线性工程沿河谷布设防洪影响评价问题探讨

卢丽荣，姚丽华，门广惠

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

1 防洪评价建设项目分类

防洪影响评价中建设项目工程类别包括点工程和线性工程两大类。线性工程主要包括跨河、穿河、穿堤的道路（公路、铁路）、管道（输油、输水、输气）、缆线（通讯线路、输电线路）；点工程主要包括临河的码头、渡口、取水口、排污口等建筑物、构筑物，以及厂房、仓库、工业和民用建筑及其他公共设施。

点工程涉及的河道影响范围较小，而线性工程涉及的河道影响范围较大。在平原地区，一般不允许线性工程沿河滩布设。而随着经济建设的发展，在山区的建设项目越来越多，由于受地形地质条件限制，会出现线性工程沿河谷布置的情况。这种布置形式增加了防洪影响评价的复杂程度。本文以大广高速公路沿河谷布设为例，探讨线性工程沿河谷布设在防洪评价工作中应注意的问题。

2 高速公路沿河谷布设防洪影响评价实例

大广高速公路为南北纵向线，是《国家高速公路网规划》的重要组成部分，项目建成后，将形成区域内南北经济联系的重要交通干线。因受地形地质条件限制，大广高速约50km线路沿茅沟川河谷布设。茅沟川为山区河道，河道防洪标准为20年一遇。

防洪评价工作内容包括水文分析、洪水演进分析、冲刷淤积分析、壅水分析等，并从高速公路工程与水利规划的关系、对行洪安全的影响、对水利工程的影响、建设项目防洪安全等方面进行综合评价。以下着重从工程建设对河道行洪的影响评价进行论述。

2.1 高速公路穿越茅沟川线路布置

大广高速穿越茅沟川河谷布置跨河桥梁共9座，其中特大桥1座，大桥8座。大广高速在东羊草沟进入并第1次跨越茅沟川（K5+668），修建（KH1）特大桥；沿右岸山坡至K8+650进入河道，顺主河槽修建SH1大桥；沿右岸山脚至K11+000进入河道，在河道滩地及主槽内布设路基至K13+100，之后由右岸到左岸，第2次跨越茅沟川（K13+280），修建KH2大桥；沿左岸山体修建隧洞，至K14+300进入茅沟川左岸滩地，在河道滩地及主槽内布设路基至K20+100，之后由左岸到右岸，第3次跨越茅沟川（K20+190），修建KH3大桥；沿右岸山体修建隧洞，出隧洞后即由右岸到左岸，第4次跨越茅沟川（K21+277），修建KH4大桥；之后线路沿茅沟川左岸布设，至七家镇北第5次跨越茅沟川（K25+550），修建过KH5大桥；沿右岸滩地布设路基，至七家镇北第6次跨越茅沟川（K26+825），修建KH6大桥；沿左岸滩地布设路基，至大杨树林村东南第7次跨越茅沟川（K39+100），修建KH7大桥；沿右岸滩地布设路基，至两家东第8次跨越茅沟川（K43+950），修建KH8大桥；之后一直沿左岸高地、山坡布设路基至李家营北（K54+000）出茅沟川。

2.2 对河道行洪影响分析

2.2.1 桥梁壅水分析

根据跨越茅沟川的桥梁设计，在考虑修正断面后，分析计算桥墩阻水情况。按流速水头差法、简化公式法、交通规范推荐公式法分别计算修建桥梁后各桥址断面的水位壅高及壅水长度。3种方法计算的壅水成果略有不同，流速水头差法计算成果最大，简化公式法较小，交通规范推荐公式法居中。按最不利的流速水头法计算的各桥址断面壅水高度、壅水长度分析计算成果详见表1。

表1 桥梁壅水计算成果（采用流速水头差法）

2.2.2 高速公路壅水分析

由于高速公路在茅沟川河谷内穿行，除修建桥梁外，大部分修建路基，因此，除对跨河桥梁处进行壅水分析外，还需要分析高速公路整体对河道水位的壅高影响。根据修建公路前后河道过水断面的变化，推算河道水面线，将修建高速公路前后的水位变化情况进行比较，不同河段壅水分析成果，详见表2。修建工程后，20年一遇洪水河道水位壅高在0～1.06m之间，50年一遇洪水河道水位壅高在0～1.28m之间，100年一遇洪水河道水位壅高在0～1.50m之间。

