天然河道行洪論證評價方法分析

吳秋詩 鄧恒 宋兵

四川省都江堰東風(fēng)渠管理處 成都 610000

1 編制行洪論證與河勢穩(wěn)定報告的來源

為加強全國管理范圍內(nèi)建設(shè)項目的管理，確保江河行洪排澇暢通，保障人民生命財產(chǎn)安全，水利部、國家計委于1992年4月頒發(fā)了《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目管理的有關(guān)規(guī)定》〔1〕，該規(guī)定明確了河道管理范圍、管理內(nèi)容即建設(shè)項目類型、河道管理權(quán)限、建設(shè)項目申請手續(xù)及主管機關(guān)審查內(nèi)容，重點關(guān)注建設(shè)項目對河道行洪、河勢安全、堤防安全、河水水質(zhì)的影響。在此基礎(chǔ)各省結(jié)合自身實際頒發(fā)了相應(yīng)的省內(nèi)管理暫行辦法，如《四川省河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目管理暫行辦法》，并進一步規(guī)定了具體的審查資料及審查機構(gòu)。建設(shè)項目對河道的影響評價有兩個類型的報告，即防洪評價報告和行洪論證與河勢穩(wěn)定評價報告，其中部分省采用后者，并統(tǒng)一制定了試行的編制大綱。

2 報告內(nèi)容與構(gòu)成

行洪論證與河勢穩(wěn)定評價的主體內(nèi)容可概括為兩個方面：一、建設(shè)項目產(chǎn)生的壅水對河道水位、流速、行洪及河勢的影響，主要是汛期；二、分析評價洪水對建設(shè)項目安全可能產(chǎn)生影響，考慮的因素主要是項目設(shè)計參數(shù)、河床地質(zhì)資料以及河勢穩(wěn)定情況。評價的落腳點是通過優(yōu)化工程布局、調(diào)整設(shè)計方案、采取防護措施等手段使得建設(shè)項目滿足河道安全行洪與河勢穩(wěn)定的要求，達到建設(shè)項目順利實施與河道安全的雙贏。

攔河建設(shè)項目的行洪論證與河勢穩(wěn)定評價報告按照大綱要求共由7章組成，1-3章用于詳述各方面的基礎(chǔ)資料，包含建設(shè)項目的設(shè)計方案、施工方案；河流基本情況、河段基本情況、建設(shè)規(guī)劃及河勢情況；評價標準、評價范圍等。第4章為計算主體，為后續(xù)評價提供數(shù)據(jù)支撐，需要進行水文分析、壅水分析、沖淤計算，河勢定性分析，排澇計算，必要時還需要開展動床物理模型試驗研究。在完成上述計算的基礎(chǔ)上進行第5章的綜合評價，進而在6-7章提出最終的結(jié)論與相應(yīng)的補救措施和建議。報告所作出的結(jié)論需要明確且清晰，評價結(jié)論重點關(guān)注對河道行洪及對河勢穩(wěn)定的影響，并需要強調(diào)所采取的補救措施及提出相應(yīng)的工程造價。從報告的結(jié)構(gòu)來看，前三章提供評價的前提與基礎(chǔ)，第四章是整個報告的計算核心，第五章是評價主體，在編寫報告時必須嚴格按照該邏輯順序進行，這樣得出的結(jié)論才具有依據(jù)性和可靠性。

3 橋梁建設(shè)項目的行洪評價

3.1 橋梁建設(shè)項目的評價階段

在實際工作中，比較常見的攔河項目有堤防工程、電站、攔河堰及橋梁。 前三者屬于水利水電工程，行洪論證與河勢穩(wěn)定評價有一定的計算基礎(chǔ)且建設(shè)業(yè)主熟悉審查程序，有利于評價的開展。而跨河或涉河的橋梁建設(shè)項目屬于交通工程，在其可研或初步設(shè)計階段無法進行系統(tǒng)的水文分析和壅水計算，容易出現(xiàn)橋梁高程偏低或占用過水面積較大的情況；且相關(guān)文件未明確規(guī)定評價報告報批的時間節(jié)點和先后順序，常常會出現(xiàn)因主體方案變更而反復(fù)修改評價報主體內(nèi)容的問題，增加不必要的重復(fù)工作，降低評價效率。解決上述問題的有效途徑是評價單位提前介入，在初設(shè)方案審查前為設(shè)計單位提供水位、沖刷等數(shù)據(jù)，使得初設(shè)方案滿足或基本滿足行洪要求，這樣可以避免因采取補救措施而產(chǎn)生的大額經(jīng)濟投入；也避免評價人員不斷的修改評價報告主體和結(jié)論。而評價報告的審查則安排在初設(shè)方案批復(fù)之后，評價人員以修改后的初設(shè)方案為評價基礎(chǔ)，具有實際操作性。

