km J L 的干流比降 以小数计 S 设计最大 1 小时雨量平均强度 即设计频率 1 小时雨量 mm h N 设计暴雨递减指数 平均入渗率 以 mm h 计 m 汇流参数 2 洪峰流量计算 根据实测资料及图集查算出上述参数 按公式用试算法求解成果见表 4 4 表 4 4 设计洪峰流量计算成果表 项 目 5 1 设计雨强 S mm h 62 8589 n10 60 525 n20 7500 712 n30 7800 75 m2 372 37 平均入渗率 mm h 6 56 5 洪峰径流系数 0 77390 858 洪峰汇流时间 h 3 05682 55 设计洪峰流量 Q m3 s 11782190 4 2 2 2 05 图集 洪水计算 1 设计雨量计算 根据 05 图集 附图 在流域重心处读得各时段点暴雨均值和相应的 变差系数 以 Cs 3 5Cv 查皮 型曲线模比系数计算设计频率点暴雨量 再根据流域面积查附图求得点面折减系数 计算面暴雨量 流域设计暴雨 量计算成果见下表 4 5 17 表 4 5 流域设计暴雨量计算成果表 项目10 分钟1 小时6 小时24 小时 点雨量 mm 15 335 055 080 0 Cv0 50 550 550 55 Cs Cv3 53 53 53 5 点面折减系数 10 7750 7960 826 1 面雨量 mm 41 8680 29129 43195 36 2 设计净雨及设计洪峰流量计算 1 设计暴雨递减指数 考虑不同时段雨量变差系数 Cv 及点面关系 根据各时段点雨量和点面 折减系数 按 84 图集 中的计算公式 计算三种时段设计暴雨递减指数 n1 n2 n3 暴雨递减指数计算成果见表 4 6 表 4 6 暴雨递减指数成果表 设计频率 n1n2n3 1 0 5250 7120 750 5 0 6000 7500 780 2 设计净雨和设计洪量 计算公式及计算方法同前设计频率净雨量及洪量成果如表 4 7 表表 4 74 7 设计净雨量及洪量计算成果表设计净雨量及洪量计算成果表 涉及频率 5 1 24 小时暴雨量 mm 141 73195 36 前期影响雨量 mm 36 6755 P Pa178 4250 36 24 小时净雨深 mm 87146 24 设计洪量 104m3 17312920 3 设计洪峰流量计算 设计洪峰流量计算公式及计算方法同前 计算成果见表 4 8 18 表 4 8 设计洪峰流量计算成果表 项 目 5 1 设计雨强 S mm h 56 8380 29 n10 60 525 n20 7500 712 n30 780 75 m2 372 37 平均入渗率 mm h 6 56 5 洪峰径流系数 0 75360 846 洪峰汇流时间 h 2 78162 460 设计洪峰流量 Q m3 s 11061988 4 2 2 3 84 图集 与 05 图集 洪水比较分析 采用不同图集查算的降雨量及以此计算的设计洪量和设计洪峰流量成果 见表 4 9 表 4 9 不同图集计算结果对比 100 年一遇20 年一遇 设计频率 项目 设计洪量 104m3 洪峰流量 m3 s 设计洪量 104m3 洪峰流量 m3 s 84 图集 3236219018311178 05 图集 2920198817311106 相差百分比9 8 9 2 5 5 6 1 将两种图集计算的结果进行比较 可以看出 按 05 图集 计算的洪 峰流量 洪量比 84 图集 偏小 但两者相差均在 15 之内 从安全方面 考虑 本次设计采用 84 图集 计算成果 桥址处 100 年一遇设计洪峰流量为 2190 m3 s 该处河段 20 年一遇洪 峰流量 1178 m3 s 4 2 34 2 3 设计洪水位推求设计洪水位推求 