表2 公路修建前后茅沟川不同标准洪水壅高分析成果

由表1和表2比较可知，从公路整体考虑桥梁位置有整体性壅水和局部壅水两种因素。

2.2.3 允许最小梁底高程分析

为保证河道正常行洪和桥梁的安全，跨河桥梁需要满足一定高度。在防洪评价中，要计算允许最小梁底高程，与设计桥梁底高程比较，以分析桥梁对行洪影响及桥梁本身的防洪安全问题。茅沟川没有通航要求，根据《公路桥位勘测设计规范》，跨越茅沟川特大桥及大桥的允许最低梁底高程按不考虑通航公式计算：

Hmin=Hp+∑Δh+Δhj

式中 Hmin为最低梁底高程（m）；Hp为设计水位（m）；∑Δh为根据河流的具体情况，酌情考虑壅水、浪高、水拱、河湾两岸高差诸因素的总和（m）；Δhj为桥下净空高度（m）。

分析计算各桥的允许最小梁底高程详见表3。

表3 允许最小梁底高程分析计算 单位：m

从表3可以看出，山丘区跨河桥梁布置的梁底高程一般能够满足防洪要求。

2.2.4 路面安全超高分析

大广高速在（K5+300）进入茅沟川后，至（K54+000）出茅沟川河谷，线路基本沿河布置。公路路面高程应高于设计洪水位加路面超高。路面超高按下式计算确定：

Y=R+e+A

式中 Y为路面超高（m）；R为设计波浪爬高（m）；e为风壅水面高度（m）；A为安全加高（m）。

经过分析计算，路面安全超高Y在1.4～1.5m之间。

2.3 对河道行洪影响评价

公路沿河谷布设，根据两岸地形条件，线路在两岸之间迂回，多次跨越主河槽，主体设计以桥梁和路基为主。位于河滩地的路基，缩小河道过水断面，会造成河道水位的变化，跨越主槽时，除桥墩占用过流断面外，桥梁长度不足，也会压缩河道断面，造成壅水。防洪评价过程中，需要根据线路路基、桥梁的布置，分析河道水位的变化情况，进而分析对河道行洪及沿岸村庄、工程的影响。根据公路修建前后不同河段壅水的变化情况，分析评价项目建设对河道行洪的影响。

2.3.1 路基工程布置评价

（1）在桩号K11+000～K13+000之间，高速公路路基线在河道主槽内摆动，很长一段路基顺河道主槽过水断面铺设，改变现有河床主槽流势。仅在K11+600（2m×2m）、K11+840（2m×1.5m）、K12+200（2m×2m）、K12+600（2m×2m）建有盖板涵，但过流能力较小，20年一遇洪水位壅水高度达0.45 ～1.02m，对左岸村庄会有影响，不符合河道泄洪要求。建议线路向河道右岸（西侧）外移，沿右岸（西侧）山跟（坡）布设。

（2）在K14+600～K17+600之间，高速公路路基线在河道主槽左侧滩地布设，路基断面占有过水断面，由于河道断面宽阔，修建高速路后水位壅高不明显，20年一遇洪水位壅水高度为0.2～0.25m，从河道行洪角度分析基本可行，但应做好右岸村庄的防护。

（3）在K18+700～K20+000之间，公路顺主河槽铺设，未建桥梁，在K18+700和K19+000各预留1孔3m×2m盖板涵，修建高速路后20年一遇洪水位壅高1.06m，超过了壅高一般应小于0.3m的要求。在高壅水河段进行防护的难度大、投资高，建议有条件的情况下将线路移至左岸山跟（坡）或修建顺河桥梁。

（4）在K22+000～K22+700之间，温泉村处河道狭窄，公路占压主河槽，未建桥梁，在K22+300和K22+500各预留1孔3m×2m盖板涵，修建高速公路后水位壅高0.63m，对河道行洪和村庄安全影响较大。建议线路移至左岸山坡或在村庄对岸修建顺河大桥。

