陳能志

涉河項目防洪評價方法與指標(biāo)探討

陳能志

福建省水利水電勘測設(shè)計研究院

在《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制導(dǎo)則（試行）》（簡稱《導(dǎo)則》）中，對防洪評價報告編制的內(nèi)容和格式做了一般性的規(guī)定，但《導(dǎo)則》未規(guī)定防洪影響評價具體的技術(shù)指標(biāo)等問題，該文擬對防洪評價中存在的問題進(jìn)行探討。

防洪評價 指標(biāo) 方法

1 問題的提出

根據(jù)《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目管理的有關(guān)規(guī)定》，凡涉河的建設(shè)項目，在立項之前應(yīng)事先進(jìn)行防洪評價，并獲得許可。防洪評價報告是發(fā)改委審批（或核準(zhǔn)）項目可行性研究的前置條件，防洪評價報告通過水行政主管部門審查之后，建設(shè)項目才能獲得審批。

《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制導(dǎo)則（試行）》（以下簡稱《導(dǎo)則》）對報告編制的內(nèi)容和格式做了一般性的規(guī)定。但對防洪評價結(jié)論的可行與否沒有規(guī)定具體的評判標(biāo)準(zhǔn)和明確的技術(shù)指標(biāo)，比如壅水多少、減少多少流量可以接受？

2 防洪評價的內(nèi)容

《水法》、《防洪法》對圍墾河灘、河道做了嚴(yán)格規(guī)定，除規(guī)劃岸線調(diào)整外，不允許圍墾和占用河道、河灘，我省主要的涉河建筑物是橋梁、碼頭及跨河管道等。防洪評價主要是評價建設(shè)項目對河流的影響及項目自身防洪的問題，主要內(nèi)容有：（1）是否妨礙行洪、降低河道泄洪能力；（2）對河勢穩(wěn)定、水流流態(tài)、沖淤變化有無不利影響；（3）對堤防、護(hù)岸和其他水工程安全的影響；（4）對防汛搶險的影響；（5）是否符合流域綜合規(guī)劃的要求，對流域規(guī)劃實施有何影響；（6）建設(shè)項目自身防御洪澇的標(biāo)準(zhǔn)與措施是否符合規(guī)范要求；（7）是否影響第三方當(dāng)事人的水事權(quán)益；（8）是否符合其他有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求。

3 防洪評價問題探討

3.1 防洪評價計算方法

設(shè)計洪水（潮位）根據(jù)《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》進(jìn)行。

水力計算主要根據(jù)《水力學(xué)計算手冊》、《水工設(shè)計手冊》及《水利動能設(shè)計手冊》（排澇分冊）進(jìn)行。

3.1.1壅水高度計算

橋墩壅水高度計算公式如下：

（1）方法一

式中：△Z--橋壅水高度，m；α--動能修正系數(shù)；V--橋墩下游為正常水深時的斷面平均流速，m/s；B--無橋墩時的截面寬度，m；ε--過水?dāng)嗝媸湛s系數(shù)，ε=0.85-0.95；b--兩墩間的凈寬，m；h--建橋前橋墩下游正常水深，m；g--重力加速度，m/s2。

（2）方法二

式中：Q--流量；ξ--系數(shù)，取0.1；其余同式1。

（3）碼頭等阻水建筑物壅水高度計算公式如下：

應(yīng)根據(jù)建筑物的布置情況及河道的特點采用對應(yīng)的公式。

3.1.2流態(tài)變化分析

建筑物引起的流態(tài)變化，應(yīng)采用物?；驍?shù)模進(jìn)行分析，數(shù)模一般用二維水動力模型，目前常用Mike21進(jìn)行分析。

3.1.3回水水面線計算方法

回水水面線根據(jù)能量和流量守恒原理進(jìn)行計算。采用逐段推算法繪制回水曲線，所依據(jù)的基本公式為恒定非均勻漸變流，計算公式為：

或為

對于跨河網(wǎng)的建筑物，通常采用Mike 11計算水面線，基本原理是河道非恒定漸變流的圣維南（Saint-Venant）方程推求河網(wǎng)水面曲線，圣維南基本方程組包括連續(xù)方程和動力方程：

式中：t——時間，s；s——河道長度，km；q——旁側(cè)入流量，m3/s；R——水力半徑，m；C——謝才系數(shù)；其余同式4。

在具體的評價工作和報告編制過程中，會遇到一些問題，主要如下：

3.2 評價具體技術(shù)指標(biāo)探討

涉河建筑物布置一般原則是：建筑物應(yīng)避開河道的控制斷面（河段）、分流口、河流彎段處。橋梁一般不應(yīng)在河中拐彎、設(shè)匝道，岸灘上的承臺要進(jìn)入河床。