本次依据桥址上下游一定范围内河道断面及河道水面比降 采用明渠 均匀流公式进行了计算 明渠均匀流公式为 19 RJACQ 式中 Q 洪峰流量 A 过水断面面积 J 水力比降 比降采用为 0 00555 C 谢才系数 6 1 1 R n C n 河道糙率 R 水力半径 R A x x 湿周 参照中国建筑工业出版社第二版 给水排水设计手册第 7 册 城镇 防洪 第 6 章关于天然河道分段和糙率的选用 结合计算河段内河道具体 情况 如地形地质 河床特性 边滩情况 植被覆盖 下垫面的情况 经综 合考虑 本次防洪评价河道糙率 n 取 0 035 利用上述公式 推求出工程断面 大桥处百年一遇设计洪水位为 191 94m 河道 20 年一遇设计洪水位 190 14m 4 2 44 2 4设计洪水及洪水位的选取设计洪水及洪水位的选取 1 设计洪水的选取 由上述成果分析 可得该工程所在河段百年一遇洪峰流量为 2190m3 s 市境段改建工程两阶段初步设计 中 大桥 100 年一遇设 计流量为 2046m3 s 与本次计算基本相符 故采用 2190m3 s 作为本次防洪 评价百年一遇洪峰流量 2 设计洪水位的选取 改造工程跨 大桥工程按 100 年一遇洪水标准设计 依据上述公式 计算得出成果 大桥 100 年一遇洪水位为 191 94m 20 4 34 3 壅水分析计算壅水分析计算 天然河道中水流呈自然流态方式 桥梁等建筑物的修建 无疑将对河 道水流产生一定影响 根据防洪设计的要求 需计算桥墩建成后产生的壅 水高度 以推算工程阻水引起水位壅高变化和壅水长度 研究是否采取相 应的补救措施 4 3 14 3 1 工程阻水面积计算工程阻水面积计算 将大桥中心桩号处所在河道断面作为控制断面 大桥建成后 在设计 标准洪水 100 年一遇 来临时 壅高上游水位 按缩小河道断面计算最 高水位 根据实测的断面资料和 市境段改建工程两阶段初步设计 等设 计资料及河道防洪标准 分析频率为 100 年一遇和 20 年一遇设计水位下本 工程桥墩的阻水面积 根据设计方案 当遭遇 100 年一遇和 20 年一遇洪水 时 本工程部分桥墩位于 河道内 考虑到桥墩布置方向与水流方向不一 致 桥墩布置方向与 主河槽夹角为 15 在计算阻水面积时 将其投影 到桥址计算断面 桥墩阻水面积计算成果见表 4 10 表 4 10 桥墩阻水要素表 频率 水位 m 河道过 水面积 m2 河道宽 m 桥墩阻 水面积 m2 桥墩阻 水宽度 m 建桥后河 道过水面 积 m2 桥墩占 有面积 比例 桥墩占 有宽度 比例 1191 94782 7221256 2815 4726 447 27 2 5190 14533 7819937 8215 4495 967 17 7 4 3 24 3 2 壅水高度计算壅水高度计算 以大桥中心处河道断面为控制断面 采用 公路桥位勘测设计规范 JTJ 062 91 中推荐公式 8 4 1 2 计算 21 2 0 2 VVZm 式中 Z 桥前最大壅水高度 系数 取 0 05 见下表 桥下平均流速 m s mV m j p mV W Q V 0 2 1 Qp 设计流量 桥下净过水面积 m2 j W 断面平均流速 m s mV0 m m m W Q V 0 0 0 天然状态下断面通过的设计流量 m3 s m Q0 过水断面面积 m2 m W0 断面平均流速 m s 0V 将各参数带入公式计算出 20 年一遇壅水高度为 0 09m 100 年一遇壅 水高度为 0 12m 4 3 34 3 3 壅水长度计算壅水长度计算 壅水长度公式为 河滩路堤阻断流量与设计流量比值 1011 3031 50 50 0 050 070 100 15 22 Z I L 2 式中 L 桥前壅水长度 m Z 桥前最大壅水高度 m I 水面比降 