科玛大桥防洪影响分析

刘秀 刘夏渊

摘 要：科玛大桥建成后将对所在河段的行洪条件、河势、沿河堤防工程和河道整治工程的运行等带来一定影响，本文主要通过对大桥所在河段进行设计洪水及水面线计算，分析其产生的防洪影响。

关键词：防洪影响 水面线 壅水分析

1.项目概况

淮口镇是金堂县第二大城镇，位于沱江左岸，交通条件好，距城南高速公路出口2.3km，距县城25km，距成都47km。拟建的金堂县淮口科玛沱江大桥（以下简称“科玛大桥”）位于沱江白果电站库区，距白果电站坝址7.3km，左岸为淮口镇，右岸为九龙镇。

沱江成都段，起始断面控制沱江流域面积3403km2，赵镇断面（沱江、中河、毗河三河汇口河段）控制沱江的流域面积6430km2；设在金堂峡峡谷中的三皇庙水文站，控制沱江的流域面积6590km2。拟建的科玛大桥位于白果水电站库区，桥轴线上下游3km内无支流汇入。桥区河段属于沱江上游上段地区，为低山丘陵区，海拔高程在向下游逐渐递减，属蜿蜒型河流，河谷开阔，河槽呈“U”型，河道弯曲，多呈连续的“S”、“几”字形；两岸山岭相对较低，植被较差，水土流失严重；河道坡降逐渐变缓，有较开阔的河谷平坝出现，农耕发达，人烟稠密，经济繁荣，交通方便。

桥址区沱江流向由东北向西南，上下游两个反向河弯组成了“S”字形河道，科玛大桥桥轴线处于两个河弯的过渡段，桥轴线方向312°，与河流近正交（交角89°），过渡段基本顺直。河谷为对称的宽底“U”型谷，谷底开阔平坦，高程420.00～440.00m，实测水位423.30m时，江面宽约230m。

2.设计洪水

拟建科玛大桥位于金堂县白果电站坝址上游约7.3km处，距上游三皇庙水文站约18km。三皇庙水文站控制沱江的流域面积6590km2，区间面积为412km2，仅占三皇庙水文站控制流域面积的6.3%。因此，将三皇庙水文站作为水文分析计算的依据站。根据三皇庙水文站1941～2018年的年最大流量系列，将1981年、1995年和2001年洪水从实测系列中提出作特大值处理，再加入1840年和1900年历史洪水，组成一个不连序系列，按不连序系列频率计算法进行频率计算，用矩法估计统计参数初值，采用P—Ⅲ型频率曲线适线，确定统计参数和设计值。拟建的科玛大桥桥位河段控制沱江流域面积7002km2，区间面积为512km2，仅占三皇庙水文站控制流域面积的6.3%。因此，采用水文比拟法计算得桥位河段各频率洪水成果见表1。

3.壅水分析

科玛大桥修建后，由于桥墩的阻水作用，建桥断面在通过同量级的洪水流量下，洪水位会有一定的变化。为合理推求科玛大桥河段建桥前、后的设计洪水水面线，采用HECRAS（Hydrologic Engineering Centers River Analysis System）一维河流数学模型，分析建桥前后的水位、过水面积、河宽、平均流速等在各分析断面的变化情况。计算参数及边界条件如下：

①控制断面选择。下游控制断面距离白果电站坝址5.379km，其水位根据《金堂县白果水电站工程初步设计报告》确定，水位为427.86m。

②计算河段及断面布置。科玛大桥河段河宽在250m～350m之间，考虑水面线计算要求和壅水影响范围，取科玛大桥上游1495m～下游1176m共2.64km河段作为洪水水面线计算河段，共布置12个断面。

③糙率的确定。天然河道水力计算中糙率系数n值的确定尤为重要。由于河床形态多种多样而且复杂，床面的阻力及河道的形態阻力都难于直接求得，将水流作为一元水流处理时应作的修正等一切不明因素都包括在糙率系数n内。因此，通常采用计算河段内的水文（位）站的水位、流量资料，反求出分段糙率n值，实际上是研究特定河段的综合阻力系数。此段沱江位于白果电站的库区，根据1981年、1959年库区河段的洪水水面线调查资料和《白果电站初步设计报告》中淤积平衡后的综合糙率值，确定河道糙率值为 0.03～0.032。

④白果电站库区淤积影响。此段沱江位于白果电站的库区，根据《金堂县白果水电站工程初步设计报告》中的坝前淤积平衡后的河底高程成果和断面位置对现状实测河底高程进行了调整。

⑤计算工况。根据成都市水务局已审批的《四川省金堂县淮口城市防洪规划报告（报批本）》，计算河段无的规划堤防线，故只需计算了现状情况下的建桥前后的工况。

4.防洪影响分析

通过对科玛大桥河段进行洪水水面线计算，其100年一遇设计洪水情况下建桥前后水力要素计算成果见表2。

由上述计算结果可见，建桥前过水断面为3031.0m2，建桥后过水面积为2991.2 m2，缩窄率为1.31%，断面缩窄率较小；大桥在100年一遇情况下最大洪水壅高0.04m，水位壅高很小，不会对所在河段涉水建筑物产生影响；大桥轴线处水位 428.34m，安全超过1.0m，低于设计桥梁底最低高程430.73m，满足行洪安全。

参考文献：

[1]防洪标准.（GB50201-2017）.

[2]水利水电工程设计洪水计算规范.（SL44-2006）.

[3]水利水电工程水文计算规范.（SL278-2002）.