跨河橋梁工程防洪評價研究

孟曉鳳 廣東華禹工程咨詢有限公司

過去的眾多實踐證明，優質的跨河橋梁工程可對當地水利工程起到正向影響和輔助作用，而規劃和施工缺乏科學性的該類工程則會對當地防洪工作造成負面影響。我國早已意識到這一影響關系，故而制定了相關法律法規，督促該類工程進行防洪評價，規范相關建設行為。

1.跨河橋梁工程防洪評價內容

在跨河橋梁工程施工過程中，其必然會涉及架設橋墩等操作，架設橋墩以后，河流流經橋下時，其所能流經的河道與從前相比相對狹窄，且水流在流經該處時，橋孔也會對其流速產生影響，造成擠壓。在進行跨河橋梁施工時，在架設橋墩之外，其施工行為也需要一定的場所承載，而這部分施工場所將加重該影響。當對跨河橋梁工程防洪影響進行評價時，應重點考察該工程對河道原有防洪能力造成的影響，以及河流作用于橋梁時為其帶來的消極影響。

2.跨河橋梁工程防洪評價指標

在研究跨河橋梁工程產生的防洪影響及其自身受到的影響時，應將幾個方面的影響作為重點參考，將其作為該類工程防洪評價的重要指標，從而做出具有高度參考性的防洪評價結果。

2.1 泄洪標準

在進行橋梁建造前的設計工作時，該河段發生洪水時其洪水將對橋梁產生的沖擊作用與負向影響為其設計中必須考慮的因素，在設計圖紙中，這種因素也會被體現出來，進行相應的應對。實施防洪評價時，應核查該設計中其洪水相關標準，和相關規定中的此類標準是否一致。

2.2 梁底高程

跨河橋梁工程中，其橋梁的梁底部分高程并非隨意定制，關于其具體高程，必須依照一定的標準。在進行防洪評價時，應核對該項工程中的相關高程，對比其是否符合要求。

2.3 橋墩與橋長

不同河道因為河道情況和流速等因素影響，對于泄洪能力有不同要求，橋梁工程應依據其要求，制定橋梁的具體長度，以及布置橋梁的橋墩。防洪評價中，應檢查該部分是否存在問題。

2.4 壅水高度與曲線長度

橋梁對河道水流造成阻礙，使其水位在流經橋下時驟然升高，并且因為繞過橋墩而出現繞流，其壅水高度應符合相關標準要求。且應測定其曲線長度是否符合標準。

2.5 局部水速、泄洪方向及沖刷作用

橋梁施工過程中，及其完工之后，其對局部水流速度造成的影響，以及當洪水發生時，其泄洪方向是否會發生改變，對河道兩側的堤岸是否會造成沖刷影響，橋梁的橋墩是否會受到沖刷影響，也是需要考慮的因素。

2.6 其他因素

在橋梁建設時，其施工所用的總體時間，施工的各個階段安排，以及對該橋梁的保護等，也是防洪評價中應該考慮的內容。

3.防洪評價計算

3.1 設計水位

依照相關制度規定，實施防洪評價計算時，若評價目標地點對水文成果方面早已制定相關計劃，則應依照其執行。應先對計劃水位進行預估，然后方可規劃其路線縱坡，選取橋梁架設以及涵洞規劃等方面的方案。試算法為其常用方法，通過試算法，可計算求得設計水位。試算法是以水力學理論為基礎而進行設計水面計算。該方法適用于斷面所處河流的上游或者下游位置存在一些影響水流速度的建筑物、河道并不直順的情況。此外，也可通過繪制水位和水流量之間的關系曲線圖來計算計劃水位。曲線圖計算方法比較適合應用于水文計算斷面和橋位斷面之間所構成的形態斷面相對整齊而且并沒有出現許多突變點的情況，且應用該種計算方法時，目標所在河段應為直順河道，且河道底部情況均衡。經過該種方法計算后，即可參照水面比降的情況得出設計水位。

