铁路大桥跨河防洪评价及补救方案

成丽婷

（山西省水利水电勘测设计研究院，太原 030024）

孝义市位于山西省中部的晋中盆地西南隅，吕梁山脉中段东麓。介西线孝义市区改线铁路工程是孝义市确定的重点民生工程之一。该铁路位于山西省中部地区介休市和孝义市境内，始建于20世纪50年代末，全长44.9km。孝西火车站地处该市城区中部，车站年发送旅客30万人次以上，近3年平均货运量470万t。改线工程将把介西线位于该市城区的孝西火车站连同9.1km长铁路正线一同南迁至城外5km处，新建的孝义市火车站年发货能力将达到3500万t以上。建设铁路工程线路依次从上游至下游穿越5条河流，跨河大桥6座，本文仅介绍对西许河大桥的防洪评价。

1 桥梁概况

西许河大桥位于孝义市区西南方向，跨越西许河，桥梁轴线与水流方向斜交，法向斜交角为α=43°，桥梁全长369.73m，桥跨布置11～32m预应力混凝土简支梁，双线桥，采用圆端形实体桥墩，梁底最低点标高785.11m。

1.1 水文气象

西许河大桥跨越西许河［1］，为孝河一级支流，发源于孝义市大会村自西向东流经下智峪、西许、王家庄水库后汇入孝河，全长15.6km，流域面积20.6km2，坡降1.48%。流域内无水文测站。根据孝义市气象站1975～2000年25年气象资料分析，年内年际降水分布不均，多年平均降水量463.8mm，多年平均气温10.6℃，极端最高气温39.1℃，极端最低气温-23.1℃，多年平均蒸发量1822.4mm，多年平均风速2.3m/s，最大冻土深83cm，平均无霜期196.8d。

1.2 河道

西许河大桥桥址位于浅沟分割阶状平原区，地形起伏较大，冲沟发育，地面高程在772～810m之间。中部冲沟中覆盖第四系冲洪积地层，主河槽20m，两岸无堤防，穿越段上、下游河道较为平缓，河道常年干涸。

大桥下游384m处建有孝石线公路，该公路高程802.5m，公路兴建时在河底建有排洪涵洞，现场查勘及调查结果发现，涵洞已基本堵死，无泄流能力。因此孝石线公路将西许河截断，在发生洪水时，洪水无法下泄，公路上游形成库区。

西许河大桥上游2km处建有淤地坝1座，坝长100m，坝高15m，坝底高程796.6m，坝顶高程811.6m。

2 防洪评价

2.1 设计洪水计算

根据中华人民共和国GB50201—94《防洪标准》［2］的规定，介西线孝义市区改线铁路工程西许河大桥防洪标准为100年一遇。由于西许河所在流域属无资料地区，所以西许河大桥跨河处洪水计算采用《山西省水文计算手册》［3］。

西许河大桥跨河处，控制流域面积20.2km2，河长13.91km，河道比降1.478%，位于水文分区的中区，产流地类［4］为黄土丘陵阶地，汇流地类为黄土丘陵，点暴雨参数如表1。计算求得100年一遇洪峰流量 254m3/s，最大 24h洪量 136万 m3。

据《山西省历史洪水调查成果》［5］，西许河上无历史洪水调查成果，邻近流域柱濮河与西许河为相似流域，柱濮河上有历史洪水调查成果。柱濮河调查断面控制流域面积53km2，1915年洪峰流量722m3/s，重现期118 年，洪峰模量 13.62m3/（s·km2）。

本次洪水计算洪峰模量 12.57m3/（s·km2），重现期100年，与历史洪水基本吻合，故洪水计算成果合理。

表1 设计点暴雨参数

2.2 壅水计算

西许河大桥下游384m处建有孝石线公路，公路高程802.5m，现场查勘公路兴建时修建的排洪涵洞已基本堵死，无泄流能力。因此，在发生洪水时，将在公路上游形成库区，库区壅水会对新建大桥构成不利影响。

本次评价中，将孝石线拦蓄所形成的蓄水区作为水库进行评价，以下将该水库称作 “孝石库”，水位～库容曲线如表2。由表2可知，由于孝石库总容量348万m3，当发生100年一遇洪水时，洪峰流量为254m3/s，最大 24h 洪量136万 m3， 洪 水 位791.50m，西许河大桥梁底最底高程785.11m，高于大桥梁底高程6.39m，大桥防洪标准不达100年一遇设计标准。

表2 孝石库水位～库容曲线成果

3 防洪补救方案

西许河大桥设计方案不达设计100年一遇防洪标准，本次设计初步提出两种工程措施以解决西许河大桥防洪不达标的问题。可采取的工程措施有：①疏通西许河下游河道，原西许河河道与下游张家庄水库连通，现此河道已全部淤实，若疏通河道需要与城建部门协商；②在西许河大桥上游对西许河进行河道改造，在西许河上游将西许河与相邻柱濮河连通。上述两条河流在连通处断面分别称为“西许断面”“柱濮断面”，利用西许断面下游现有的淤地坝，采用无压隧洞连通西许河与柱濮河，此无压隧洞即为淤地坝的泄洪设施。西许断面以上流域的洪水作为水库的入库洪水，进行洪水调节后，通过无压隧洞下泄的洪水与柱濮断面以上流域洪水组合即为柱濮断面下游河道需接纳的洪水，需进一步核实组合后的洪水是否超过柱濮断面下游河道的过流能力，从而确定是否需要对柱濮断面下游河道是否进行河道治理。

4 结语

介西线孝义市区改线铁路工程西许河大桥建成后，防洪标准为100年一遇，经过现场查勘及调查结果可知，在发生洪水时，由于现状涵洞已基本堵死，洪水无法下泄。本文针对这种情况提出了两种防洪补救方案，其一疏通西许河下游河道，其二对西许河进行河道改造，与相邻柱濮河连通，由此解决西许河大桥防洪不达标的问题。

［1］李英明，潘俊峰.山西河流［M］.北京:科学出版社，2004.

［2］GB50201—94，防洪标准［S］.

［3］山西省水利厅.山西省水文计算手册［K］.郑州:黄河水利出版社，2011.

［4］山西省水利厅.山西省水文计算手册选用站水文下垫面产流地类图册［M］.郑州:黄河水利出版社，2011.

［5］山西省水利厅.山西省历史洪水调查成果（第5分册汾河水系）［M］.郑州:黄河水利出版社，2011.