本河段水面平均比降为 1 200 利用公式计算出 100 年一遇壅水长度 为 48m 20 年一遇壅水长度为 36m 4 44 4 波浪高度计算波浪高度计算 波浪高度计算按 公路桥位勘测设计规范 JTJ062 91 附录十四的 公式计算 经计算 桥址处波浪高度为 h1 0 525m 根据规范规定 复核桥梁底 高程时 取计算浪高的 2 3 计入 也即 2 3 h1 0 350 m 4 54 5 桥梁防洪计算水位桥梁防洪计算水位 桥梁防洪计算水位 H H静 Z R S H静 百年一遇水位 m 191 94 m Z 桥前最大壅水高度 m 0 12m R 波浪爬高 m 0 35m S 安全超高 m 根据 公路工程水文勘测设计规范 中表 6 4 1 在不通航河流桥下净空安全值为 0 5m 7 0 2 45 0 2 7 0 2 2 1 7 013 0 0018 0 7 013 0 3 2 V hg th V gD th V hg th g V h 23 经计算 大桥中心处 100 年一遇防洪计算水位为 192 91m 根据 省交通规划勘察设计院有限责任公司编制的 市境段改建 工程两阶段初步设计 中 大桥设计梁底高程为 212 76 227 63m 桥梁梁 底高程满足规范要求 4 64 6 冲刷与淤积分析计算冲刷与淤积分析计算 桥梁墩台冲刷包括自然演变冲刷 一般冲刷和局部冲刷 并取其不利 组合作为冲刷计算成果 本次计算桥位处河床基本稳定 河流自然演变冲 刷影响较小 故桥址处河床冲刷采用一般冲刷和局部冲刷后成果值 1 一般冲刷 一般冲刷采用 公路工程水文勘测设计规范 JTGC30 2002 中的粘性 土河床的一般冲刷公式 7 3 2 1 简化公式计算河道最大一般冲刷深度 8 5 3 5 1 33 0 2 Lcq cm B Q dp Ih h Ah cj P tlC C Q QQ Q Q 2 式中 hp 桥下一般冲刷后的最大水深 m Ad 单宽流量集中系数 取 1 1 频率为 P 的设计流量 m3 s p Q 桥下河槽部分通过的设计流量 m3 s 当河槽能扩展至全桥时取用 2 Q QP 天然状态下河槽部分设计流量 m3 s C Q 天然状态下桥下河滩部分设计流量 m3 s tl Q Bcj 河槽部分桥孔过水净宽 m 当河槽能扩宽至全桥时即为全桥桥孔过 24 水净宽 桥墩水流侧向压缩系数 根据设计流速和桥梁弹孔净跨径确定 hcm 河槽最大水深 m hcq 桥下河槽平均水深 IL 冲刷坑范围内粘性土液限指数 0 17 将有关参数带入上式可得 百年一遇 1 洪水时 hp冲刷深度为 2 3m 2 局部冲刷 局部冲刷采用 公路工程水文勘测设计规范 JTGC30 2002 中的粘性 土河床桥墩的局部冲刷公式 7 4 2 1 7 4 2 2 式计算桥墩的局部冲刷 当 hp B1 2 5 VIBKh Lb 25 1 6 0 1 83 0 当 hp B1 2 5 VIhBKh Lpb 0 11 06 0 1 55 0 式中 hb 桥墩局部冲刷深度 m 墩形系数 K B1 桥墩计算宽度 hp 一般冲刷后的最大水深 m V 一般冲刷后墩前行进流速 m s IL 冲刷坑范围内粘性土液限指数 0 17 将有关参数带入上述计算公式可得 百年一遇 1 洪水时 桥墩局 部冲刷深度 Hb为 5 56m 根据上述一般冲刷深度和局部冲刷深度计算结果 可以得出总冲刷深 度计算结果表 详见表 4 11 25 表 4 11 冲刷计算结果表 频 率 水 位一般冲刷深度 m 局部冲刷深度 m 总冲刷深度 m 1191 942 305 567 86 大桥百年一遇总冲刷深度大于 5m 参照 公路工程水文勘测设计规 范 非岩性河床天然基础墩台基底埋深安全值列表 见表 4 12 基础埋 深安全值取 3 0m 表 