防洪评价样板

概述1・1项目背景1・1・1**县自然地理及社会经济状况**县位于山西省中南部，长治市西北部，地处太岳山东麓，系沁河发源地。县境四周环山，西北高而东南低，山地、丘陵占总面积的95.7%,河谷、腹地仅占4.3%。系晋中、晋南、晋东南的交界处。东连沁县，南接屯留、安泽县，西邻霍州市、古县、灵石县，北靠介休市、平遥县。2009年人口总数为16万人，其中农业人口14万，耕地面积20万亩。**县下辖5个镇、9个乡。矿产资源极为丰富，已发现的有18种，储量大的有煤、铁、铝矶土、石灰岩4种。煤炭总贮量128亿吨，可采贮量90亿吨。野生资源也极为丰富，各类乔、灌、草本植物有百余科600多个品种，盛产木耳、磨菇、黄花菜、核桃等土特产品和黄芩、党参、柴胡、连翘等药材。森林分布在全县大小山岭，林地面积210万亩，森林覆盖率达55.3%,居全省之首。天然林114万亩，占全省的7.2%，树种130余种，以油松、杨树、桦树、栎树、落叶松为主，林木总蓄积量586万m3,全年生产量17万m3。境内牧草资源丰富，天然牧坡面积113万亩，牧草有261类，载畜量为42万羊单位。1・1・2矿井兼并重组整合概况根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2009]***号《关于长治市^县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复》，山西*****煤业有限公司为单独保留矿井，重组整合主体企业为山西长沁煤焦有限公司，批准开采 1〜11#号煤层，井田面积2.6338km2,矿井能力生产规模90万t/a。1.1.3工业场地涉河工程概况本矿井兼并重组整合项目地处太岳山区，位于**河流域上游的马凤沟支沟内。该项目主要是在***河经矿区工业场地段修建有三座桥（从河流上游至下游依次为漫水桥、铁桥、和石拱桥）以及河道两岸修建有浆砌石堤防。漫水桥为六孔直径约1m的涵管，铁桥为3X6.1m跨径桥梁，石拱桥为3孔，最大跨径为5.7m。厂区河道范围内的堤防保护着两岸生产和生活的安全，平均高度为3m。1.1.4防洪评价编制工作基本情况根据国家计委、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），对于河道管理范围内建设项目，应进行防洪评价，编制防洪评价报告；另根据《山西省河道管理条例》第七条“在河道（包括湖泊、人工水道、行洪区、蓄洪区、滞洪区）管理范围内新建、改建、扩建的所有建设项目，包括开发水利、防治水害、整治河道的各类工程和跨河、穿河、穿堤、临河的桥梁、道路、渡口、管道、缆线、取水口等建筑物及设施，建设单位必须将工程建设方案和有关文件，按照管理权限，报送县级以上河道主管机关审查同意后，方可按照基本建设程序履行审批手续”受业组单位山西**县***煤业有限公司委托，我单位承担了业组单位矿井兼并重组整合项目涉河桥梁工程的防洪影响评价相关工作。接受委托后，我单位立即组织技术人员对涉河工程进行了现场查勘，收集了业主单位提供的桥梁及河道测量资料和河段水文气象、河道情况、地质情况资料。在此基础上，进行水文计算、水力演算，主要对河道的行洪能力、堤防工程的安全性以及桥梁壅水对堤防工程的影响进行了综合分析，最后提出了相应的评价结论和建议，于2012年4月初成了本评价报告的编制工作。1.2目的与任务1・2・1目的通过查明工程建设地域的水文、地质等条件，评价山西*县***煤业有限公司矿井兼并重组整合项目中涉河桥梁（漫水桥、铁桥、石拱桥）是否对所在河道稳定及冲淤产生影响，是否对桥址上游两岸防洪产生影响，是否影响现状堤防工程的安全，以及影响的方式和途径，并就此提出相应的防治措施和建议，明确桥梁工程建设的可行性，为决策部门、工程设计、环境管理等提出科学依据，切实保证工程安全。2.2任务（1） 查明区域地质、地貌及水文地质条件；（2） 对项目涉河桥梁工程对所在河道及两岸的影响等进行分析和评价；（3） 根据评价结果，提出相应的防治措施和建议。1.3评价依据拟建的工业场地内部桥梁防洪评价主要依据国家和山西省现行的有关法律、法规、规章及技术规程。3.1法律法规及政策性依据（1） 《中华人民共和国水法》2002年8月29日；（2） 《中华人民共和国防洪法》1997年8月29日；（3） 《中华人民共和国河道管理条例》1988年6月10日；（4） 《堤防工程设计规范》（GB50286-98）；（5） 《防洪标准》（GB50201-94）；（6） 《山西省河道管理条例》1994年10月1日；（7） 《公路工程水文勘测设计规范》（JTJC30-2002）；（8） 国家计委、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）；（9） 水利部《关于进一步加强和规范河道管理范围内建设项目审批管理的通知》（水建管（2001）618号）；（10） 水利部办公厅《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试编）》（办建管（2004）109号）。1.3.2参考资料1、 《山西*****煤业有限公司矿井兼并重组整合项目初步设计》太原市明仕达煤炭设计有限公司，2011.102、 《山西*****煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》，山西***实业有限公司，2011.83、 《山西省水文计算手册》山西省水利厅，2011.3。