工程建設引起河道改線段防洪影響研究

王雪紅，趙揚搏，張龍玲，賀云鵬

(1.南京市長江河道管理處，江蘇 南京 210098；2. 揚州市勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225007；3.南京市浦口區水務局，江蘇 南京 211800)

高速鐵路是城市建設的基礎設施，是促進區域均衡發展的有力通道。隨著我國區域發展戰略的實施，地區高速鐵路的建設加快了進程，然而由于規劃等原因一些鐵路站點建設在行洪河道附近，可能影響河道行洪安全，甚至造成洪澇損失。為減少洪澇災害的發生，近來年國家和地方先后出臺了一系列相關的法規、條例等[1- 3]加強對涉河項目的防洪評價與管理，促進了我國防災減災體系的完善。根據《中華人民共和國防洪法》的要求，在洪泛區、蓄滯洪區內建設非防洪建設項目，應當就洪水對建設項目可能產生的影響和建設項目對防洪可能產生的影響作出評價。目前，國內關于橋梁[4- 7]、渡槽[8]、碼頭[9]、穿堤管道[10]等項目防洪評價的研究頗多，對于工程建設引起的河道改線方面的評價較少，本文以連淮揚鎮鐵路寶應站站前綜合客運樞紐建設引起河道改線為例，全面分析了各方面影響，并針對性地提出相關建議，對類似工程防洪評價工作有切實的指導意義。

1 工程概況

連淮揚鎮鐵路寶應站站前綜合客運樞紐鄰澗溝河而建，澗溝河以東區域包括長途汽車客運站、公交停靠站、社會車停車場、出租車相關設施及普通道路等，屬城南新區；以西區域為人行廣場，屬望直南區，東西廣場通過2座車行橋和2座人行景觀橋連通[11]。城南新區和望直南區防洪標準分別為50a一遇和20a一遇，規劃抽排標準均為20a一遇，澇水抽排入澗溝河、寶射河、新民大溝、斜溝河等。根據寶應站站前綜合客運樞紐的總體規劃布置，站前廣場及地下停車場覆蓋原有澗溝河，為保證澗溝河功能，寶應站站前綜合客運樞紐范圍內涉及的寶應縣境內縣域骨干河道——澗溝河改道設計，澗溝河改道影響涉及的支河曹莊河按規劃要求和澗溝河節制涵閘溝通，馮橋支渠改線后重新貫通。由于高鐵站區所在區域防洪標準未達到50a一遇城市防洪標準，站區東側利用高鐵路基、西側利用澗溝河東側堤防、北側利用曹莊河南側堤防和南側地面增設的防洪堤共同構成高鐵站區防洪圈，站區防洪圈使高鐵站主站區成為獨立排澇圩，防洪圈堤防等級均采用2級堤防設計，并設排澇閘站在具備自排條件時自排，不具備自排條件時開泵抽排澇水至澗溝河[12]。

2 河道概況

澗溝河是穿越城區的一條重要的縣域河道，南起潼河，北入寶射河，具有排澇、灌溉的作用，省水系規劃確定的6級河道，全長20.9km，流域面積達104km2。澗溝河歷史上向北排水是高低分隔河道，對范水、石橋、沿河、望直港鄉農田起排、降、引作用，是寶射河以南沿運地區的主要運輸河道。1954—2007年經過多次整治后，成為運東片的骨干河道之一，澗溝河除在工程河段受人為活動影響外，發生河勢較大變化的可能性較小。澗溝河為等外航道：通行30t農用船，河上水利工程設施較多，常年均有維護措施，以確保防洪、排澇和灌溉功能的發揮；河道周邊地質為黏土或壤土夾黏土，不易沖刷。

