蟒河桥对河道防洪影响分析

吴欢欢,范涛

(1.济源市水土保持监测站，河南 济源 459000；2.济源市自然资源建设发展有限公司，河南 济源 459000)

1 项目概况

1.1 项目区概况

济源因济水发源地而得名，位于河南省西北部，属大陆性季风气候，四季分明。多年平均降雨量为600.30 mm，降雨多集中在6-9月份，约占年总降水量的68%。

该工程位于济源市轵城镇。轵城镇位于济源市区南部，东与梨林镇和孟州市赵和乡、槐树乡接壤，西与承留镇搭界，南与坡头镇和孟州市石庄乡毗邻，北与市区相连。

1.2 河道概况

该工程所在区域的河流属黄河流域蟒河。蟒河系黄河的一级支流。蟒河流域位于黄河北岸，蟒河在该工程位置以上控制流域面积517 km2，河长84.30 km。

北蟒河是蟒河的主要支流之一，又称为蟒河的源头，发源于山西省阳城县东山乡境内的指柱山，河道全长58.50 km，流域面积168 km2。南蟒河又称湨河，发源于济源市承留镇，在济源市区河合村北与蟒河汇合。

1.3 工程规模

蟒河桥工程的技术指标为：防洪标准,100年一遇；设计荷载为公路-Ⅰ级；桥面宽度,该工程采用分幅设计。其中机动车道桥梁桥面宽23.50 m=0.50 m(防撞护栏)+22.50 m(机动车道)+0.50 m(防撞护栏)；非机动车道及人行道分为左右幅，桥梁宽为16.75 m=0.50 m(护栏)+5.50 m(人行道)+10.25 m(非机动车道)+0.5 m(防撞护栏)；桥面横坡1.50%,人行道横坡1.50%；水路交角45°；桥梁设计安全等级二级。

桥梁设计上部采用分幅8 m×20 m预应力混凝土空心板，下部结构桥台采用桩基接盖梁式桥台，钻孔灌注桩基础；桥墩采用桩柱式桥墩，桥墩直径1.20 m，钻孔灌注桩基础；桥面简易连续，桥梁全长165.06 m。

2 洪水影响计算

根据蟒河桥所在河段的具体情况、河段的现状坡降，桥位河槽横断面详见图1。

图1 桥位河槽横断面图

2.1 设计洪水位

根据河道流量计算公式及曼宁公式推求评价河段的平均流速。

流量计算公式：Q=A×V

(1)

(2)

式(1)(2)中：A—过水面积(m2)；V—流速，(m/s)；n—河床糙率；i—河道比降；R—水力半径(m)；R=A/L；L——湿周(m)；

根据上述公式，经过试算，得出拟建蟒河桥位处百年一遇洪峰的设计水位。分析计算中所采用的有关参数及计算结果见表1。

表1 设计水位、计算参数一览表

2.2 壅水计算

考虑到该工程在100年一遇洪水情况下对河槽壅水的影响，分别对壅水高度、壅水长度进行计算。采用《公路桥位勘测设计规范》中的相应计算公式：

桥前最大壅水高度：

(3)

桥址壅水对河道影响长度：

(4)

分别计算得出蟒河桥的壅水高度为0.13 m，壅水长度为72.20 m。

2.3 波浪高度计算

波浪高度计算公式：

(5)

计算得出蟒河桥桥位处河道的波浪高度为0.66 m。

2.4 冲刷计算

一般冲刷计算和局部冲刷计算均采用《公路工程水文勘测设计规范》中相应公式计算：

一般冲刷计算：

(6)

局部冲刷计算

(7)

经计算得出蟒河桥在100年一遇设计洪水位为136.00 m时，最大冲坑深4.24 m。河槽冲刷完成后，墩前在一般冲刷的基础上局部冲坑深hb的计算结果为0.36 m。

3 对防洪安全的影响分析

3.1 运行期对行洪安全的影响分析

蟒河桥百年一遇设计洪峰流量2 190 m3/s，相应洪水位136.00 m；该工程的桥墩影响设计洪水，桥墩直径1.20 m，占用河道横断面过水面积，引起所在断面桥前最大壅水高度0.13 m，上游影响范围72.20 m；计算桥位波浪高度为0.66 m，桥梁梁底复核的最低高度为137.29 m；蟒河桥设计洪水对应的梁底最低高程为138.97 m。

桥位所在河段的防洪标准为20年一遇，相应的洪峰流量1 030 m3/s，洪峰水位133.78 m。该水位远低于蟒河桥的设计水位。故该工程的防洪标准高于所在河段的防洪标准。

因此认为，蟒河桥对所在河段的行洪安全无影响。

3.2 对河势稳定的影响分析

评价桥位所在处为济源市区东南部，该河段为单一断面，无分叉河道，故不存在河道分流问题。

由于项目所在地系郊区，多为农田，耕地占据大部面积，另有少量林地，河槽中稍高的地方均已种植为农作物。根据地质状况和调查得知，其流域产生的洪水虽然有较强的冲刷作用，但由于受涨冲落淤等综合因素的影响，河槽很难有下切，更无漫溢、改道。故河槽能够处于稳定状态。

蟒河桥修建后，压缩了河道的过流断面，改变了桥位处的断面形态和天然河道的水流结构，会产生桥墩处的局部冲刷，并加大了河道的一般冲刷，对河道冲淤也将产生一定影响，但其影响河道冲淤的程度轻微，不会改变现有的河道岸线。

根据该工程的设计资料分析，其桥墩均设置在河槽中，水流流速改变引起的局部河床冲淤微弱，因此，蟒河桥对所在河段水流流态、河势稳定影响轻微。

3.3 对堤防、护岸和其它水利工程的影响分析

蟒河桥所在河段现状两岸均为自然形态，无堤防，河槽两岸的高程在137.50 m左右，蟒河桥梁底最低高程138.97 m。该工程实施时对桥位所在河段进行护砌，因此蟒河桥对所在河段堤岸无负面影响。项目所在河段及其影响范围内没有其它水利工程。

3.4 对防汛抢险的影响分析

该工程位于黄河大道东段，地处较为偏僻。所在河段两岸无防汛任务，亦无防汛设施或防汛抢险道路。因此，不存在对当地原有的防汛抢险工作产生不良影响。

4 结论

该桥梁的建设不会对所在河段的行洪安全、河势稳定、堤防、护岸和其它水利工程、防汛抢险等造成影响，而且工程实施时对桥位所在河段进行护砌，减少水流对河岸的冲击，加强了河岸的稳定性和安全性。