3.2 橋梁建設(shè)項目評價的復(fù)雜性

對于評價對象為水利工程的建設(shè)項目，在可研和初設(shè)階段會開展相應(yīng)的水文分析計算，在編制行洪評價報告時有一定的計算基礎(chǔ)，僅需對已有的結(jié)果進行復(fù)核。而橋梁建設(shè)項目則有所不同，需要從河道資料及水文站點分析著手，逐步進行水文計算，且橋梁的防洪標準一般都大于河道的防洪標準，需要計算的工況也有所增加，在一定程度上增加了橋梁建設(shè)項目評價的復(fù)雜性。

3.3 橋梁壅水的計算方法

因橋梁的結(jié)構(gòu)特殊性，其對河道行洪的影響區(qū)別于其他建筑，主要體現(xiàn)在橋梁壅水和橋位附近的流場改變，主要是指橋前壅水。橋梁壅水產(chǎn)生的原因是由于橋梁的建設(shè)占用了一部分斷面過流面積，水流流線在橋梁上游收縮，下游擴散，且因橋梁梁體和橋墩的阻力影響使得水流局部阻力增加產(chǎn)生了額外的水頭損失，橋梁在建設(shè)后橋梁上下游呈現(xiàn)一定的水位差，即為橋梁壅水。在評價對象為橋梁建設(shè)項目時橋梁壅水是重點關(guān)注內(nèi)容，橋梁壅水高度和斷面壓縮率也是評價河道行洪影響的重要指標。

目前計算橋梁壅水可以采用簡化經(jīng)驗公式、一維或二維數(shù)學(xué)模型及水工模型試驗等方法，其中簡化經(jīng)驗公式法是通過聯(lián)解動能或動量方程與連續(xù)性方程、通過實驗確定參數(shù)而得到的半理論半經(jīng)驗性的計算公式，國內(nèi)常用的有無坎寬頂堰流公式、陸浩公式、曹瑞章公式、能量平衡橋長公式、新正交橋壅水公式、邊灘等價河寬法等。國外常用的計算公式有：美國公路局法、美國地調(diào)局法、拱橋法（英國瓦林弗水力學(xué)研究所）、Biery和Delleur法等。這些計算公式因?qū)嶒灄l件如河道斷面、河床地質(zhì)條件、橋墩形式、是否考慮沖刷等差異性而具有一定的適用范圍，使用時應(yīng)結(jié)合評價項目的實際情況選用，且參數(shù)的取值對于計算結(jié)果的可靠度有較大的影響。在實際操作中，可以采用多個公式計算并相互驗證，根據(jù)橋梁占用斷面情況選用合理的計算結(jié)果。

除了簡化的經(jīng)驗公式，也可以采用數(shù)學(xué)模型計算橋梁壅水，對于一般的河道或行洪影響較小的建設(shè)項目，可以采用一維數(shù)學(xué)模型。常見的有美國陸軍工程兵團水文工程中心開發(fā)的水面線計算軟件HEC-RAS，其中有專門應(yīng)用于橋涵水位計算的模塊，計算時需要輸入橋梁的幾何參數(shù)，一般計算時需要在橋位附近設(shè)置四個斷面，且需要選取兩個不受橋梁收縮影響的斷面。

4、結(jié)語

防洪評價報告或行洪論證與河勢穩(wěn)定評價報告的編制和審查對于確保河道的正常運行尤其是汛期安全具有重要意義，要求行業(yè)人員準確且全面地對擬建項目進行分析和提出評價結(jié)論，對于影響較大的情況應(yīng)重點指出并提出相應(yīng)的工程優(yōu)化方案或補救措施。