4 12 基底埋深安全值 总 冲 刷 深 度 m 桥梁类别 05101520 一般桥梁 1 52 02 533 5 特殊大桥 2 02 53 03 54 0 本工程桥梁的计算桩长已考虑冲刷影响 其设计桩长为 28 76 4m 埋深为 28 42m 满足基础安全埋深的要求 4 74 7 河势影响分析计算河势影响分析计算 根据分析 本工程修建后 由于桥墩的布置侵占了一部分河道泄洪断 面 减少了过水面积 使得桥址下游流速有所增大 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 但其影响范围有限 对整个河 段河势影响并不大 4 84 8 施工期洪水评价施工期洪水评价 4 8 14 8 1 施工期洪水施工期洪水 根据该地水文气象特性 主汛期 6 月 9 月 来水流量较大 不利于 26 工程施工 按照施工要求 施工期主要安排在非汛期 10 月 次年 5 月底进 行 由于流域附近无实测流量资料 因此参照 省水利工程水文计算常 用图 图集及 省水资源 2007 附图间接计算 大桥 5 年一遇施工期 洪水 非汛期 10 月 次年 5 月底 5 年一遇最大月来水量为 1 53 m3 s 4 9 24 9 2 施工方案施工方案 市境段改造工程跨 大桥施工方案的初步安排如下 1 施工步序 施工步序一 1 进行三通一平及其他施工准备 2 施工桩基础 施工时严格控制混凝土的配合比 入模温度 分层 厚度 并采取必要的降温 保温措施 避免产生温度裂缝 3 采用级配沙砾进行基坑回填 可埋设注浆管 确保回填密实 施工步序二 进行地基处理 搭设满堂支架 浇筑三角刚架部分 施工步序三 进行地基处理 搭设满堂支架 安装钢 混结合段钢结构 浇注剩余 段混凝土梁 待混凝土强度达到设计强度的 90 后对称 均匀张拉主梁纵 向钢束 钢束在张拉完毕后应及时灌浆及封锚 梁施工时应注意根据施工 监控单位提供 设计确认后的预拱度及施工临时设施的影响 确定混凝土 主梁立模标高 施工步序四 1 施工桥面铺装 栏杆 景观构造及河道护砌等附属设施 2 成桥荷载试验 27 3 完成大桥建设 通车 2 施工工期安排 大桥的施工周期主要由桩施工 混凝土浇注 主塔施工 拼装桥面系 架设主缆 安装并张拉吊杆 桥面铺装及其他桥面附属设施的施工等步骤 组成 其中缆索体系的架设及线形调整是施工过程中的关键步序 4 9 34 9 3 施工方案评价施工方案评价 通过上述施工方案布置 可有效降低桥梁施工对河道行洪的影响 再 加上施工单位严密周到的雨季施工组织设计及应急预案 可确保施工安全 28 5 5 防洪综合评价防洪综合评价 5 15 1 工程与现有水利规划的关系与影响分析工程与现有水利规划的关系与影响分析 全段均没有治理 无现有水利规划 5 25 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 析析 1 根据 公路工程技术标准 JTGB01 2003 中 5 0 2 桥涵分类规定 多孔跨径总长在 100 L 100m 范围内的定为大桥 根据 公路工程水文勘 测设计规范 JTG 2002 表 5 1 2 中公路等级为一级的大 中桥设计洪水频 率为 100 年一遇 省交通规划勘察设计院有限责任公司 2012 年 5 月设计的 市境 段改建工程两阶段初步设计 该桥梁防洪标准为 100 年一遇 2 全段均未治理 无堤防 参照 防洪标准 GB50201 94 表 3 0 1 规定 本河段未来治理防洪标准定为 20 年一遇 符合所在河段规划防洪标准及有关技术要求 5 35 3 对河道行洪安全的影响分析对河道行洪安全的影响分析 根据 两岸公路位置和河道现状 大桥桥址处河道较为顺直 有利 于两岸连接和减少对流势影响 