淠杭干渠跨河桥梁重建工程防洪影响评价研究

潘安琪

(江苏省水利勘测设计研究院有限公司六安分公司，安徽 六安 237000)

跨河桥梁等非防洪建筑物的修建使河道行洪断面不断压缩束窄，河道中桥墩会改变水流形态，局部冲淤平衡被打破，不仅影响河道正常行洪能力，还可能损害河道现有防洪体系，给后期河道管理及防洪度汛安全带来较大影响。因此，为避免或降低跨河项目建设对河道防洪体系的影响以及汛期洪水对桥梁结构的影响，确保河道行洪及建设项目安全，结合工程特性对涉水项目进行系统防洪评价尤为重要。

1 工程概况

G312国道是六安市“八横七纵九联”干线公路网规划中重要的“一横”，是区域内重要的过境和对外交通道路。城区段现状运行多年，交通量大，过境交通与城市交通混行，路段通行能力显著降低，已无法满足日益增长的交通需求。为完善城市快速路网结构体系，加快将外围交通节点与六安市中心城区重要节点快速串联起来，改善金安区与裕安区的对外交通联系，促进区域一体化发展，需对G312跨淠杭干渠桥进行升级改造，即：拆除重建一座3×25m预应力混凝土先简支后连续组合箱梁，全宽69.5m。桥址处河道现状见图1。跨淠杭干渠桥梁的改造将进一步提升G312国道通行能力和通行效率，有利于六安融入合肥经济圈，对于促进六合区域经济社会一体化发展具有十分重要的意义。为了保证淠杭干渠正常行洪安全和确保跨河工程建设安全，需对桥梁100年一遇洪水影响进行详细评价论证。

图1 桥址处河道现状

2 防洪评价计算

2.1 水文分析

桥梁100年一遇的设计洪水成果由设计暴雨推求，即采用《安徽省暴雨参数等值线图》及《安徽省山丘区产汇流分析成果和山丘区中、小面积设计洪水计算办法》(以下简称《计算办法》)进行分析。设计水位采用曼宁公式进行分析。

2.1.1 历史洪水

淠河总干渠以南为丘陵区，土地利用现状主要为水田和旱地，森林植被稀少，地面高程在45～90m之间，总体地势南高北低，河道坡降0.85‰～1.45‰，流域形状呈扇形，支流众多，汇流集中，洪水峰高量大，陡涨陡落，易形成洪涝灾害。1959年淠河总干渠建成后，将山源河及东淝河截断，这两条河在总干渠以南洪水通过渠下涵和泄水闸下泄，受当时施工水平和经济条件限制，渠下涵和承泄河道规模不足，一遇大暴雨就会因渠下涵泄水不畅，造成涵洞前大面积积水。淠河总干渠以北地势较为平坦，土地利用现状主要为水田，地面高程在30～45m之间，河道坡降在0.52‰左右，因两岸地势低洼，当上游发生大暴雨时，部分区域地面低于河道水位，造成排水不畅，形成洪涝灾害。在2020年7月18—19日的暴雨洪水中，淠杭干渠的防洪水位为51.32m，超出渠道正常灌溉水位0.8m。

2.1.2 渠道设计灌溉水位及流量

桥址处渠道位于淠杭干渠淠河总干渠进口段至二十铺进水闸之间，根据规划资料，淠杭干渠淠河总干渠进口段至二十铺进水闸之间设计灌溉流量16.60m3/s，相应设计水深3.30m；设计加大灌溉流量19.92m3/s，相应设计水深3.35m；桥址处与二十铺进水闸(K6+590)节点间建有放水涵，引水流量均较小，因此桥址处设计灌溉流量仍按照淠河总干渠进口段至二十铺进水闸之间灌溉流量16.6m3/s计算。

2.1.3 设计洪峰流量

桥址处洪峰流量计算考虑两种工况，分别为渠道防洪标准50年一遇、桥梁设计洪水标准100年一遇。淠杭干渠河道、渠下涵控制节点流域特征参数见表1。

表1 各节点流域特征参数

根据《计算办法》查得年最大24h、1h点雨量均值分别为100mm、40mm，年最大24h、1h点雨量变差系数分别为0.57、0.55。结合P-Ⅲ型曲线模比系数表计算出100年一遇最大24h点暴雨量为320mm。结合由曼宁公式推求的水位及流量关系，计算得到桥址处断面设计洪水成果(见表2)。

表2 桥址处断面设计洪水成果

由表2可知，桥址处断面最大流量为240.46m3/s，相应的最高水位为51.55m。

2.2 壅水和行洪能力分析

2.2.1 壅水分析

桥梁1号、2号桥墩布置于河道内，阻水明显，使桥位附近河段水位、流速发生变化，桥前水位升高，形成壅水。根据《桥涵水文》相关公式，计算得G312跨淠杭干渠桥桥前壅水高度及壅水长度成果(见表3)。

