科瑪大橋防洪影響分析

劉秀 劉夏淵

摘 要：科瑪大橋建成后將對所在河段的行洪條件、河勢、沿河堤防工程和河道整治工程的運行等帶來一定影響，本文主要通過對大橋所在河段進行設(shè)計洪水及水面線計算，分析其產(chǎn)生的防洪影響。

關(guān)鍵詞：防洪影響 水面線 壅水分析

1.項目概況

淮口鎮(zhèn)是金堂縣第二大城鎮(zhèn)，位于沱江左岸，交通條件好，距城南高速公路出口2.3km，距縣城25km，距成都47km。擬建的金堂縣淮口科瑪沱江大橋（以下簡稱“科瑪大橋”）位于沱江白果電站庫區(qū)，距白果電站壩址7.3km，左岸為淮口鎮(zhèn)，右岸為九龍鎮(zhèn)。

沱江成都段，起始斷面控制沱江流域面積3403km2，趙鎮(zhèn)斷面（沱江、中河、毗河三河匯口河段）控制沱江的流域面積6430km2；設(shè)在金堂峽峽谷中的三皇廟水文站，控制沱江的流域面積6590km2。擬建的科瑪大橋位于白果水電站庫區(qū)，橋軸線上下游3km內(nèi)無支流匯入。橋區(qū)河段屬于沱江上游上段地區(qū)，為低山丘陵區(qū)，海拔高程在向下游逐漸遞減，屬蜿蜒型河流，河谷開闊，河槽呈“U”型，河道彎曲，多呈連續(xù)的“S”、“幾”字形；兩岸山嶺相對較低，植被較差，水土流失嚴重；河道坡降逐漸變緩，有較開闊的河谷平壩出現(xiàn)，農(nóng)耕發(fā)達，人煙稠密，經(jīng)濟繁榮，交通方便。

橋址區(qū)沱江流向由東北向西南，上下游兩個反向河彎組成了“S”字形河道，科瑪大橋橋軸線處于兩個河彎的過渡段，橋軸線方向312°，與河流近正交（交角89°），過渡段基本順直。河谷為對稱的寬底“U”型谷，谷底開闊平坦，高程420.00～440.00m，實測水位423.30m時，江面寬約230m。

2.設(shè)計洪水

擬建科瑪大橋位于金堂縣白果電站壩址上游約7.3km處，距上游三皇廟水文站約18km。三皇廟水文站控制沱江的流域面積6590km2，區(qū)間面積為412km2，僅占三皇廟水文站控制流域面積的6.3%。因此，將三皇廟水文站作為水文分析計算的依據(jù)站。根據(jù)三皇廟水文站1941～2018年的年最大流量系列，將1981年、1995年和2001年洪水從實測系列中提出作特大值處理，再加入1840年和1900年歷史洪水，組成一個不連序系列，按不連序系列頻率計算法進行頻率計算，用矩法估計統(tǒng)計參數(shù)初值，采用P—Ⅲ型頻率曲線適線，確定統(tǒng)計參數(shù)和設(shè)計值。擬建的科瑪大橋橋位河段控制沱江流域面積7002km2，區(qū)間面積為512km2，僅占三皇廟水文站控制流域面積的6.3%。因此，采用水文比擬法計算得橋位河段各頻率洪水成果見表1。

3.壅水分析

科瑪大橋修建后，由于橋墩的阻水作用，建橋斷面在通過同量級的洪水流量下，洪水位會有一定的變化。為合理推求科瑪大橋河段建橋前、后的設(shè)計洪水水面線，采用HECRAS（Hydrologic Engineering Centers River Analysis System）一維河流數(shù)學(xué)模型，分析建橋前后的水位、過水面積、河寬、平均流速等在各分析斷面的變化情況。計算參數(shù)及邊界條件如下：

①控制斷面選擇。下游控制斷面距離白果電站壩址5.379km，其水位根據(jù)《金堂縣白果水電站工程初步設(shè)計報告》確定，水位為427.86m。

②計算河段及斷面布置。科瑪大橋河段河寬在250m～350m之間，考慮水面線計算要求和壅水影響范圍，取科瑪大橋上游1495m～下游1176m共2.64km河段作為洪水水面線計算河段，共布置12個斷面。

③糙率的確定。天然河道水力計算中糙率系數(shù)n值的確定尤為重要。由于河床形態(tài)多種多樣而且復(fù)雜，床面的阻力及河道的形態(tài)阻力都難于直接求得，將水流作為一元水流處理時應(yīng)作的修正等一切不明因素都包括在糙率系數(shù)n內(nèi)。因此，通常采用計算河段內(nèi)的水文（位）站的水位、流量資料，反求出分段糙率n值，實際上是研究特定河段的綜合阻力系數(shù)。此段沱江位于白果電站的庫區(qū)，根據(jù)1981年、1959年庫區(qū)河段的洪水水面線調(diào)查資料和《白果電站初步設(shè)計報告》中淤積平衡后的綜合糙率值，確定河道糙率值為 0.03～0.032。

④白果電站庫區(qū)淤積影響。此段沱江位于白果電站的庫區(qū)，根據(jù)《金堂縣白果水電站工程初步設(shè)計報告》中的壩前淤積平衡后的河底高程成果和斷面位置對現(xiàn)狀實測河底高程進行了調(diào)整。

⑤計算工況。根據(jù)成都市水務(wù)局已審批的《四川省金堂縣淮口城市防洪規(guī)劃報告（報批本）》，計算河段無的規(guī)劃堤防線，故只需計算了現(xiàn)狀情況下的建橋前后的工況。

4.防洪影響分析

通過對科瑪大橋河段進行洪水水面線計算，其100年一遇設(shè)計洪水情況下建橋前后水力要素計算成果見表2。

由上述計算結(jié)果可見，建橋前過水?dāng)嗝鏋?031.0m2，建橋后過水面積為2991.2 m2，縮窄率為1.31%，斷面縮窄率較小；大橋在100年一遇情況下最大洪水壅高0.04m，水位壅高很小，不會對所在河段涉水建筑物產(chǎn)生影響；大橋軸線處水位 428.34m，安全超過1.0m，低于設(shè)計橋梁底最低高程430.73m，滿足行洪安全。

參考文獻：

[1]防洪標準.（GB50201-2017）.

[2]水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范.（SL44-2006）.

[3]水利水電工程水文計算規(guī)范.（SL278-2002）.