4、 《水力学》成都科技大学水力学教研室编，高等教育出版社。5、 **县地形图（1：100000）6、 河道实测纵横断面图以及铁桥梁、石拱桥测量简图2012.3。1.4技术路线及工作内容根据水利部颁发的《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》规定，本次防洪评价在现场察勘、充分收集各桥位河段水文气象、历史洪水、河道冲淤、河势变化、河道整治工程现状及规划资料的基础上，通过分析计算各桥位所在河段河道行洪、河道冲淤、河势变化的规律及特点，分析计算桥梁的壅水和冲刷情况，并根据河道管理的有关规定及防洪要求，分析各桥梁可能给河道防洪、河岸防护、安全度汛、工程管理等方面造成的不利影响，并对不利影响提出了防治、补救措施，最后作出综合评价。***河流域上无水文站，洪水采用《山西省水文手册》中的公式进行计算；雍水计算采用一维恒定非均匀流计算公式进行逐段试算；河道冲刷计算采用《堤防工程设计规范》GB50286—98及《公路工程水文勘测设计规范》JTJC30—2002中有关公式进行计算；防洪评价重点从桥梁对河道泄洪的影响、对河势稳定的影响、对堤防和护岸影响以及对矿井工业场地以及井口防洪影响等几个方面进行分析。本次评价工作从2012年3月中旬开始至2012年4月上旬完成。完成的主要内容有：（1） 充分收集和整理已有资料，掌握所评价各桥梁所处河段的地形、地貌、水文、气象、地质条件；（2） 分析所评价桥梁工程所在河段的历史演变规律，预测未来演变趋势；（3） 计算桥梁所在各河段设计频率洪水的洪峰流量；（4） 分别计算设计频率洪水时河道有桥梁和无桥梁水面线，并争对桥梁工程对河道防洪的影进行分析；（5） 对各桥梁桥址断面处河床及现有河段堤防冲刷深度进行计算分析；（6） 综合分析各桥梁的存在对河道现有水利工程、河道泄洪、河势稳定等方面的影响；（7） 根据综合评价的结论，提出工程防治影响措施。基本情况2.1矿井兼并重组建设项目基本情况根据山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室晋煤重组办发[2009]***号《关于长治市^县煤矿企业兼并重组整合方案（部分）的批复》，山西*****煤业有限公司为单独保留矿井，重组整合主体企业为山西长沁煤焦有限公司，重组后矿井能力90万t/a。2010年2月山西省煤矿企业兼并重组整合工作领导组办公室以晋煤重组办发[2010]9号《关于山西*****煤业有限公司调整重组整合方案的批复》同意山西*****煤业有限公司从山西长沁煤焦有限公司主体企业中调出，列为单独保留矿井，其产能、估算井田面积等内容维持晋煤重组办发[2009]***号不变。2010年12月28日山西省国土资源厅为该矿换发《采矿许可证》，证号为C1400002010121220098819,井田东西长2100m,南北宽2085m,面积2.6338km2,批准开采1〜11#号煤层，开采标高1450.01〜1070.01m。批准开采1〜11#号煤层，矿井设计生产能力为90万t/a,服务年限16.6a。井田开拓方式为斜井开拓。本矿井地处太岳山区，位于***河与马凤沟交汇地带的北部。工业场地内通过的河流属于***河小流域上游。2.2工业场地涉河工程概况工业场地内部现有三座桥梁均跨过***河，从上游往下游依次为漫水桥、铁桥和石拱桥。根据业主提供的测量简图，漫水桥桥梁下部为六孔直径约1m的涵管；铁桥为3X6.1m跨径桥梁，桥墩与水流方向平行；石拱桥为3孔，最大跨径为5.7m，桥墩与水流方向平行。其中漫水桥与下游铁桥中心线相距130m,铁桥与下游石拱桥中心相距80m。除桥梁外工业场地所涉河道两端有大约高3m的堤防，保护着河道两岸生产和生活的安全。2.3河道基本情况2.3.1河道概况***河是汾河支流的小流域，属黄河水系。矿区范围内流域沟谷大多呈西北-东南向展布，除雨季外无水流。在雨季遇暴雨时有洪水发生，但雨过数小时流量即减退为涓涓细流。***河向北流入龙凤河，再向西北汇入汾河。本矿区位于***河上游，矿区上游控制流域面积为16.34km?,控制流域长度为8km,流域平均纵坡为28%。，沿途有北沟、牛郎沟、马凤沟等支沟支流汇入。矿区以上流域范围内仅有的豆壁村大约拥有400口人，800亩耕地。3.2气象、水文（1）气象本区属暖温带半湿润大陆性气候。据**县气象站近10年观测资料，年降水量最小为463.3mm，年降水量最大为861.6mm，年平均降水量为656.7mm；年平均蒸发量最小为 1306.7mm，年平均蒸发量最大为1609.6mm，蒸发量约比降水量大2-3倍；年平均气温8.7°C，年最高气温为32.4C（7月份），年最低气温为-25C（2月份）土壤冻结期为10月下旬至次年3月底，最大冻土深度为86cm；夏秋季多东南风，冬春季多西北风，最大风速可达21m/s。水文测站情况***河流域范围内无文测站。洪水本河段洪水受暴雨特性及地形、地貌、气候影响，主要由暴雨形成，大部分出现在6〜9月，尤以7〜8月居多。桥址处洪水系上游山区暴雨形成，符合山区暴雨洪水历史短、洪峰较大、洪量较小的特点。由于要保护工矿企业，所以根据《防洪标准((GB50201—94)，河道的防洪标准应比一般的同类河道高。2.3.3河道地质地形地貌本矿井地处太岳山区，位于***河与马凤沟交汇地带的北部。