摘要：广州市接近珠江河口，区域内河流数量众多，防洪压力大。在河道中建设桥梁工程会对河道行洪排涝、河势稳定等产生较大影响。为保证河道行洪安全以及桥梁运行安全，依据相关法律、法规，河道管理范围内建设项目应编制防洪评价报告，客观分析工程对河道防洪的影响，为水行政主管部门审批提供技术依据。本文以广州市从化区某跨沙溪水桥梁为例，分析了防洪影响评价的主要分析内容和计算过程，并针对存在问题提出了相应的防治与补救措施。
关键词：跨河桥梁；防洪计算；防洪影响评价；防治与补救措施
1 引言
广州市是广东省政治、经济、文化以及交通信息的中心。为了保持和推动经济社会发展，完善区内交通线路体系，近年来兴建了一批基础设施，也掀起了一轮公路、桥梁和铁路等交通工程的新建、改建及扩建的高潮。作为重要的交通工程的渡河工程——跨河桥梁的修建数量也越来越多，且交通工程许多需跨河建设。因此，跨河桥工程日渐增多。
广州市，地处珠江三角洲北缘，接近珠江河口，区域内河流数量众多、纵横交错，具有防洪压力大、水动力环境复杂等特点[1-2]。
为了降低工程对河道行洪排涝及水环境等的影响、保证河道的行洪安全、为水行政许可提供技术依据，也为了保障桥梁自身的运行安全。依据国家纪委、水利部《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》（水政[1992]7号），水利部办公厅办建管[2004]109号文等有关规定，河道管理范围内建设项目应进行防洪评价，编制防洪评价专题报告。
本文以金溪桥工程为例，介绍了防洪影响评价的主要内容和计算工程，并结合工程实际，提出了具有针对性的防治与补救措施，评价结果可作为水行政许可审批提供技术支撑。
2 概况
2.1 拟建桥梁工程概况
拟建金溪桥位于从化区低丘缓坡土地综合开发利用太平工业园片区，桥梁全长160m，桥面宽20m。上部结构：采用8×20m预制预应力空心板，桥面连续。桥梁分两联设置，两联均为4×20m。下部结构：采用钻（冲）孔灌注桩，桩径为1.2m；桥墩采用直径1.0m的圆形桩柱式桥墩，桥墩间距为5.5m；盖梁高1.2m，宽1.6cm；薄壁式钢筋砼桥台，双排桩基础；桥台后设有6m长的半埋整体式搭板。
金溪桥与沙溪水斜交，斜交角30°，桥梁结构基准期为100年，河道防洪标准为20年一遇，相应的设计水位为25.471m。
图1-1跨沙溪水桥梁地理位置示意图
2.2 沙溪水河道概况
沙溪水位于流溪河左岸，自东向西流经乌石洞、钱岗、飞鹅、石头庄、水井口、高埔村委、老人院等，在太平中学侧汇入流溪河，总流域面积为64.32km2，河长为16.82km。
沙溪水主要支流为高平坑、乌石洞水、伯扶庄坑、正屋坑和格田坑。其中高平坑为沙溪水最大支流，位于沙溪水的左岸，发源于长坑冚，流经分水村委、高平小学、瓦窑庄、东升庄等地，在石头庄的南面汇入沙溪水，流域面积为27.21km2，河长为16.82km。旧庄坑为高平坑的最大支流，流经旧庄、新庄、武村冚，在武村附近汇入高平坑，集雨面积为3.37km2，河长为4.3km。乌石洞水、伯扶庄坑、正屋坑均位于沙溪水的上游，集雨面积分别为3.11km2、2.93km2、2.18km2；格田坑位于沙溪水的中游，集雨面积为2.49km[3]。
3.防洪评价计算
根据《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》要求，本报告的防洪评价计算内容包括设计洪水、桥墩壅水、河道冲刷计算、河势的影响定性分析等。