3.2 壅水高度

跨河橋梁工程在建設過程中以及建設完成之后，會對流經水流造成一定的阻礙作用，而水流會受到這種影響，其水位會發生變化，出現水位增高的現象。尤其是其橋墩一般都是先修建渠槽，然后在渠槽之內進行橋墩安裝，也就導致其對水流的阻礙作用更加明顯。受到此種阻礙影響的水流在流經該區域時，不僅水位會出現增高，而且其流速也會增長，流經該斷面的水流，其面積會減小，這就導致在發生洪水時，該處工程上游部分的洪水水位必然增長，即為出現壅高。

在進行該處壅水高度的最大值計算時，其計算公式為：最大壅水高度=系數X（橋下水流流經平均速度-該處斷面的平均水流速度）。

在該公式內，其系數取值應由該處河灘的過水能力來確定。該處斷面水流的平均流速是經過設計后的下泄水流流量與整個河道水流過水的斷面的面積相除所得出的商值。

3.3 壅水曲線長度

在防洪計算中，無法精確地算出壅水曲線的長度，而只能依據相關數據及其關系對其進行大致估算。在估算壅水曲線長度時，應將壅水高度乘以2，再除以計算河段天然河底比降，通過該計算所得出的值，即為防洪評價中所需要的壅水曲線長度值。

3.4 沖刷與淤積

河流河床的具體形態時刻都在發生變化，這是因為其一直在承受水流沖擊作用影響，水流在發揮這種影響時，會導致河床周圍發生沖淤變化。在水流流動時，帶來的泥沙會改變河床的形態，塑造河床邊界的影響因素也處于變化之中。從長遠來看，沖淤作用中的沖淤量將逐漸自我補償，維持河道的平衡狀態。但是跨河橋梁修建以后，這種固有的平衡模式被改變，因為橋段的橋墩等會對流經的水流造成壓縮影響，導致其流經水速升高，其水流對河道中泥沙的攜帶能力也會增強，從而在流經橋下時發生沖刷作用。沖刷作用不斷累積，使河床在橋下的河段變得更深，而過水面積在逐漸增大，使其水流發生減速現象，當該部分水流速度低至一定限度時，該段河道則會出現輸沙平衡，這種沖刷作用也無法繼續，而是停止。

3.4.1 一般沖刷情況

依據相關資料，并結合相應計算公式，可對一般沖刷進行計算。在該計算中，經常會應用的公式為沖止流速公式。在運用該公式進行計算時，是假設在橋梁下方河槽斷面位置中，其中任何一個垂線所在位置的平均水流速度一旦達到沖止標準時，則這條垂線所在位置會停止沖刷作用。在這種情況下，一般沖刷所造成的沖刷深度，已經抵達了其最高極限值，以其為依據可進行河道的沖刷計算。

3.4.2 局部沖刷情況

當河流流經橋梁時，其水流會沖擊橋墩并被其阻擋。受到阻擋之后，水流繞過橋墩繼續前行，其繞流過程會導致水流流線驟然發生彎曲，從而對河道造成局部的沖刷作用，河道因為該種作用，而形成沖刷坑。在這種沖刷作用發生時，沖刷坑的坑底部位水流速度會逐漸減緩，其沖刷坑內的泥沙中細小的部分會被水流帶走，而留下的泥沙漸漸變得粗化。在這一過程中，水流會造成沖刷影響，而河床中的泥沙會產生一個抗擊沖刷的反作用力，兩種影響互相博弈，最后達到一個彼此間的平衡點，這時候，該處沖刷坑的深度已經達到了極限。依據相關計算公式，可對其局部沖刷情況進行計算。

4.結論

總而言之，當前國家經濟形勢下，跨河橋梁工程日益增多，其對所經水域防洪水平會產生各異影響，對其防洪影響進行科學評價，可有效進行工程管理，確保其建設符合防洪標準，有利于當地水域防洪抗澇，同時也可對橋梁抵抗水流沖擊作用的能力做出客觀評價。