矿区以上***河流域上游呈现中部高、东西两边低的山坡势，最高点位于矿区中部山梁上，标高为1575.1m最低点位于矿区西北端的沟谷里，标高约1426.6m相对高差148.5m。区内地形复杂，基岩出露良好，山顶、山脊黄土零星覆盖，植被较发育，沟谷多呈西北东南向。纵观该流域所处的自然地理条件，应属于剥蚀为主的中山区。地层岩性及构成根据山西***实业有限公司编制的《山西*****煤业有限公司兼并重组整合矿井地质报告》并结合现场查勘具体情况，三座桥所处河道内分布有第四系全更新统(Q4)松散砂、卵、砾石，亚粘土、亚砂土,分布在1〜30m范围内。地震据山西省颁发的山西省地震基本烈度表，本区抗震设防烈度为WI度，地震动峰值加速度为0.15g,动反应谱特征周期为0.35s。2.4现有水利工程及其它设施情况本矿区位于***河上游沟道内，河道从矿区工业场地穿过，为了方便矿区河道两岸生产生活交流，现状河道内从上游至下游分别修建有漫水桥、铁桥、石拱桥三座桥梁，河道两岸为平均高度为3m的浆砌石堤防，保护着矿区生产生活的安全，两边堤防紧临矿区生产生活道路。河道演变3.1河道演变成因分析河床演变规律与河道特征是密切相关的，不同特征的河道将呈现不同的演变规律。一般的，影响河床演变的因素十分复杂，主要包括来水、来沙条件，河床、河岸地质地貌等边界条件以及下游侵蚀基准点的影响，这些因素又与河流本身的特点相结合，使河流处于不断地变化发展过程之中。一般河道在长期水流的作用下，会达到一种动态冲淤平衡，当某种因素发生变化时，势必会造成多年形成的动态冲淤平衡，导致冲淤不平衡的因素除该地区的地质、地貌、气候、土壤、植被等自然特征外，人类活动也是重要原因。3.2河道历史演变***河流域地处山西省暴雨东区，暴雨多表现为发生次数多、强度大、历时短，暴雨形成的洪水陡涨陡落，流域表层黄土覆盖层极易被冲刷切割，河床逐步下切，同时由于洪水中携带大量泥沙，在坡度较缓、河床较宽、水流流速较小处极易淤积。长期发展，河床表现为上游沟道的冲刷下切和下游河道的淤积。平面上总体受两岸堤防或山体控制，河槽平面摆动幅度有限，河势基本稳定。3・3河道近期演变分析矿区位于***河流域上游一支沟内，属于支沟的下游。由于***河流域范围内没有设立水文站，故缺少河道的纵横断面实测资料，无法进行定量分析河道的近期演变情况，仅从现场踏勘、走访情况及收集到的有关资料进行定性分析。近年来河道演变受人为影响较大，经现场踏勘调查了解到,***矿区段河道两岸基本有堤防贯通，堤防外围有煤矿生产生活道路可兼作抢险道路，流域上游有一村庄。河道经过治理河床基本平整，抗冲能力相对较强，所以矿区段河道形态近期内基本稳定；上游段河道弯曲狭窄，河槽呈“V”字形。另由于近年来，人们生态意识增强、河道范围内人类活动增多，河道的下切冲刷作用有所减缓。3.4河道演变趋势分析近年来公路、厂矿企业的发展、城市的扩展和水土保持工作的不断加强，一定程度上改变了***河流域的自然演变特征。随着河道两侧非耕地的不断开发利用，河道管理工作的不断加强，两岸洪水冲刷作用将会受到限制，河道演变将主要表现在垂向上的变化，长期来看，河道演变将多受人为因素影响。桥墩矗立于河道内，一定程度上影响河道行洪，对桥址下游河势产生影响。根据工程所涉河道实际情况，预测未来主河槽的摆动明显受控于两岸河堤和来水量的大小，由于来水、来沙的不同，冲刷和淤积都有可能发生。小水时，水流基本稳定在主槽内，平面变形比较小,但水流流速小，容易产生淤积；大水时，水流流速加大，容易产生冲刷，河床的纵向变形将会加剧防洪评价计算4.1防洪标准的确定为适应国民经济各部门、各地区的防洪要求和防洪建设需要，维护人民财产安全，《中华人民共和国河道管理条例》对河道整治、建设以及各工程建设的防洪要求都作了明确规定，目前我国按《防洪标准》(GB50201-94)执行。《防洪标准》(GB50201-94)中第五部分关于交通运输设施的防洪标准部分中规定：“汽车专用公路的各类建筑物、构筑物，应根据其重要性和交通量分为高速、1、11三个等级”各等级的防洪标准按照表4-1规定汽车专用公路各类建筑物、构筑物的等级和防洪标准等级重要性防洪标准(重现期(年))路基特大桥大、中桥小桥涵洞及小型排水构筑物高速政治、经济意义特别重要的，专供汽车分道行驶，并全部控制出入的公路100300100100100I连接重要的政治、经济中心，通往重点工矿区、港口、机场等地，专供汽车分道行驶，并部分控制出入的公路100300100100100II连接重要的政治、经济中心，或工矿区、港口、机场等地，专供汽车行驶的公路50100505050本次防洪评价的铁桥和石拱桥属于II级小型桥梁，根据《防洪标准》(GB50201-94)有关桥梁防洪标准的规定要求，两桥梁防洪标准均为50年一遇(P=2%)。4.1.2穿越河道防洪标准《防洪标准》（GB50201-94）中根据河道沿岸的实际情况和防洪保护对象以及保护对象的规模对河道防洪标准的确定有明确规定，具体见下表。工矿企业的等级和防洪标准等级工矿企业防洪标准（重现期（年））I特大型200~100II大型100~50III中型50~20W小型20~10表4-4 乡村防护区的等级和防洪标准等级防护区人口（万人）防护区耕地面积（万亩）防洪标准［重现期（年）］I$150$300100~50II150~50300~10050~30III50~20100~3030~20IVW20W3020~10本次评价所涉河道流域上游豆壁村人口大约400人，耕地大约800亩。流域内***煤矿年产90万吨，属于中型煤矿，根据《防洪标准》（GB50201-94）考虑到工程所涉河道现状，确定**华河经工业场地处河段河道防洪标准为20年一遇。4・2水文分析计算***河无水文测站，为无资料地区，因矿区以上控制流域面积为

