郭琦

【摘要】在分析了潮河現狀的基礎上，針對目前存在的問題，從多個層面上說明進行河道防洪評價的必要性；針對評價內容中的橋位處設計流量及設計水位計算、壅水及沖刷分析與計算這些關鍵問題，就各種常用計算方法展開討論并選出本文計算所采用的公式。算出設計流量，壅水及沖刷后，結合所得結果分析比較，選取合理的計算結果。最后利用CAD繪出跨潮河橋梁布置圖，分析擬建橋梁對河道防洪帶來的影響。

【關鍵詞】跨河橋梁；防洪影響評價；潮河

1 工程概況

潮河是七里河的主要支流之一，發(fā)源于新鄭市郭店鄉(xiāng)徐莊，流經新鄭市郭店鎮(zhèn)、鄭州市經濟技術開發(fā)區(qū)，在管城區(qū)圃田北流入七里河，流域面積為31.3km2，主河道長為3.6km，平均坡度為1/400，流域平均寬的為2.78km。潮河河流洪水主要由暴雨形成，其變化受暴雨強度和地形等因素影響，洪水發(fā)生時間、變化規(guī)律與暴雨基本一致，洪水多發(fā)生在7、8月份的汛期，洪水年際年內分布不均，變幅較大，不確定性強。由于潮河發(fā)源于低丘區(qū)與平原區(qū)，受區(qū)域降雨強度與下墊面條件影響大，整體洪峰上升與下降較快，通過時間較短。洪量較大，受暴雨強度、匯流面積與地形條件影響，與降雨變化特征基本一致。潮河所含泥沙現主要來源于流域上游的土壤重力侵蝕，受季節(jié)性變化與降水強度影響較大，汛期降雨量與雨強大，洪水發(fā)生時攜帶一定的泥沙，非汛期內降雨量小，河道流量小，含沙量較低。由于無實測泥沙資料，故根據《河南省水利工程水文計算常用圖集》中繪制的侵蝕模數分區(qū)圖和附近流域實測泥沙資料統計成果分析，潮河年均輸沙模數約300t/km2？a。

2 河道邊界條件及實施規(guī)范

2.1 河道邊界條件

潮河河道現狀斷面是不規(guī)則復式斷面，河道主槽小，兩側灘地大，河道底高程平均為128.00，河道底寬為260.07m，跨河斷面兩岸高程143.05～145.09m，所處河段平均比降為0.0024，左岸坡比平均為1：0.8，右岸平均坡比為1：4.35。

2.2 水利規(guī)范及實施安排

據現行的國家《防洪標準》（GB 50201-94），結合鄭州市城市總體規(guī)劃（2008-2020年）成果，鄭州市區(qū)域內河防洪標準為：中心城區(qū)河道防洪標準近期為50年一遇，遠期為100年一遇，排澇標準近期為5年一遇。依據《鄭州市城市防洪規(guī)劃（修編）》（2010年）、《鄭州市水生態(tài)文明規(guī)劃》（2013年），遠期鄭州市河道防洪標準為：50年一遇洪水設計，100年一遇洪水校核。

根據《鄭州市城市防洪規(guī)劃（修編）》，潮河河道規(guī)劃斷面成果見表1所示。

表1 潮河河道斷面規(guī)劃成果

河名

比降

設計河底

底寬

主槽邊坡

堤頂高程

堤頂寬度

左

右

潮河

0.0024

129.79

50

1：3

1：5

6.0

6.0

3 防洪評價計算

3.1 河道水位計算

依據《河道管理范圍內建設項目管理的有關規(guī)定》、《防洪標準》有關規(guī)定，鄭州市軌道交通航空港配套工程跨潮河橋址處按50年、100年一遇洪水標準進行計算。

利用明渠均勻流水力公式潮河現狀、規(guī)劃河道進行水位計算，計算結果見表2所示。

表2 河道水位計算成果表

河道

斷面

工況

河底高程（m）

平均水深（m）

設計洪水位（m）

潮河

現狀河道

P=2%

127.74

1.51

129.25

P=1%

127.74

1.72

129.46

3.2 壅水計算

（1）壅水高度計算

壅水高度采用《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）中介紹的橋前最大壅水高度計算公式，其公式如下：

式中：ΔZ-橋前最大壅水高度，h1-布樁前平均水深，h2-布樁后平均水深。

（2）回水影響長度計算

橋址處壅水對河道影響長度采用《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）中回水長度計算公式，其公式如下：

式中：L-壅水曲線全長，ΔZ-最大壅水高度，i-水面比降。

（3）波浪高度計算

壅水高度采用《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）中的橋前最大壅水高度計算公式計算；回水影響長度計算采用《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）中回水長度計算公式計算；波浪高度計算按《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）中推薦的公式計算。計算結果見表3：

表3 河道壅水計算成果表

河道

工況

壅水高度（m）

回水長度（m）

波浪爬高（m）

潮河

P=5%

0.104

86.67

0.127

P=2%

0.119

99.17

0.129

P=1%

0.135

112.5

0.130

3.3沖刷計算

河床的一般沖刷和局部沖刷深度計算按《橋位設計》及《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）規(guī)范中的計算公式，對城郊鐵路工程跨潮河進行20年一遇洪水、50年一遇洪水、100年一遇洪水的沖刷深度計算。計算結果見表4所示。

表4 河道沖刷計算成果表

潮河

復核標準

一般沖刷深度（m）

局部沖刷深度（m）

總沖刷深度（m）

P=5%

3.24

2.06

5.30

P=2%

3.22

2.06

5.28

P=1%

3.21

2.06

5.27

4 結論與分析

（1） 跨河橋梁要求最低梁底高程等于設計洪水位、壅水高度、波浪爬高和安全超高（取0.5m）之和，計算可得100年一遇、50年一遇和20一遇情況下要求最低梁底高程分別為133.73m、133.49m和133.26m，均小于設計梁底高程，滿足要求。

（2） 潮河現狀20年一遇，一般沖刷為3.24m，局部沖刷為2.06m，總沖刷深度5.30m ，50年一遇洪水時，一般沖刷為3.22m，局部沖刷為2.06m，總沖刷深度5.28m；100年一遇洪水時一般沖刷為3.21m，局部沖刷為2.06m，總沖刷深度5.30m。根據《鐵路工程水文勘測設計規(guī)范》（TB10017-99）規(guī)范，墩臺埋深不應小于3.03m， 現狀河道設計墩臺最小埋深為2.5m，不滿足規(guī)范要求，建議采用3.1m。

（3） 潮河設計防洪標準為50年一遇，校核防洪標準為100年一遇?？绾訕蛄涸O計防洪標準為100年一遇，符合國家有關規(guī)定及規(guī)范要求。

（4） 發(fā)生100年一遇洪水時，新建橋梁所處河道斷面沖刷深度均較淺，洪水沖刷對河床穩(wěn)定影響較小；橋位處流速增幅較小，項目建設對下游河勢穩(wěn)定影響不大。

參考文獻

[1]《河道管理范圍內建設項目防洪評價報告編制導則》（試行）（水利部建管辦[2004]109號）

[2]《河道管理范圍內建設項目管理的有關規(guī)定（修訂稿）》（水利部、國家計委水政[1992]7號）

[3]《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》（SL44-2006）

[4]《防洪標準》（GB50201-94）

[5]《城市防洪規(guī)劃編制大綱》（1998年）