（5）在K25+700～K26+700之间，高速公路路基线在河道主槽右侧滩地中间布设，路基断面侵占过水断面，减小了过水断面面积，路基填方高度6～10m，修建高速路后水位雍高0.69m，对河道行洪和村庄安全影响较大。建议线路适当西移或在村庄对岸修建顺河桥梁。

2.3.2 桥梁工程布置评价

大广高速多次跨越茅沟川，建有1座特大桥、8座大桥。其中只有KH1特大桥、KH4大桥桥梁中心线与水流方向交角分别为80°、85°，接近90°，KH1大桥为根据地形条件修建的顺河桥，桥位布置基本合理。

KH2、KH3、KH5、KH6、KH7、KH8大桥等6座桥梁中心线与水流方向交角为135°或45°，建议通过线路调整夹角至70°～110°。

由于公路设计规范规定特大桥的设计标准为300年一遇，大桥的设计标准为100年一遇，均已超过茅沟川的防洪标准20年一遇。为保证桥梁设计标准下行洪安全，KH1特大桥、KH3大桥、KH4大桥3座桥梁布置长度大于河道宽度，基本满足要求；KH2、KH7、KH8大桥桥梁长度偏小，占用河道行洪断面，建议将桥长加长至不小于500m；KH5、KH6大桥跨越河道主槽，两桥之间为高路基，建议下一阶段加大桥梁长度至不小于600m，高路基段线路适当西移。

在工程设计中同组桥墩的布设应与河道水流平行，以免增加行洪断面的占用。工程建设应严格按上述要求进行设计和施工。

2.3.3 桥梁梁底高程对河道行洪影响评价

从表3可以看出，9座跨河桥梁设计梁底高程较允许最低梁底高程高出69.94～4.89m，均有较大的富裕量。可见，因线路在河谷中穿行，岸边与河道内的高差比较易于桥梁的布置，桥梁的高程能满足河道行洪的要求。

2.3.4 高速公路施工对河道行洪的影响评价

高速公路跨茅沟川的路基和桥梁工程施工均应安排在非汛期进行，施工围堰、施工机械、材料堆放等汛前进行清理，使施工场地恢复原貌，跨越茅沟川高速公路工程施工对河道行洪影响较小。但工程施工汛前清理后，必须保证河床平面规整，多余土料摊平或运出，不得留下弃土（碴）、堆埂。

2.4 高速公路防洪安全评价

KH1特大桥设计防洪标准为300年一遇，跨越茅沟川的其余8座大桥设计防洪标准为100年一遇，跨越河道的设计梁底高程均高于允许最小梁底高程。跨越茅沟川的9座大桥设防标准及防御洪水措施适当。

根据GB50201—94《防洪标准》，高速公路路基的设计防洪标准为100年一遇，前述分析计算路面高程安全超高为1.4～1.5m。工程设计中路面高程比相应位置100年一遇洪水位高4～10m，设计超高远大于计算安全超高1.5m。因此，高速公路路基设防标准及防御洪水措施适当。

3 结语

防洪评价工作既要保证河道的行洪安全，又要保证建设项目自身的防洪安全。为更好地协调防洪与建设项目的关系，通过上述高速公路项目的实例分析，对线性工程沿河谷布设做防洪评价时应注意的问题总结如下：

（1）公路线性工程沿河谷布设既要分析桥梁的壅水影响，又要分析路基的壅水影响。应依据河道上下游断面的变化情况，分别推算工程建设前后的河道水面线，统筹考虑上下游壅水的相互影响。

（2）线性工程沿河谷布设的情况一般发生在山区，山区河流冲刷深度较大，线性工程建设应充分考虑河床冲刷问题。

（3）线性工程沿河谷布设，要与河道的水利规划相协调，并充分考虑为未来发展预留空间。公路工程跨河桥梁长度应大于规划的河道宽度，并适当留有余地。

（4）对线性工程的防洪安全及防洪影响应考虑全面，不能只考虑桥梁而忽略路基。

（5）线性工程沿河谷布设对河道行洪的影响，要采取有效的防治与补救措施，尤其是涉及到村庄的雍水段不能忽视。

（6）线性工程沿河谷布设时，涉及的沿河引水及灌排工程设施会较多，应注意沿线路详细调查，与当地协调处理。

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