16.34km2，小于500km2，洪水计算分别采用《山西省水文计算手册》

（以后简称《手册》）中流域中流域模型法和推理公式法。4.2.1.1流域特征资料流域特征参数包括流域面积、流域主河道长、流域平均坡度、流域平均宽度和流域特征值等。用1:10万的地形图测算，矿区断面以上流域面积为16.34km2,河道长度为7.9km,其它参数根据以下公式计算：流域平均宽度B=FL式中：B—流域平均宽度，m；F—流域面积，km2；L—流域主河道长，km。流域平均坡度TOC\o"1-5"\h\z”(Z+Z)L+(Z+Z)L++(Z+Z)L-2ZL

J—011 122 n—1nn 0L2式中：J一流域平均坡度，m/km；ZZ„Z—自计算断面开始的沿程各计算点高程，m；0, 1 nL,L・„L—相邻点之间距离，km。0 1 n流域特征值式中：0—流域特征值;大榆沟大桥控制流域参数见下表4T。

项目数量流域面积Fkm216.34流域主河道长Lkm7.9流域平均坡度J%o28流域平均宽度Bkm2.06流域特征值01.294.2.1.2设计暴雨由《手册》附图1：山西省水文分区图，查得本流域属东区。根据流域面积的大小（16.34km2）及暴雨参数等值线通过流域的实际情况，按设计暴雨定点选取原则，选取一个定点。由《手册》附图查得各控制历时的点暴雨量均值及C，按式Hp=Kp・H计算各频率下的点暴雨v量，计算结果见表4-2〜表4-3。表4-2 不同历时定点暴雨参数表 单位：mm10min60min6h24h3d均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv均值Cv13.00.6028.00.5842.00.5562.00.5280.00.50面暴雨量由下式计算：np(a,t)=i/i+can；bH(t)=nP(A,t)・H°(t)；P,Ab b P,AbS•t•ens•(1-t)/入,入#0HpHp(t)=S11-ns,入=0P・TOC\o"1-5"\h\z式中：np(a,t)为相应频率p,一定流域面积a,一定历时t的点b b面折减系数；C,N为经验参数，查表得到；H(t)为相应频率P，一定流域面积A,一定历时t设计面雨量；P,Ab bH(t)为相应频率P,一定历时t设计雨量；P bS为设计雨力，即1h设计雨量，mm/h；P入为经验参数，0W入＜0.12；n为双对数坐标系中设计暴雨时一深关系曲线t=lh的斜率sS，入,n均为暴雨公式的三个参数P s频率项目10min60min6h24h3d设计雨力Sp（mm/h）经验参数2ns5%点雨量28.660.488.0125.9159.156.40.0710.67折减系数0.870.880.940.960.98面雨量初值24.853.3***.5121.0155.4设计面雨量25.250.386.8118.4155.450.30.0690.652%点雨量35.975.4108.7154.0193.370.40.0720.68折减系数0.860.880.930.960.97面雨量初值31.166.3101.6147.8188.4设计面雨量31.662.6107.0144.6188.462.60.0690.664.2.1.3产流计算产流计算按下述步骤和公式进行计算:1.设计净雨深计算采用双曲正切模型。RpRp式中，h为双曲正切运算符号为设计暴雨的主雨历时，；h（t）z P,AZ为设计暴雨的主雨面雨量，mm,R为设计洪水净雨深，mm；F（t）为主p Az雨历时内的流域可能损失，mm。流域可能损失用式（4-9）计算。F(t)=SBAz r,A o,p)0.5+2Ktz S,Az(4-9)式中，S为流域包气带充分风干时的吸收率，反映流域的综合吸r,A水能力，mm/hi/2K为流域包气带饱和时的导水率，mm/h；b为设计K O,PS,A频率的流域前期土湿标志（流域持水度）由手册表7.3.1可知P=1%设计标准的Bo,p为0.61。根据表4.3.2产流地类的面积计算所占权重，由式(4-10).(4-11)求得设流域的事S、Kr,A S,AS 求得设流域的事S、Kr,A S,AS =EC.S i=1,2,…r,A ir,iS =EC.K i=1,2,…S,A iS,i2、设计净雨过程计算Q求解产流历时t。nsSp,At以"nsSp,AtFt九一1n=n s九1ntQ计算损失率t九—1n=n—c s九1nt(4-10)(4-11)(4-12)(4-13)Q计算时段净雨及净雨过程hC)=H (t)-卩t 十《十p P,A t—tc式中，△式中，△h为设计时段净雨深，mm；j为时雨型“模板”中的序位编号;t-1编号;t-1为j时段的开始时刻；其他符号意义同前。号安排在设计时雨型“模板”中相应序位位置，即得主雨过程。由《手册》附图结合现场查看实际情况，***河流域产流地类为砂页岩灌丛山地，计算得各个断面以上流域的产流结果，见表4-8〜4-10

