莱西市小沽河大桥工程防洪评价

李 磊，周庆鹏，王译旋

（青岛水文水资源勘测局，山东 青岛 266071）

莱西市小沽河大桥工程，位于乡道Y192莱西市日庄镇院里西村，跨越小沽河。原桥在2009年6月受强降雨影响，河流水位上升，被洪水冲毁。新桥为12×20 mC50后张法预应力简支空心板结构，对应干流桩号18+700，桥下现状断面平均河底高程64.75 m，河道宽约240 m，左岸高程68.26 m，右堤高程69.50 m。流域内共有大型水库1座，中型水库3座，橡胶坝1座，工程所在河段治理标准按照20年一遇。

1 设计洪水计算

小沽河大桥断面以上总流域面积373.8 km2，北墅水库以上控制流域面积301.0 km2，本次将断面以上流域分为北墅水库以上和水库以下区间两个单元，将水库的设计出库洪水经过河道汇流演算到断面处叠加区间洪水得到计算断面的设计洪水。

1.1 区间设计洪水

北墅水库以下区间面积72.8 km2，干流比降0.001 35。区间洪水采用由暴雨推求设计洪水。

1）设计面雨量计算。北墅水库以下区间内有南墅雨量站，流域附近有黄同雨量站。本次计算，区间的平均面雨量采用这两站的算术平均值。计算成果见表1。

表1 北墅水库以下区间设计雨量成果表

2）产流计算。暴雨的日程分配按照《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》中的相关规定计算。首先进行前期影响雨量计算，然后由流域所在的水文分区、流域面积，按照《山东省水文图集》查相应的P+Pa～R关系线，依据P+Pa值查找净雨值。

3）设计净雨时程分配。净雨时程分配按照《山东省大、中型水库防洪安全复核洪水计算办法》中提供的大中型水库保安全1 h型雨型进行分配，确定各设计频率下的净雨过程。

4）瞬时单位线汇流演算。根据《山东省水文图集》中给定的山丘平原混合地区瞬时单位线参数公式，求得两水库以下区间不同频率的设计洪水。

1.2 北墅水库出库洪水

本次设计洪水采用青岛市水利勘测设计研究院提供的《北墅水库除险加固工程初步设计报告》中的设计成果。

1.3 洪水组成

将北墅水库各频率的出库洪水进行河道汇流演算，至桥址断面和区间洪水叠加，组成桥址断面处的设计洪水。经过计算，小沽河大桥断面处50年一遇设计洪峰流量为1 465 m3/s，20年一遇设计洪峰流量952 m3/s。

1.4 河道防洪能力复核

1）设计水位计算。采用曼宁公式计算桥址处未建桥时的设计水位。计算结果为：小沽河大桥桥址处发生50年一遇标准洪水时，水位为67.24 m；发生20年一遇标准洪水时，水位为66.67 m。

2）堤顶超高。根据 《堤防工程设计规范》（GB50286—1998），堤顶高程按设计洪水位加堤顶超高确定。经过计算，堤顶超高为1.583 m，取用1.6 m。

3）防洪复核。桥下断面河底高程为64.75 m，右岸堤顶高程69.50 m，左岸堤顶高程68.26 m。

发生50年一遇洪水时，设计洪水位为67.24 m，计算需要的堤顶高程为68.84 m。现状条件下，右岸堤防能够满足防洪要求，左岸堤防不能够满足防洪要求。

发生20年一遇洪水时，设计洪水位66.67 m，计算需要的堤顶高程为68.27 m。现状条件下，右岸堤防能够满足防洪要求，左岸堤防不能够满足防洪要求。

2 壅水分析

1）壅水高度计算。由于桥梁的建设导致过水断面收缩，使桥上游水位升高，产生壅水。根据小沽河现状特点及汛期河道行洪要求，通过计算发生50年一遇标准洪水时，小沽河大桥上游河道最大壅水高度为0.21 m；发生20年一遇标准洪水时，小沽河大桥上游河道最大壅水高度为0.18 m。

