濰坊泰祥街跨越白浪河大橋工程防洪評價

秦 峰，劉炳新，史高承

（濰坊市水利局，山東 濰坊 261061）

濰坊經濟開發區泰祥街跨越白浪河大橋，位于泰祥街與白浪河交叉處，G20青銀高速北約700 m處。泰祥街西段是濰坊經濟開發區2017年、2018年城市基礎建設項目的一條東西向主干道，此次擬建范圍西起現狀泰祥路，起點樁號為K0+000，向東與向陽路、上辰路及四平北路相交，東至K1+072.99，順接現狀泰祥路，全長1 072.99 m。泰祥街（向陽路-白浪河東岸）跨越白浪河大橋中心線與河道中心線右交角80°，橋跨總長155 m，跨徑30 m+30 m+35 m+30 m+30 m，橋梁全寬44 m。

1 設計洪水計算成果

1.1 洪水計算與壅水分析

根據《防洪標準》（GB50201-2014）、《山東半島流域綜合規劃》及《濰坊市城市總體規劃》等，確定本次新建橋梁橋址處河段設計防洪標準為100年一遇。根據《公路工程水文勘測設計規范》（JTG C30-2015）規定的橋涵設計洪水頻率和跨河橋梁的規模情況，該橋的設計防洪標準為100年一遇。綜上所述，本次防洪評價的設計洪水標準頻率采用100年一遇。本次設計洪水分析計算所采用的暴雨資料為國家基本雨量站1951—2014年實測降雨整編資料及分析計算成果。

考慮到流域內河槽、洼地、坡面、城區的調蓄、滯蓄、超滲等產流條件不同，對各計算單元分別進行了調蓄演算；根據城區產、匯流特性，按照小匯流面積概化過程線推求設計洪水過程，然后與上游設計洪水過程錯時段疊加，加基流后即為流域不同設計頻率的設計洪水過程，基流的大小按照流域面積每100 km2加1.0 m3/s計算。

橋址處河道斷面較規整，100年一遇洪水起推水位采用《專項規劃》中民主街橋下水位成果19.94 m。橋址處水位采用恒定非均勻漸變流能量方程，依據河道縱橫斷面圖，自下游向上游逐段推算各斷面水位見表1。

表1 泰祥街白浪河大橋設計斷面不同頻率洪水成果表

公路橋建成以后，由于橋墩阻水減少了河道有效行洪面積，從而壓縮水流使橋前水位壅高。參照《公路工程水文勘測設計規范》（JTGC30-2015）提供的經驗公式。

1.2 沖刷與淤積分析

天然狀況下，由于流域的來水、來砂及河床邊界條件的不斷變化，河床形態總是處在不斷的沖淤變化過程當中。但在相當長的一段時間內，沖淤量可以相互補償，河道處于一個相對穩定的動態平衡狀態。河道上建橋后，破壞了原有平衡狀態，由于橋墩阻水減少了有效過水面積，致使橋下流速增大，水流挾沙能力增強，對河床、岸坡及堤防產生沖刷。橋下河道沖刷過程較為復雜，為便于分析研究，將其分為橋下一般沖刷和橋墩局部沖刷兩部分：橋下一般沖刷是指因建橋后橋下過水斷面減少，流速增大，橋下河床全斷面內發生的普遍沖刷；橋墩局部沖刷是指因橋墩阻水使其周圍水流結構發生急劇變化而在墩前、墩側引起的沖刷。計算時假定局部沖刷是在一般沖刷完成基礎上進行的，計算成果見表2。

表2 白浪河大橋沖刷計算成果表 m

由表2可知，白浪河河槽現狀斷面100年一遇洪水情況下最低沖刷線高程為15.192 m，規劃斷面100年一遇洪水情況下最低沖刷線高程為15.257 m。根據地質資料，河床表層為淤泥，以黏性土為主，厚度 0.2～2.5 m，平均厚度 1.68 m，下伏粉質黏土，厚度2.30～3.50 m，平均厚度 2.9 m，本次計算采用粉質黏土指標計算。

根據地質資料及河道淤積特性分析，建橋前后淤積情況不會有明顯變化，并且建橋以后，河道會逐漸趨于沖於平衡態，沖於量可以相互補償。

2 防洪影響分析評價

2.1 對河道泄洪的影響分析

橋梁建成后由于橋墩阻水，使過水斷面減小，行洪能力降低，采用工程上常用的設計水位不變條件下橋下洪水減少流量與原設計流量的比值來評價建橋對河道行洪能力的影響程度。各頻率設計洪水情況下建橋后河道行洪流量均有所減少，但減小量不大。