表3 桥前壅水高度及壅水长度计算成果

由表3可知，建桥后桥前河道设计灌溉、加大灌溉、50年一遇和100年一遇洪水时壅水高度分别为0.0001m、0.0001m、0.0049m、0.0093m；壅水长度分别为0.97m、1.37m、69.66m、133.08m。

2.2.2 行洪能力分析

桥梁中1号、2号桥墩将占用河道行洪断面，使得河道的过水面积减小，行洪能力减弱。桥墩为柱式墩，桩基础。桥墩宽度为1.4m，桥墩与水流方向平行。根据《桥涵水文》相关公式，计算得到桥下过水面积及冲刷计算成果(见表4)。

由表4可知，桥梁建成后在不同的过流条件下，桥下冲刷系数均小于允许冲刷系数1.40。桥址处主河槽呈倒梯形，在设计灌溉条件下桥墩占用面积为9.43m2，桥墩阻水占渠道输水比例为5.84%；在加大灌溉条件下桥墩占用面积为9.56m2，桥墩阻水占渠道输水比例为5.87%；在50年一遇洪水条件下桥墩占用面积为9.17m2，桥墩阻水占渠道输水比例为5.76%；在100年一遇洪水条件下桥墩占用面积为11.43m2，桥墩阻水占渠道输水比例为5.77%。

2.3 河床冲刷分析

桥址断面处河床土壤主要为黏性土，根据《公路工程水文勘测设计规范》推荐公式，计算得到河床冲刷成果(见表5)。

表5 河道各流量条件下冲刷成果

由表5可知，正常灌溉过流条件下，河床一般冲刷深度为0.37m，桥墩局部冲刷深度为0.11m；加大过流条件下，河床一般冲刷深度为0.42m，桥墩局部冲刷深度为0.12m；50年一遇洪水条件下，河床一般冲刷深度为1.38m，桥墩局部冲刷深度为0.28m；100年一遇洪水条件下，河床一般冲刷深度为2.25m，桥墩局部冲刷深度为0.39m。

3 防洪影响评价

G312跨淠杭干渠桥拆除重建属于改造工程，不位于淠杭干渠水利规划近期已建及在建工程处，除桥墩占用行洪断面外，其他对现状改变并不大，符合现有水利规划。

在设计灌溉、加大灌溉、50年一遇洪水、100年一遇洪水条件下，由于受河道两侧道路走向及桥梁设计结构形式的影响，桥梁阻水比分别为5.84%、5.87%、5.76%、5.77%，桥梁阻水比均在6%以内，满足规范要求；按照渠道设计灌溉水位，桥梁设计底板控制高程为51.28m；按渠道50年一遇防洪标准，桥梁设计底板控制高程为51.18m。根据桥梁桥型布置图，桥梁设计底板高程为53.50m，按照渠道设计灌溉水位或50年一遇防洪标准，桥梁底板高程满足要求；桥址处河段主河槽主要由黏性土组成，在设计灌溉、加大灌溉、50年一遇洪水和100年一遇洪水条件下河床总冲刷深度分别为0.48m、0.54m、1.66m、2.64m。根据桥型布置图，该桥设计采用的是柱式墩，桥墩基础埋置深度满足要求，只需对桥墩进行相应的防护，避免水流的冲刷即可。

建桥后，行洪河道中桥墩设置将导致河道过水断面缩窄，减少了河道有效输水断面面积，降低了河道输水能力。虽桥梁阻水比均能有效控制在6%以内，但为了降低影响，通过采取及时清理废弃渣料、右岸岸坡开挖补偿宽度等补偿措施，以最大限度降低建桥对河道输水能力的影响。

4 结 语

淠杭干渠跨河桥梁重建工程防洪评价利用历年实测水文数据及地勘资料，结合桥址处现状及工程特性，从设计洪水、壅水、行洪能力和河道冲刷等方面进行设计计算和论证分析，得到如下结论：

通过设计暴雨推求设计洪水，大桥100年一遇洪水时桥址断面处最大流量为240.46m3/s，相应的最高水位为51.55m；桥墩虽占用部分过水断面，但桥梁阻水比均在6%以内，对河势稳定及防洪影响均在规范允许范围内，布置方案合理可行；根据灌溉水位和50年一遇防洪水位，桥梁底板设计高 程为53.50m，梁底净空满足设计要求，项目建设对干渠正常供水和安全行洪无影响。后期施工过程中，应结合现场实际情况合理进行桥墩、护坡等优化布局，并合理组织施工，最大限度地降低工程建设对河道周围环境的破坏和影响。