金鑫

（遼寧省葫蘆島水文局，遼寧葫蘆島125000）

建設(shè)項(xiàng)目對(duì)河勢的影響分析

金鑫

（遼寧省葫蘆島水文局，遼寧葫蘆島125000）

本文以《赤峰至朝陽至錦州鐵路通道擴(kuò)能工程》項(xiàng)目跨越小凌河為例，在相應(yīng)設(shè)計(jì)100年一遇洪峰水位前提下，從壅水、回水、斷面流速變化、斷面流向變化、沖刷與淤積的計(jì)算分析，給出項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河勢的影響評(píng)價(jià)，為建設(shè)項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支撐。

防洪評(píng)價(jià)；洪水計(jì)算；河勢影響；建設(shè)項(xiàng)目

在河道管理范圍內(nèi)的建設(shè)項(xiàng)目，需進(jìn)行防洪評(píng)價(jià)。在防洪評(píng)價(jià)中，項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河勢的影響分析十分重要，本文以《赤峰至朝陽至錦州鐵路通道擴(kuò)能工程》項(xiàng)目跨越小凌河為例，分析建設(shè)項(xiàng)目對(duì)河勢的影響。

1　基本概況

1.1項(xiàng)目概況

此項(xiàng)目洪水設(shè)計(jì)按100年一遇標(biāo)準(zhǔn)，跨河線路經(jīng)朝陽境內(nèi)網(wǎng)戶屯北向東正跨小凌河進(jìn)入錦州凌海市缸窯溝村（3號(hào)橋），經(jīng)缸窯溝村沿高速公路方向在缸窯口屯東與西札木林屯西先后兩次跨越小凌河至東札木林村（2號(hào)橋），在東札木林子村東與對(duì)岸香磨屯西之間與錦朝高速公路并行跨越小凌河后至金砂鍋村（1號(hào)橋）。

跨河1號(hào)橋橋長1 743.6 m，河道管理范圍內(nèi)建橋墩25個(gè)；跨河2號(hào)橋兩次跨越小凌河橋長1 139.9 m，河道管理范圍內(nèi)建橋墩26個(gè)；跨河3號(hào)橋橋長1 638.9 m，河道管理范圍內(nèi)建橋墩34個(gè)。

1.2流域概況

小凌河是遼寧省西部較大河流之一，發(fā)源于朝陽縣西南的助安喀喇山，自西北向東南流經(jīng)朝陽、南票、凌海、錦州等市縣（區(qū)），于凌海市娘娘宮鎮(zhèn)的龍王廟注入遼東灣。干流全長206 km、流域面積為5 153 km2。

1.3河道概況

本期項(xiàng)目跨越小凌河處為山丘區(qū)，項(xiàng)目區(qū)河道呈斜W型，河流斷面高水寬300～600 m，河流兩岸為低山控制，河床比降約1.63‰，河床組成主槽為粗、細(xì)沙及沙卵石組成，灘地及近岸邊有耕地、樹林；河床主槽糙率0.019～0.022，灘地糙率為0.045～0.055。本期項(xiàng)目跨越斷面常年有水，河床穩(wěn)定性較好、斷面沖刷不大，河槽相對(duì)穩(wěn)定。

1.4現(xiàn)有水利工程及其它設(shè)施情況

本期項(xiàng)目2號(hào)橋上游230 m處建有凌河至黃甲單線鐵路橋，2號(hào)橋（西）下游建有下凌線小凌河公路橋，1號(hào)橋下50 m處建有錦朝高速小凌河大橋。項(xiàng)目跨越段左、右岸均為無堤段，洪水受兩岸低山控制，防洪標(biāo)準(zhǔn)依地勢可達(dá)20～100年一遇。

1.5水利規(guī)劃及實(shí)施安排

依據(jù)《小凌河流域河道生態(tài)治理規(guī)劃報(bào)告》，黃土坎子至錦凌水庫回水末端有堤段沿堤防內(nèi)側(cè)種植30 m寬護(hù)堤林帶，無堤段沿兩側(cè)階地、村屯內(nèi)側(cè)布置50 m寬生態(tài)林帶。本期項(xiàng)目區(qū)段內(nèi)為無堤段，左右岸防洪標(biāo)準(zhǔn)依地勢可達(dá)20～100年一遇。

2　設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

本期項(xiàng)目橋梁跨越小凌河2號(hào)橋上游0.67 km處為缸窯口水文站，控制面積2 251 km2。項(xiàng)目跨越小凌河1，2，3號(hào)橋，較缸窯口水文站相比最大區(qū)間控制面積為47 km2，僅占缸窯口水文站控制面積的2.1%，橋址控制斷面區(qū)間無人為及天然的分洪、滯洪設(shè)施，為此洪水?dāng)?shù)值按照規(guī)范可直接移用缸窯口站設(shè)計(jì)洪水。經(jīng)分析計(jì)算本期項(xiàng)目橋梁跨越小凌河斷面處100年一遇洪峰流量為8 840 m3/s。