频率参数设计雨日主雨历时(h)主雨雨量(mm)净雨深(mm)吸收率Sr(mm/hO.5导水率Ks(mm/h)P=5%6.8918.001.20主雨日9.296.650.94P=2%5.8318.001.20主雨日11.0123.672.97表4-5 净雨过程计算结果 单位：mmP-5%时程11.2511.511.751212.2512.512.751313.2513.513.7514主雨日0.901.231.672.264.5828.137.593.130.640.430.250.10时程14.2514.514.751515.2515.515.751616.2516.516.7517主雨日0.01P=2%时程11.2511.511.751212.2512.512.751313.2513.513.7514主雨日1.752.162.693.436.3135.9010.054.511.431.160.950.76时程14.2514.514.751515.2515.515.751616.2516.516.7517主雨日0.600.470.350.240.150.070.00表4-6 降雨过程计算结果 单位：mmP=5%时程11.2511.511.751212.2512.512.751313.2513.513.7514主雨日2.632.963.393.986.3029.869.314.862.372.151.981.83时程14.2514.514.751515.2515.515.751616.2516.516.7517主雨日1.701.591.491.411.331.261.201.141.091.041.000.96P=2%时程11.2511.511.751212.2512.512.751313.2513.513.7514主雨日3.213.614.154.887.7737.3511.515.972.882.622.402.22时程14.2514.514.751515.2515.515.751616.2516.516.7517主雨日2.061.931.811.701.611.521.451.381.321.261.211.164.2.1.4汇流计算由《手册》附图查得流域汇流地类为灌丛山地，计算得各个断面以上流域的汇流结果，见表4-11〜4-12(1)流域模型汇流计算成果流域模型法以纳什瞬时单位线为基础，该法将流域过程假设为由n个等效线性水库串联体对水流的调蓄过程。把瞬间作用于流域上的单位净雨水体在流出口断面形成的时间概率密度分布曲称为瞬时汇流曲

线，量纲为1/[T]。把单位净雨称以瞬时汇流曲线称为瞬时单位线。瞬时汇流曲线的数学表达式为:u（o,t）=-^（丄）-e-: （4T6）n kr（n丿k式中，n为线性水库个数；k为一个线性水库的调蓄参数，h；t为时间，h；r（n）为伽玛函数。(4—17)单位强度净雨过程在流域出口断面形成的水体时间概率分布函数称为sn（t）曲线，它是瞬间汇流曲线对时间的积分，无量纲。数学表达式为：(4—17)S(t)=jtu(0,t)dt=r(n,m)， m=t/kn on式中，心m）称为n阶不完全伽玛函数。时段单位净雨在流域出口断面形成的概率密度曲线称为时段汇流曲线，数学表达式为:u(At,t)=4”() 0匕t沁tn S(t)-S(t-At) t>Atn n(4—18)流域出口断面的洪水过程根据时段净雨序列与时段汇流曲线用卷积公式计算。m AhQ(iAt)=工u(At,(i+1—j)At) ， 0<i+1—j<M' j=1,2...Mn 3.6At(4—19)j=1式中，为计算时段，h；&t为时段净雨深，mm；A为流域面积，km2；3.6为单位换算系数学；M净雨时段数。1）参数计算参数n米用式（4—20）和式（4—21）计算：

n=C (A/J)01n=C (A/J)011,A(4—20)1,A i 1,i,(4—21)式中，A为流域面积，km2；J为河流纵比降，％o；CO复合地类(4—21)1,A汇流参数；C为单地类汇流数；0为经验性指数；一为某种地类的面1,i 1 i种权重，以小数计。采用下列经验公式计算:「-严（4—22）m=mi1 "「丿2）汇流参数m计算A汇流参数按各种类的面积权面c•加权计算:(4—29)3）洪水过程线计算T=21+cint—+0.5At'(At丿(4-30)(4—32)qiq- Ah.Aq=T=21+cint—+0.5At'(At丿(4-30)(4—32)qiq- Ah.Aq=3.6Ati=1,2...M(4—32)式中，cint为按四舍五入规则取整算符；q为时段平均产流率，m3/s；Ah为时段净雨，来自推理产流计算结果，mm；c为“时段汇流曲线”形状参数。单地类汇流参数m从手册表7.3.3.1中查得。通过以上步骤和公式计算所得各个断面的汇流计算成果如下表（一）流域模型汇流计算成果表4-7 流域模型汇流计算成果表频率C采用值1c采用值2nm1kiT峰洪流量（ma/s）最大24h洪量（万m3）P=5%1.2571.7701.231.4511.17822.434101.983.2P=2%1.2571.7701.231.3611.10531.413142.7119.2（二）推理公式汇流计算成果表4-8 推理公式汇流计算成果表频率m釆用值计算时段节点数M总历时T汇流时间T（h）峰洪流量（m3/s）最大24h洪量（万m3）P=5%0.10015分钟2362.38396.083.2P=2%0.10015分钟1952.160140.5119.24.2.1.5设计洪峰流量成果合理性分析表4-9 设计洪峰流量计算成果比较表频率流域模型法计算洪峰流量伍/s）推理公式计算洪峰流量（ms/s）P=5%101.996.0P=2%142.7140.5比较以上两种计算方法，两种方法计算较为接近，结合该流域实际情况，考虑防洪评价的安全性，本次防洪评价各桥设计洪峰流量均选用流域模型法计算成果：=5%时,Q=101.9nb/s，P=2%时,Q=142.7nb/s。