現(xiàn)行的《導(dǎo)則》未規(guī)定具體的防洪影響的可接受（獲批）指標(biāo)，在實際工作中，如何確定切實可行的技術(shù)指標(biāo)呢？比如，建筑物壅水多少cm、流量減少多少（百分比），流速增加多少（百分比）是可以接受的？目前我省尚未出臺相關(guān)的技術(shù)規(guī)定。這就要求編制人員對項目所在河流的特征、河勢及其防洪問題有個總體的把握，根據(jù)河流性質(zhì)和具體情況進(jìn)行詳細(xì)分析，區(qū)別對待，確定項目防洪評價結(jié)論是否可行。

筆者多年從事防洪評價工作，從我省實際出發(fā)，提出如下幾個主要技術(shù)指標(biāo)供實際應(yīng)用參考：

3.2.1阻水面積百分比

涉及Ⅰ、Ⅱ級堤防河道，建筑物的阻水面積百分比不應(yīng)大于8%；涉及Ⅲ級以下堤防以及無堤防河道，建筑物的阻水面積百分比不應(yīng)大于10%。

3.2.2最大壅水高度

對于不允許越浪的堤防，建筑物的最大壅水高度應(yīng)控制在堤頂安全超高值15%以內(nèi)（一級河道，壅水絕對值不應(yīng)超過15cm）；對于允許越浪的堤防，建筑物的最大壅水高度應(yīng)控制在堤頂安全超高值30%以內(nèi)（山區(qū)河流，一般壅水值不應(yīng)超過30~40cm）。

3.2.3減少流量百分比

對于一、二級河道，建筑物阻水減少流量百分比不應(yīng)超過3%；對于三級及以下河道，建筑物阻水減少流量百分比不應(yīng)超過5%。

3.2.4交角及流態(tài)變化

涉河建筑物（橋墩中軸線）與水流動力軸線的交角一般應(yīng)在5度以內(nèi)。

設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下，洪水流速較大（斷面平均流速達(dá)到2.5m/s）的平原性河流，流速增幅不應(yīng)大于5%；山區(qū)性河流流速增大不應(yīng)超過15%。

3.2.5堤腳沖刷

設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下，建筑物引起的堤腳沖刷深度，應(yīng)控制在0.5m以內(nèi)。

3.3 階段與精度問題

由于涉水項目屬于不同行業(yè)部門，有的部門（如交通）可研階段工作深度比水利部門淺，只提供初步方案，最終方案要在初步設(shè)計和施工圖階段才能確定，故未能提供詳細(xì)的結(jié)構(gòu)布置剖面圖及橋墩坐標(biāo)點，而水行政主管部門要求經(jīng)過審批的橋梁橋墩結(jié)構(gòu)是最終方案，不宜改變（否則要重新評價、重新審查）。這種情況只能要求業(yè)主提供最終的建設(shè)方案，若項目方案（如大橋線位、跨度）調(diào)整，則防洪評價報告需根據(jù)新的方案進(jìn)行修編、重新報批。

3.4 補救措施

鑒于絕大部分建設(shè)項目都沒有做物模試驗，建設(shè)項目對河勢影響的范圍很難確定，因此補救措施也很難與實際情況相符，在研究補救措施時，應(yīng)分析項目所在河段流速、流場分布情況，根據(jù)項目實施后斷面流速大小和流速擾動影響范圍，確定補救措施。對于壅水引起上游水面線抬升，其補救措施根據(jù)壅水和回水計算成果確定，但若壅水影響小于7~8cm，很難采取補救措施，建議采用補償更為合適。在沒把握的情況下，防洪評價報告所采取的補救措施，應(yīng)適當(dāng)考慮安全因素，投資估算方面，適當(dāng)留有余地，避免以后實際采取補救措施的投資大幅突破。

若項目防洪評價計算的成果無法滿足技術(shù)指標(biāo)要求，說明該項目建設(shè)對河流的防洪影響顯著，應(yīng)要求建設(shè)業(yè)主和設(shè)計單位優(yōu)化變更設(shè)計方案（如加大跨度、順?biāo)鞑贾玫龋?，若還無法滿足要求，則要求采取補救措施增加河道過水?dāng)嗝妗?/p>

4 結(jié)論及建議

作為建設(shè)方，大部分業(yè)主對水利都是外行業(yè)的，更多的是考慮項目自身布置的合理與方便，而對防洪影響考慮不足。這就要求評價方必需與業(yè)主互動，除了評價之外，更要對工程的布置提出意見和建議，建議業(yè)主工程位置避開流態(tài)復(fù)雜的敏感河段，同時改進(jìn)和優(yōu)化工程的布置，比如橋軸線與水流的交角、橋墩墩基、承臺、橋跨等，以降低壅水值、減少其對流速和流態(tài)的影響，使項目建設(shè)對防洪的影響降至最低程度。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)手段，在沒有河工模型的情況下，項目防洪影響的補救措施要適當(dāng)偏于安全。而對于敏感河段的工程建設(shè)及項目附近還受到其它工程影響的情況，則應(yīng)通過河工模型進(jìn)行驗證。