根據《山東省涉水建設項目防洪與輸水影響評價技術要點暫行規定》第十二條：“跨越省骨干河道的，一般不宜大于8%”，“根據橋梁所處平原區、山丘區、山區，壅水高度一般不宜大于0.05 m、0.07 m、0.10 m。”

根據建設單位提供的橋梁設計資料以及河道實測斷面進行分析計算，當發生100年一遇洪水時，現狀斷面情況下橋址處水位壅高0.05 m，壅水長度106.37 m，阻水比8%；規劃斷面情況下橋址處壅水高度0.04 m，壅水長度74.44 m，阻水面積比7%，從河道阻水及壅水情況來看，橋梁壅水高度滿足審查規定的要求，阻水面積百分比不超過8%；壅水高度0.04～0.05 m，滿足審查規定要求。

2.2 對河勢穩定的影響分析

泰祥街白浪河大橋與水流方向交角為80°，橋墩為方形型橋墩，軸線與水流方向交角為10°，由于橋梁在河道行洪斷面內布置有橋墩，橋梁建成后橋址處河道斷面的原有狀況將會發生變化，橋下的水流流態、流勢較建橋前都會有所變化，水流條件的改變也將會使橋下局部河段的河槽發生一定變化。由于橋梁壅水的影響，致使水面比降變緩，導致水流的挾沙能力降低，造成上游回水區淤積；在橋位處由于河道斷面縮小，導致流速加大，會加重對橋下河道的沖刷。因為實測資料的限制，對橋位處河道淤積情況難以進行定量分析，從長期看，水沙沖淤存在著動態平衡，河床基本穩定。

3 工程影響防治措施

泰祥街白浪河大橋的建設破壞了現有堤防，改變了水流條件，增大了斷面流速，對河道行洪會產生一定的不利影響，需要采取相應的工程措施進行防治。另外，工程在施工過程中對河道行洪也會產生一定的影響，應從堤防平面布置、堤防斷面設計等方面采取相應措施避免或盡量降低不利影響。

3.1 堤防設計

3.1.1 堤防平面布置

堤線垂直橋梁布置，上下游長度為橋梁最外側邊緣外延30 m后與現有地形平順銜接，高程由23.5 m漸變至現有地形高程，堤防填筑完成后內外坡根據需要進行處理。

3.1.2 堤防斷面設計

1）堤頂高程的確定。堤頂高程為河道100年一遇設計洪水位+堤頂超高。

2）堤防斷面設計。堤防設計為均質黏性土土堤，堤頂寬度 8 m，迎水坡坡比為 1∶3，背水坡坡比為1∶2，堤身填筑壓實度不小于0.95。

3.2 護岸設計

河道上方建橋后，橋前水位壅高，流速加大，河道沖刷加重，河道行洪時堤防安全將受到影響。為減輕由于建橋后上游水位壅高、水流流勢變化、局部流速增加對橋梁上下游兩岸的影響，保證河道的行洪安全和橋梁的運輸安全，應對橋梁上下游岸坡進行防護，并且護坡基礎采取防沖措施。

3.3 施工棄渣堆放對防洪影響的防治措施

工程棄渣堆放場應選擇在主河道外側堆放，不得對河道行洪造成不利影響，同時為防止棄渣場產生新的水土流失，需要做好棄渣場的水土保持工作。泰祥街白浪河大橋已于2017年7月開工建設，目前橋梁下部基礎、墩、柱等構筑物已經完成，河道內臨時施工圍堰已拆除外運、建筑垃圾已清理，主河槽已按照規劃斷面進行整治，基本不會對本年度汛期河道行洪造成影響。

4 結論與建議

1）本次擬建橋梁設計所采用洪水標準為100年一遇，橋梁設計標準不低于現有河道的水利規劃標準100年一遇。橋址處河道順橋向河口規劃寬約150 m，橋梁總長155 m，橋梁設計方案能夠滿足現有水利斷面的要求。

2）橋址處河段現狀斷面情況下100年一遇設計洪水位21.584 m(考慮壅水)，規劃斷面情況下100年一遇設計洪水位21.345 m（考慮壅水），橋梁跨河處設計最低梁底高程為22.085 m，超高0.501 m，梁底高程滿足《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60-2004）中超高不小于0.5 m的規定。

3）橋梁施工期間，必須保證河道行洪通暢，其生活、辦公用房應遠離河道。工程施工完畢清除河道和兩岸的臨時建筑物，以恢復原河道行洪條件，防止對河道行洪造成不利影響。工程竣工驗收前，防汛部門應會同河道主管部門，對工程竣工清理進行檢查驗收。