4.3壅水分析计算4.3.1河道水面线计算方法及主要参数4・3・1・1计算公式水面线计算采用一维恒定非均匀流计算公式逐段试算：TOC\o"1-5"\h\zaV2 aV2Z+uu=Z+dd+h+hu 2g d 2g f j式中：Z，Z——分别为上、下断面处的水位；u dV，V——分别为上、下断面处的流速；u da，a ——分别为上、下断面处的动能修正系数；u dh ——沿程水头损失；fh——局部水头损失。j4.3.1.2基本资料本次洪水位计算按照河道现状条件对桥梁建成前后水面线进行计算比较。计算所采用数据资料如下：（1）纵横断面根据评价要求，对桩号0+000至桩号0+613范围内的河道进行了测量。实测共14个河道横断面，其中0+362、0+442.5、0+562断面分别为石拱桥、铁桥和漫水桥桥中线位置。计算流量设计洪峰流量选用：P=5%时，Q=101.9nt/s,P=2%时，Q=142.7nt/s。糙率取值通过现场勘察及以往经验并结合《山西河流洪水糙率》确定桥梁所在河道糙率n=0.025计算方法据项目本次防洪评价所涉及的河道均属山区型河流，河道纵坡较大，急流与缓流相间，水面线按混合流方法进行计算。由于桥位断面附近没有实测水位流量关系资料，根据以往水面线计算经验，在桥位断面上、下游增加计算断面后，可以基本消除起始断面对计算结果的影响。本次计算均对桥址上下游增加断面，起始断面水位采用均匀流公式计算，然后依次逐断面计算不同频率洪水位。桥梁水面线推算结果见表4-10〜4-11。

表4-11 20年一遇水面线计算成果表桩号设计洪峰流量河底高程有石拱桥、铁桥无石拱桥和铁桥壅水咼度设计水位高程流速水深设计水位高程流速水深(m3/s)(m)(m)(m/s)(m)(m)(m/s)(m)(m)(I0+613101.91435.961437.582.941.621437.582.941.6200+562漫水桥漫水桥桥面咼0+557101.91435.361437.033.71.671437.033.71.6700+515101.91434.91436.43.391.51436.43.391.500+475101.91434.651436.063.691.411436.063.691.4100+445101.91433.641435.372.951.731435.023.691.380.350+442.5铁桥1430+440101.91433.581434.963.691.381434.973.691.39-0.010+435101.91433.131434.93.241.771434.713.71.580.190+390101.91433.031434.832.831.81434.413.71.380.420+370101.91432.811434.852.52.041434.193.71.380.660+362石拱桥1430+355101.91432.651434.083.71.431434.083.71.4300+322101.91432.31433.73.681.41433.73.681.400+190101.91430.81432.183.661.381432.183.661.3800+090101.91428.151429.673.641.521429.673.641.5200+000101.91427.21428.683.81.481428.683.81.480

50年一遇水面线计算成果桩号设计洪峰流量河底高程有石拱桥、铁彳乔无石拱桥和铁桥壅水咼度桥梁底程设计水位高程流速水深设计水位高程流速水深(m3/s)(m)(m)(m/s)(m)(m)(m/s)(m)(m)(m0+613142.71435.961438.013.22.051438.013.22.0500+562漫水桥漫水桥面咼程为10+557142.71435.361437.384.132.021437.384.132.0200+515142.71434.91436.753.851.851436.753.851.8500+475142.71434.651436.44.131.751436.44.131.7500+445142.71433.641435.793.322.151435.374.131.730.420+442.5铁桥14360+440142.71433.581435.314.131.731435.314.131.7300+435142.71433.131435.393.462.261435.064.141.930330+390142.71433.031435.343.092.311434.764.131.730.580+370142.71432.811435.362.82.551434.544.131.730.***0+362石拱桥14350+355142.71432.651434.434.131.781434.434.131.7800+322142.71432.31434.044.111.741434.044.111.7400+190142.71430.81432.524.11.721432.524.11.7200+090142.71428.151430.014.071.861430.014.071.8600+000142.71427.21429.054.251.851429.054.251.8504.3.2壅水计算河流在修建桥梁后，天然水流受到挤压，在桥址上游形成壅水区。