圖1 改線段新開河道標準斷面圖

澗溝河規劃河道斷面：河底高程-1.0m，河底寬10m，河坡均為1∶2，堤頂高程4.5m或5.0m，堤頂寬度不小于5m，口寬32m。調整段的堤防防洪標準根據河道兩側站區的重要性均為50a一遇，河道排澇標準為20a一遇設計，相應堤防等級2級，20a一遇排澇設計流量17m3/s，20a一遇防洪設計水位3.46m；防洪校核水位采用歷史最高水位3.52m。站區改線段河道現狀長660m，現狀河線向西偏離約50～70m，兩側分別通過2段拐彎半徑150m的圓弧段與現狀河道銜接；河道底高程-1.0m，底寬23m，坡比1∶2，并設仿木樁及鋼筋混凝土懸臂墻護岸，具體設計斷面如圖1所示。

3 防洪評價計算

本文僅就改線段新開河道防洪評價計算，水文數據采用《寶應縣城市防洪規劃報告》和《揚州市區域骨干河道治理規劃》中的水文分析成果，其他計算主要包括河道過流能力計算、河道堤防設計復核等。河道上新建橋梁由于有成熟的橋梁評價機制[4- 7]，本次限于篇幅不作分析。

3.1 河道過流能力

防洪水位下河道現狀過水面積127.6m2。設計過水面積120.1m2比該段河道原規劃斷面85.5m2大40.5%，河線調整段斷面基本維持原過流斷面，較現狀面積變化率-6.2%。河道排澇時流速0.24m/s，小于不沖流速0.8m/s(粉質黏土)，滿足要求。

3.2 堤防設計復核

3.2.1堤防設計標準復核

高鐵站的站區防洪標準為50a一遇，根據《堤防工程設計規范》第3.1.3條規定，防洪標準<100a且≥50a一遇的堤防工程級別為2級，設計標準與規范相符。

3.2.2堤頂高程及寬度復核

調整段新建堤防堤頂高程5.0m，高于設計洪水位1.5m左右，滿足2級堤防安全超高要求。另堤頂寬度5m小于《堤防工程設計規范》中建議值6m，建議后期有條件時可加寬至6m。

3.2.3防滲體復核

根據《堤防工程設計規范》防滲體的頂部應高出設計水位0.5m，本次設計套打防滲樁頂高程4.0m，設計防洪水位3.46m，滿足防滲體頂部超高的要求。河道堤防內防滲體除防洪圈排澇管道穿堤處外，其余段均可形成一道連續的防滲墻。

3.2.4堤防穩定復核

堤防穩定根據現狀堤防的實測斷面及工程建成后堤防斷面進行計算，其中滲流穩定計算根據GB 50286—2013《堤防工程設計規范》中規定的計算方法，采用AUTOBANK 7.07軟件進行滲流及抗滑穩定計算。

根據建成后堤防斷面及地質資料，進行滲流、抗滑穩定計算，材料參數詳見表1，澗溝河段堤防計算結果見表2，其余段采用相同計算方法，結果顯示滲流、抗滑均穩定。

河線調整段擋墻穩定計算采用偏心受壓公式，基礎底面與地基土的綜合摩擦系數fo=0.2。計算成果詳見表3。

表1 材料參數表

表2 改線后澗溝河堤防穩定計算成果表

表3 澗溝河新建擋墻穩定計算成果表

3.2.5仿木樁穩定分析

仿木樁護岸結構采用懸臂板樁結構計算方法計算，仿木樁以上土坡折算為超載。采用m法計算，最大彎矩 = 3.5kN·m，距離樁頂1.667m；最大剪力 = 4.5kN，距離樁頂 1m，樁頂位移5cm。仿木樁采用鋼筋混凝土混凝土結構，樁身受彎承載力設計值16kN·m，樁身受剪載力設計值40kN，樁身抗彎滿足要求。

4 防洪綜合評價

4.1 工程與現有防洪規劃的關系與影響分析

澗溝河改線段河道工程設計符合相關規劃的要求，澗溝河河線調整涉及到的曹莊河已按規劃與澗溝河通過節制涵閘連通，站區在城南新區形成50a一遇的獨立防洪圈，對規劃其他區域實施的影響較小，不會增加其他河道整治的實施難度。