下部结构采用柱式墩 墩台采用桩基础 在小流量行洪时 桥墩对水流导向作用小 不会对主河槽流势产生大的影 响 100 年一遇洪水时 桥址处设计洪水位为 191 94m 按设计洪水位计算 的桥梁底高程为 192 91m 根据 省交通规划勘察设计院有限责任公司编 29 制的 市境段改建工程两阶段初步设计 中 大桥设计梁底高程为 212 76 227 63m 桥梁梁底高程满足规范要求 100 年一遇洪水时 建桥对河道上游的回水影响长度为 48m 20 年一 遇洪水情况下 建桥对河道上游的回水影响长度为 36m 回水影响范围较 小 此外 桥址处河道宽度为 212m 跨 大桥规划设计桥长 727 39m 大于桥址处河道宽度 部分桥墩会局部阻水 在遭遇 100 年一遇洪水时桥 上游会产生壅水 壅水高度为 0 12m 20 年一遇洪水时 壅水高度为 0 09m 除了桥墩有部分阻水外 大桥上游回水范围内没有其它建筑物 桥面对河道行洪没有影响 总之 大桥的修建 对 河道防洪影响很小 5 55 5 对河势稳定的影响分析对河势稳定的影响分析 由于本工程兴建后 桥墩侵占河道过水断面面积形成阻水 抬高上游 水位 致使上游流速变缓 根据计算分析 百年一遇洪峰流量下流速变化 幅度为 7 9 详见表 5 1 表表 5 15 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 洪水频率 设计水位 m 现状流速 m s 建桥后流速 m s 变化幅度 1191 942 793 017 9 本工程实施后 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 在发生 100 年一遇洪水时 桥墩壅水高度为 0 12m 壅水长度为 48m 由于壅水 桥址上游河段流速将减缓 一定程度上将有利于泥沙的淤 积 但由于上游植被覆盖较好 水土流失甚微 泥沙含量少 故本桥梁的 兴建对河道淤积影响不大 下游河段由于过流断面的束窄 水流坡降变陡 30 流速加快 流速分布较以前紊乱 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 经冲刷计算可知冲刷深度在允许范 围值之内 总体来看 本工程对 河整个河段的河势不会有大的影响 5 65 6 对现有防洪工程及其它水利工程与设施的影响分析对现有防洪工程及其它水利工程与设施的影响分析 大桥桥址下游约 3km 处有已建 水库 根据 2005 3 月 水利勘测设 计院编制的 市 水库除险加固工程初步设计报告 中提出 设计洪水 流量 1548m s 校核洪水流量 3254m s 设计最高洪水位 185 89m 校 核最高洪水位 188 92m 正常蓄水位 182 60m 回水范围为 1 3km 由此可 见 大桥不在 水库的回水范围内 大桥上游现状无其他水利工程 故工程对现有防洪工程及其他水利 工程与设施并不冲突 5 75 7 工程对防汛抢险的影响分析工程对防汛抢险的影响分析 本工程桥址处无防汛道路 不会因截断防汛通道而影响防汛抢险 5 85 8 对水质的影响对水质的影响 本工程建设对 水质的影响主要是施工期废污水和固体废弃物对水环 境的影响 施工期废污水主要是在施工期生活区产生的生活污水以及施工 过程中砂石系统洗渣产生的废水 施工期内生活区生活污水产生量较小 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 COD 化学需氧量 浓度贡献值很小 因 此施工期生活污水对 水质影响很小 洗渣废水中 SS 固体悬浮物 对河流的水质的影响较明显 为减少砂 31 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