壅水高度不仅影响桥梁高度，而且涉及两岸防洪工程的高度和安全。为确定修建桥梁后对河道工程的影响，需对设计频率洪水条件下桥址上游的最大壅水高度和壅水范围进行分析计算。由以上水面线推算表可以看出，漫当20年一遇和50年一遇的洪水发生时，水流漫过漫水桥面的高度分别为0.98m和1.41m；铁桥和石拱桥桥梁壅水高度及壅水长度计算结果见下表4-12。表4-12 各桥梁壅水高度表 单位：m桥梁桥墩修建在河道内，挤占河道行洪断面，在桥墩的连续壅水累积效应作用下，该段河道行洪能力将会降低，通过以上水面线计算,石拱桥和铁桥壅水影响范围为桩号0+362~0+475段，共113m。经计算该壅水影响范围内现状浆砌石堤防可满足该段河道20年一遇行洪要求，故不需对堤防进行加高。另，位于桩号0+562处的漫水桥在铁桥和石拱桥两座桥梁连续壅水之外，故石拱桥和铁桥的存在不会对上游漫水桥产生影响。

4・3・3桥梁净空高度复核根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002）的规定，确定桥梁底部高程时应按照以下公式计算。H=H+工口h+口hmin s j式中：H—桥梁底最低高程（m）；minH一设计水位（m）；s工□h—考虑壅水、风壅增水、波浪爬高、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和（m）；□h一桥下净空安全值（m）。不通航河流桥下，按设计水位计算的桥下净空安全值为0.50m。1、 设计洪水位设计洪水位按照表4-10〜4-11，取建桥后水位。2、 桥位处的波浪高度计算桥位处的波浪高度采用下式计算：0.45h=Cx0.13thbl%r0.7h=Cx0.13thbl%r0.7gHmv2w、0.7th<0.00180.13th0.7vw2丿gHmIv2丿w0.7式中：h—连续观测100个波浪高度中的最大的一个高度,（m）；b1%V—计算风速；汐D—计算浪程（m）；H—水域平均水深；mg一重力加速度值，g=9.81m/s2；C—参数。当浅水情况下：hb/Hm20.1时，C=2.3,当深水情况下：hb/HmV0.1时，C=2.42,设计波浪高度根据经验取h的三分之二，计算结果见下表4T3。表4-13 桥址处波浪高度计算成果表建筑物频率（％）水域平均水深（m）计算浪程（m）参数C波浪咼度（m）铁桥22.15202.420.09石拱桥22.5520考虑风壅增水、波浪爬高、床面淤高、漂浮物高度等诸因素的总和，各桥均取Y□h=0.3m。3、桥下净空高度复核表4-14 桥下净空高度计算表建筑物设计水位工□h桥下净空安全值桥梁底部高程桥梁净空咼度mmmmm①②③④④-①-②铁桥1435.790.30.51436.70.61石拱桥1435.360.30.51435.80.14由上表4-14可以看出，该段河道50年一遇设计洪水通过时，铁桥桥下净空高度为0.61m,石拱桥桥下净空高度为0.14m。根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG30-2002）对不通航河流桥下净空的要求（大于0.5m）,铁桥满足净空安全要求，而石拱桥不满足净空安全要求。

4・4桥墩冲刷分析计算建桥后，受桥孔压缩影响，一般在桥的上游形成壅水，而在桥下形成收缩断面，水流流速增大，桥孔附近河床发生一般冲刷，同时在桥墩附近发生局部冲刷。根据前述地质情况，本工程河槽和河滩表土下面均为非粘性土分布,故桥墩冲刷计算采用《公路工程水文勘测设计规范》JTJC30-2002）中的非粘性土相关公式：4.4.1桥墩一般冲刷河槽部分人QAd卩人QAd卩BcJ1、hcmh■cqZ.、3Ed16（规范7.3.1-4）式中：h——一般冲刷后的最大水深（m）pA——单宽流量集中系数；dA=（ ）0.15dHB——造床流量下的河槽宽度；H——造床流量相对应的平均水深；Q2——河槽部分通过的设计流量，河槽扩展至全桥时采用设计流量Qp（m3/s）；B——河槽部分桥孔过水净宽,当桥下河槽扩展至全桥时,cj即为全桥桥孔过水净宽;h-cm河槽最大水深h-cm河槽最大水深(m)；h-cq桥下河槽平均水深(m)；河槽泥沙平均粒径;桥墩台水流侧向压缩系数;与汛期含沙量有关的系数，按表7.3.1-2,选用0.66。表4-15表4-15桥墩一般冲刷计算结果建筑物频率设计流量(m3/s)桥墩水流侧向压缩系数“桥下河槽的平均水深hcq(m)河槽泥沙平均粒径(mm)一般冲刷深度(m)铁桥5%101.90.891.73201.332%142.70.882.15201.62石拱桥5%101.90.902.04201.072%142.70.892.55201.264.4.2桥墩局部冲刷桥墩局部冲刷按《公路工程水文勘测设计规范》中7.4.1-7)（7.4.1-12）进行计算:（7.4.1-12）进行计算:当vwv0h=KKBo.6（V—V'当vwv0h=KKBo.6（V—V'）

b EH1 1 0当v〉v0h=KKBo.6（V—V'）