4.2 與現有防洪標準、有關技術和管理要求的適應性分析

4.2.1與現有防洪標準的適應性

工程所在區域的澗溝河東岸望直南區規劃防洪標準為20a一遇，澗溝河西岸城南新區規劃防洪標準為50a一遇；2個區排澇標準均為20a一遇。本次建設根據高鐵站自身防洪要求，結合城南新區目前防洪標準還未達標的現狀，在站區四周新建防洪標準均為50a一遇的防洪圈，既保證了站區的防洪安全又不影響以后區域防洪規劃的實施。望直南區側澗溝河堤防由于高鐵站的建設，防洪標準高于相關規劃20a一遇的要求。河道設計過水斷面滿足規劃河道斷面要求。即工程完成后本段河道已達到或高于防洪規劃的要求。

4.2.2與有關技術要求的適應性

項目區現狀地面高程在2.2～3.2m之間，工程的建設并未降低本區區域地面高程。澗溝河河線轉彎半徑均為150m，大于5倍的水面寬度且河道兩側采用仿木樁及鋼筋混凝土懸臂墻護岸，滿足《河道整治設計規范》中河槽中心線應為光滑平順的曲線，彎曲段可采用復合圓弧曲線的要求。

4.2.3與管理要求的適應性

根據《江蘇省水利工程管理條例》，河道的管理范圍：有堤防的河道、其管理范圍為2個堤防之間的水域、沙洲、灘地(包括可耕用地)、行洪區、兩岸堤防及護堤地。新建地下車庫在護堤地范圍以外，滿足堤防管理要求。

工程完成后，由于寶應站的排澇要求高于周邊現狀農業區的排澇要求，在一定程度上將增加未來工程管理的工作量，建議城南新區和望直南區的水系規劃快實施。總的來說，高鐵站區在防洪排澇上的重要性高于現狀農田，除高鐵站自身的管理外，地方上的水行政管理部門亦需要加強管理力度，配合好站區的防洪排澇工作，因此本工程的建設，一定程度上增加了本區水利工程管理的難度和強度。

4.3 對河道泄洪安全的影響分析

澗溝河改線段構物施工完成后再按設計斷面進行澗溝河開挖。施工期間利用澗溝河原有河道排水，能夠滿足河道正常的排水功能，待澗溝河新河道開挖完成后，通過新河道導流，對原有河道進行填筑，基本不影響河道行洪。工程完工后，澗溝河新開段設計斷面利于河道行洪。

4.4 對河勢穩定影響分析

澗溝河新開段與現狀河道銜接處存在拐彎段。河道水流難免會對河道造成拐彎頂沖段沖刷，內側淤積的現象。但拐彎段河坡均采用鋼筋混凝土防洪墻護岸及河坡綠化措施，河道不易沖刷變形，改道后河勢穩定。由于河道流量較小，流速不大，再加上新開澗溝河河道兩岸采用駁岸形式，降低了糙率，河床主要以淤積為主。

4.5 對現有防洪工程及其他水利工程影響

工程建設建設影響的澗溝河堤防按照規劃或高于規劃標準達標建設到位，與現狀堤防平順銜接，不影響現有河道堤防的防洪能力，其余工程的建設亦不影響現有防洪工程。

城南新區總面積24.83km2，規劃建成區17.38km2，占比70%，區域內項目占地0.43km2，項目建成后建成區占比71.4%，增長1.4%，變化較小。望直南區E1片總面積11.23km2，規劃建成區5.62km2，占比50%，區域內項目占地0.075km2，項目建成后建成區占比50.5%，增長0.5%，變化較小。故項目建設前后對城南新區和望直南區規劃的排澇模數影響微乎其微。澗溝河流域面積104 km2，項目區總占地占流域面積0.53%，項目建設前后排澇模數基本無變化，澗溝河內排澇流量也基本無變化。

根據規劃開挖曹莊河與新開澗溝河相通，并在交匯點新建曹莊河涵閘，滿足了農田灌溉需求。工程的施工，占壓了部分渠道、河道等基礎設施，澗溝河改道影響馮橋支渠的溝通，馮橋支渠改線后按原斷面重新進行了開挖，并與原渠道溝通，對農田灌溉的影響甚小。