橋梁壅水、回水計(jì)算采用能量方程用一維水力計(jì)算程序計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。新建1號(hào)橋壅水高度為0.04 m、回水影響范圍2 620 m，新建2號(hào)橋（東）壅水高度為0.15 m、回水影響范圍1 570 m，新建2號(hào)橋（西）壅水高度為0.14 m、回水影響范圍1 260 m，新建3號(hào)橋壅水高度為0.08 m、回水影響范圍1 200 m。

表1　本期項(xiàng)目跨越小凌河前后設(shè)計(jì)水面線計(jì)算成果表　m

3　項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河勢的影響

3.1斷面流速變化分析

在相應(yīng)設(shè)計(jì)100年一遇洪峰水位下，由于橋墩阻水作用建橋后流速有所增大，各橋斷面流速增大范圍0.18～0.60 m/s，增大幅度在6.7%～11.9%之間，見表2。流速的增大增加了水流的紊動(dòng)程度，特別是加大了橋墩附近及下游河岸的沖刷。

表2　項(xiàng)目跨越小凌河斷面設(shè)計(jì)洪峰水位下

3.2斷面流向變化分析

1號(hào)橋位于相對(duì)較寬河谷地形，橋與小凌河流向呈5°夾角，橋址處右岸為低山控制，左岸為耕地村屯，主流在右岸，灘面傾向河心，小凌河自北向南流經(jīng)橋位，橋建成后會(huì)使水流流向呈橋上游向南橋下游向北小幅演變。

2號(hào)橋（西）與小凌河流向呈16°夾角，橋梁建成后會(huì)改變水流的方向，水流會(huì)形成橋上游向南、橋下游向北的演變，會(huì)對(duì)橋梁下游北岸造成沖刷；2號(hào)橋（東）與小凌河流向呈26°夾角，橋梁建成后會(huì)明顯改變水流的方向，水流會(huì)形成橋上游向北、橋下游向南的明顯演變，同時(shí)對(duì)橋梁下游南岸造成沖刷（圖1）。

圖1　 2號(hào)橋橋墩對(duì)水流影響示意圖

3號(hào)橋與小凌河流向正交，除局部沖刷外對(duì)水流影響不大。

3.3沖刷與淤積分析

河道一般沖刷和墩前局部沖刷計(jì)算，采用TB 10017-99《鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］中規(guī)定公式。根據(jù)本期項(xiàng)目設(shè)計(jì)部門提供的地質(zhì)資料。計(jì)算參數(shù)及邊界條件，E值采用0.46，計(jì)算結(jié)果見3。

表3　本期項(xiàng)目橋梁跨越河流斷面處最大沖刷深度計(jì)算成果表m

通過計(jì)算結(jié)果可以看出：項(xiàng)目跨越小凌河斷面一般沖刷深度主槽為 0.92～3.65 m、邊灘為1.50～5.80 m；主槽墩前局部沖刷深度為1.50～4.95 m、邊灘為0.69～5.21 m；墩前疊加最大深度主槽為4.30～6.85 m、邊灘為3.00～8.90 m。其沖刷深度以弱風(fēng)化巖為止沖層。經(jīng)計(jì)算的墩前最大沖刷深度與項(xiàng)目采用值比較，大部分計(jì)算值小于項(xiàng)目采用最大值，項(xiàng)目沖刷深度采用值相對(duì)偏于安全。

4　結(jié)語

綜上分析，項(xiàng)目建設(shè)后在相應(yīng)設(shè)計(jì)100年一遇洪峰水位下，各橋斷面流速增大，增加了水流的紊動(dòng)程度，特別是加大了橋墩附近及下游河岸的沖刷。

小凌河1號(hào)橋建成后會(huì)使水流流向呈橋上游向南、橋下游向北小幅演變；小凌河2號(hào)橋建成后橋西水流會(huì)形成橋上游向南、橋下游向北的演變，對(duì)橋梁下游北岸造成沖刷，橋（東）會(huì)形成橋上游向北、橋下游向南的明顯演變，同時(shí)對(duì)橋梁下游南岸造成沖刷；小凌河3號(hào)橋與小凌河流向正交，除局部沖刷外對(duì)水流影響不大。

項(xiàng)目建設(shè)對(duì)河勢影響主要表現(xiàn)為改變水流的方向及加大河道下游及岸邊的沖刷，工程建設(shè)時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)保護(hù)措施。

［1］水政［1992］7號(hào) 河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目管理的有關(guān)規(guī)定［S］.北京：水利部、國家計(jì)委，1992.

［2］辦建管〔2004〕109號(hào)河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目防洪評(píng)價(jià)報(bào)告編制導(dǎo)則（試行）［S］.北京：水利部辦公廳，2004.

［3］方根男，孫學(xué)祥，王槐清，等.TB 10017-99鐵路工程水文勘測設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國鐵道出版社，1999.

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2015-09-08