2）桥面高程复核。根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTG C30—2002），不通航河流的桥面最低高程公式计算；经计算，按照50年一遇标准洪水复核，计算桥面最低点高程70.96 m；按照20年一遇标准洪水复核，计算桥面最低点高程70.36 m。根据《莱西市小沽河大桥工程项目建议书》，小沽河大桥左岸桥面高程71.557 m，右岸桥面高程71.731 m，设计桥面均高于本次复核值，符合规范要求。

3 冲刷分析

根据 《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30—2002)中的有关规定，及非黏性土河床的一般冲刷公式计算知：发生50年一遇标准洪水时，桥下一般冲刷后的最大水深为3.42 m,河槽最大水深为2.49 m，桥下断面的一般冲刷深度为0.93 m；发生20年一遇标准洪水时，桥下一般冲刷后最大水深为2.63 m，河槽最大水深为1.92 m，桥下断面的一般冲刷深度为0.71 m。

4 防洪综合评价

1）项目建设与现有水利规划的关系影响分析。经复核：工程所处河段河道能够安全通过20年和50年一遇的洪水，但是由于漫水，桥阻碍了行洪通道，给两岸带来了防洪压力。因此，小沽河大桥的建设对后期小沽河治理规划会产生一定的影响，在下一步河道治理规划时要充分考虑已建跨河建筑物对防洪产生的影响。

2）与现有防洪标准的适应性分析。目前小沽河的治理标准按照20年一遇，桥梁设计洪水标准与河道防洪标准相适应。

3）项目建设对河道泄洪的影响分析。小沽河大桥工程将原桥拆除，新建简支板桥，增大了原桥的跨径，增高了桥面净空，增加了桥梁处过流断面，相比较更有利于河道行洪和两岸堤防的安全。

根据计算，当发生50年一遇洪水时，桥上游断面水位抬升21 cm；发生100年一遇洪水时，桥上游断面水位抬升18 cm。

工程施工期间会占用河道，这也会对河道行洪安全造成不利影响。因此在汛期来临之前，要修复受损堤防，清理河槽及滩地施工区内一切临时建筑物，以便恢复河道过流能力。

4）项目建设对河势稳定的影响分析。桥址上游建有北墅水库，近年来洪水资源化利用程度在逐步加大，北墅和产芝联调，使得北墅水库下泄洪水量很小，桥址断面洪水，如若不发生流域性大洪水，基本是由北墅以下区间形成的，河道洪水量小。此外，新桥的建设相比漫水桥，增加了洪水的过水面积，由于河道比较宽，因此新桥的建设不会引起桥上下游河槽发生新的冲刷及水流折冲现象。

桥梁建成后，水流形态与未建桥时比较，将发生变化：桩墩上游，由于壅水的影响，致使水面比降变缓，水流的挟沙能力降低，造成上游回水区淤积；在桥下由于河道断面缩小，导致流速加大，会加重对桥下游河道的冲刷。据计算，发生50年一遇洪水时，桥下河槽的总冲刷深度为3.40 m；当发生20年一遇洪水时，总冲刷深度为2.68 m。

5）项目建设对堤防、护岸和其他水利工程及设施的影响分析。据计算，当发生50年一遇洪水时，最大壅水高度为21 cm，壅水长度为311 m；当发生20年一遇洪水时，最大壅水高度为18 cm，壅水长度为267 m。当发生50年和20年一遇标准洪水时，洪水均能够通过河道。由于北墅水库与桥址断面距离比较远，因此项目建设不会对其他水利工程及设施产生影响。

6）项目建设对防汛抢险的影响分析。该项目建设不占用抢险通道，将不会对防汛抢险产生影响。

7）项目建设对第三人合法水事权益的影响分析。项目建设范围内无河内取水口、码头等设施，亦无地下水源地，因此，莱西市小沽河大桥的建设将不会对第三方合法水事权益产生不利影响。