b EH11 0—V， 叶）n1—V，00h I—=0.0246（旷）.14J332d+d10+hpd0.72KT|1=0.8J+—）d0.45d0.15V，=0.462（2）0.06V0 B 0n=（ ）0.25d0.191V式中：h——桥墩局部冲刷深度（m）；bK——河床颗粒的影响系数；nB 桥墩计算宽度；1V——一般冲刷后墩前行近流速（m/s）VEd1/6h2/3pE——与汛期沙量有关的系数；h 一般冲刷后的最大水深（m）；pd——河床泥沙平均粒径；V0 河床泥沙起动流速（m/s）；V0 墩前泥沙起冲流速（m/s）；n 扌旨数；1K——墩形系数，按规范附录B取1。z表4-16 桥墩局部冲刷深度计算表建筑物频率计算流速（m/s）局部冲刷深度（m）行进起动起冲铁桥2%2.631.590.940.495%2.291.540.920.42石拱桥2%2.651.590.871.165%2.321.540.851.02表4-17 桥墩冲刷计算成果表建筑物频率一般冲刷深度局部冲刷深度总冲刷深度(m)(m)(m)铁桥2%1.620.492.115%1.330.421.75石拱桥2%1.261.162.425%1.071.022.094.5桥址河段河道堤岸冲刷深度计算桥梁修建后，由于桥墩矗立于河道内，使桥址处在的河道过水断面有所减小，桥墩阻水使水流方向、流速及河道两岸的冲刷发生改变,因此需进行河岸冲刷计算。按《堤防工程设计规范》(GB50286—98)中的水流平行河岸的冲刷计算公式计算。rv)―盯丨V允丿式中：h一局部冲刷深度(m)；Bh—冲刷处的水深(m)；p一平均流速(m/s)；cp—河床上允许不冲流速(m/s)允V=0・45Ro.25允R—水力半径；n—与防护岸坡在平面上的形状有关，一般取0.25。表4-16 桥址河段河道堤岸冲刷深度计算表桥名项目频率平均流速(m/s)水深(m)平顺河岸冲刷深度(m)平顺河岸冲刷深度增加值(m)铁桥建桥前5%3.691.380.642%4.131.730.88建桥后5%2.951.730.670.032%3.322.150.920.04石拱桥桥建桥前5%3.71.380.642%4.131.730.88建桥后5%2.52.040.660.022%2.82.550.940.06防洪综合评价5.1与流域规划的关系与影响本报告主要对山西**县***煤业有限公司矿井兼并重组整合项目中所涉***河的两座桥梁工程和矿区段两岸堤防工程进行评价。项目所涉流域面积比较小，流域近期范围内没有水利工程规划，所以上述涉河工程基本不会对流域规划产生影响。5.2与现有防洪标准的适应性矿区内两座桥梁（铁桥、石拱桥）防洪标准均为50年一遇，根据《防洪标准》（GB50201-94）,项目所涉***河河道的防洪标准为20年一遇，现有两座桥梁防洪标准均高于河道防洪标准，满足防洪要求。5.3对河道行洪的影响河流在修建桥梁后，天然水流受到挤压，在桥址上游形成壅水区。壅水高度不仅影响桥梁的高度，而且涉及两岸防洪工程的高度和安全。通过分别对河道不同情况下水面线的分析计算，河道中有铁桥和石拱桥时，由于桥址过水断面减小及桥墩的阻水作用，会在桥址上游将形成壅水段，50年一遇洪水通过时，石拱桥、铁桥的壅水高度依次为0.42m、0.***m，壅水长度分别为桥址上游32.5m、78m；20年一遇洪水通过时，石拱桥、铁桥的壅水高度依次为0.35m、0.66m,壅水长度分别为桥址上游32.5m、78m。由于桥墩的连续壅水累积效应作用下，石拱桥不能够满足《公路工程水文勘测设计规范》对于不通航河流桥梁净空安全值（不小于0.5m）的要求，进一步加大该段河道行洪压力，但是由于两岸堤防较高，洪水可能会安全宣泄；另外漫水桥的修建也会增大河道行洪压力，但是由于漫水桥上游河道两岸受山体控制且桥址处水面不会越过堤防，所以漫水桥的修建对河道安全行洪有一定的影响，但是影响不大。综上所述桥梁的修建增大了河道的行洪压力，堤防的修建某种程度上缓解了河道行洪压力。5.4对河势稳定的影响桥梁对上下游河势的影响，除造成桥址及其河槽的局部冲刷之外，在一定范围内将加重上游河床的淤积。淤积程度取决于桥梁阻水的大小和上游河势的状况。根据矿方提供测量简图和现场查勘基本情况，铁桥、石拱桥的桥墩布置均与水流走向基本平行，对桥址上下游河势走向影响相对较小；只是在发生较大洪水时，易在桥址以上形成壅水并产生淤积，使上游河道纵向缓慢淤高；桥址处形成降水段，水流流速稍有加快，堤岸冲刷深度将有所增加，对河道平面变形将有所促进。5.5对两岸堤防的影响由第四章水面线分析计算的两个表格中的数据可以看出，虽然两桥梁会在桩号0+362~0+475段共113m的河道范围段产生壅水，增大该段河道堤防的抗洪压力，但是由于堤防比较高，所以堤防基本上仍然能满足防洪要求。由于，桥墩布设于河道内，使得水流方向、流速及河道两岸的冲刷发生改变，桥址处一定范围内河道岸坡冲刷将有所加剧。当20年一遇洪水通过时铁桥、石拱桥桥址河段堤岸冲刷深度增加值分别为0.03m、0.02m；50年一遇洪水通过时以上两座桥桥址河段堤岸冲刷深度增加值分别为0.04m、0.06m。5.6洪水对工业场地和井口的影响通过计算可知当20年、50年一遇洪水发生时，矿区范围内河道水面的最大高程分别为1435.37m、1435、79m，而工业广场生活区和井口的标高分别为1437.3m、1445.622m。所以上述频率的洪水对工业场地和井口基本没有影响。5.7冲刷对桥梁的影响通过计算，当50年一遇洪水发生时，铁路桥、石拱桥桥墩处河道一般冲刷深度分别为1.62m,1.26m；局部冲刷深度分别为0.49m,1.16m；总冲刷深度分别为2.11m、2.42m。冲刷有可能影响桥梁工程的安全。5・