4.6 對防汛搶險的影響分析

若施工期存在防汛任務，防汛車輛、防汛物資通可利用現有老路運送至各條河道，施工場地布置服從防汛搶險要求。新建堤防與現狀堤防平順銜接，防汛道路貫通，將利于日后防汛搶險工作。

4.7 對第三人合法水事權益的影響分析

4.7.1對水質的影響分析

工程營運期對水質基本無影響，影響主要在施工期，但由于施工區域相對于整個水域而言面積較小，影響時間相對短且澗溝河新開河道待澗溝河橋梁基礎施工完畢后再進行開挖，不會影響到河道水質。因此只要施工時采取必要的環保措施，加強建設點和施工營地的管理，對河道水質的影響不會很大。

本項目區實行雨污分流制，污水收集后排入附近污水處理廠；雨水根據地形就近排入景觀湖體或河流，道路雨水水質直接影響河道水質，建議雨水統一收集入池，經沉淀處理后，表層雨水排入景觀湖體或河流，底層泥沙雜質等定期清理后外運。

4.7.2對通航的影響

本工程范圍內影響的河道外排河道澗溝河為等外航道，一般情況下有農船或河道管理小船通航，站區施工期間會影響其通航；工程結束后澗溝河連通，不影響船只通行。

4.7.3對環境空氣的影響

擬建項目位于新開城區，施工期的大氣污染物主要是粉塵污染物動力機械排出的尾氣污染物，其中粉塵污染物對周圍環境影響較突出。將對區域環境空氣質量產生一定的不利影響，但只是短期影響且遠離居民區。施工時臨時堆土場應集中設置，堆土場四周設置圍擋防風阻塵，堆垛配備篷布遮蓋并定期灑水保持濕潤；堆土場四周開挖排水溝，設置編織土袋圍擋，截留雨水徑流。固體廢物的運輸以卡車運輸為主，運輸車輛應配備頂棚或遮蓋物，運輸過程中全程密閉。

5 結論及建議

本項目的建設符合相關水利規劃的總體要求與整治目標，對項目區域內今后規劃實施河道治理、加固堤防等工程措施影響較小，基本不增加相關規劃實施的難度。因河道改線影響的其他支河或灌溉渠道已按規劃實施到位。施工期間對河道、堤防管理有一定的影響，工程實施后，對河道河勢穩定的影響較小。新開河道與現狀河道堤防銜接平順，對防汛搶險基本無影響，工程運行期對該段的正常取、排水等第三人事的合法水事權益影響較小。

澗溝河堤防防滲樁除排澇站出水管道穿堤處外其他段均可形成一道連續的防滲墻，為保證堤防的防滲安全需要采取有效的防治措施。管道位于②3粉質黏土層上，其下臥層亦為粉質黏土，滲透系數均較小為k×10-7cm/s，建議管道周圍堤防填筑時兩側各10m范圍內，管道底高程至高程4.0m采用12%水泥土回填，分層壓實，壓實度≥0.95。堤防各工況下滲流、抗滑均穩定，防洪墻分縫處要做好止水工作，保證防洪安全。工程所需建材若通過堤頂道路陸運進入現場，工程施工中應做好相應的對堤防的保護工作，工程施工中禁止在堤頂及堤防管理范圍內進行堆載以免影響堤防穩定安全。

6 結語

本文根據防洪評價報告編制導則全面地分析河道改線帶來的影響，通過計算和分析發現局部改道后河道行洪通暢、堤防穩定、建設項目防洪安全，同時因工程建設與河道產生的相互不利影響可以通過一定的防治補救措施來減免，能夠保障工程建設合法合規、安全地實施。對于規劃斷面比現狀河道小的斷面設計時結合實際盡量采用與現狀斷面過流能力相近的斷面，避免局部縮窄引起行洪不暢，可為類似工程設計和評價時提供經驗參考。河道過流能力計算本文僅采用常規流體力學方法，在有條件情況下亦可建立水流模型，更清晰的反映水流形態，從而更好地做出評價。