3.1 设计暴雨计算
计算无资料地区设计洪水，需计算各河流不同设计频率下的暴雨。采用广东省水文局2003年《广东省暴雨参数等值线图》，分别查出各河流流域中心点t=1/6、1、6、24、72h的均值Ht和Cv值，及各个设计频率下不同Cv值所对应的P-Ⅲ曲线Kp值和点面雨量转换系数。按公式Hp=Ht×Kp（Cs=3.5Cv），算得各河流的不同频率不同历时的点暴雨量Hp再作点面折算，得出各历时的年最大。
3.2设计洪水
设计洪水采用“广东省综合单位线法”和“推理公式法”两种方法计算。
3.2.1 广东省综合单位线法
广东省综合单位线法是通过对纳希瞬时单位线方法的深入分析和研究，汲取国内外经验，结合我省实际，提出了一套具有本省特点的综合单位线方法。
①查《广东省暴雨径流查算图表使用手册》知相应河流所在的分区为Ⅶ珠江三角洲，亚区为Ⅶ2；
②查所在分区对应的设计雨型为珠江三角洲设计雨型；
③查相应的暴雨定点定面at～t～F关系图为暴雨低区；
④查相应的产流参数为内陆区，为粤东沿海、珠江三角洲的产流参数；
⑤查相应的滞时m1～θ关系图，为大陆低区关系线（B线）；
⑥应采用广东省综合单位线Ⅲ号无因次单位线ui～xi。
沙溪水利用此综合单位线法，计算成果见表4-2。
表1 综合单位线法设计洪水计算成果
注：拟建桥址处距离上游高平坑汇入口约2000m，距离下游出口（汇入流溪河）处约5200m，通过内插计算得到。下表同。
3.2.2 推理公式法
计算公式为：
（4-1）
式中：
—设计洪峰流量（m3/s）；
—相应频率P的设计暴雨雨力；
—相应频率P的暴雨递减指数；
—汇流历时（h）；
F—集雨面积（km2）；
L—排水沟长（km）；
—平均后损率（mm/h）；
m—汇流参数，根据集水区域特征参数和排水沟下垫面的情况，查《广东省暴雨径流查算图表》确定；
J—排水沟比降。
按以上公式采用牛顿迭代法原理，各河各断面运用推理公式法分别计算P=5%、10%的设计洪水，其成果见表2。
表2 推理公式法沙溪水设计洪水成果
注：1、坝下洪水为经水库调蓄的下泄流量；2、表中各流域面积不包括水库流域面积。
原则上采用广东省推理公式方法计算的成果。沙溪水设计洪峰流量采用广东省洪峰流量经验公式方法计算成果。
3.3设计水面线
（1）计算方法
采用天然河道水面曲线伯努利能量方程[4-5]。
计算公式如下：
（4-2）
式中：
——断面1、2的水位；
——断面1、2的流速；
——断面1、2的动能校正系数；
——沿程水头损失与局部水头损失。
（2）水面线计算成果
经过计算，沙溪水的设计水面线成果分别见表3，拟建桥梁上游端距离现状桥址（桩号为6+692）约60m，根据6+692（桥上）、7+000断面数据内插计算。详见下表。
3.4壅水计算
采用《广东省河道管理范围内建设项目技术规程（DB44/T 1661—2015）》推荐的桥前壅水计算经验公式法。
3.4.1 计算公式
壅水高度计算公式如下：
（4-3）
壅水长度计算公式如下：
式中：
△ZM——桥前最大壅水高度（m）；
η——系数，本次取0.05；
——冲刷后桥下平均流速（m/s），本次取 ；
——天然状态下桥下平均流速（m/s）；
——建桥前河槽平均流速（m/s）；
——设计流量（m3/s）；
ωj——冲刷前桥下净过水面积（m2），即去除桥墩等所占面积后的过水面积。
——壅水曲线全长（m）；
——桥址河段天然水面坡度；其余符号意义同前。
3.4.1 计算结果
根据桥位河段设计流量、水位成果，结合桥梁阻水分计算结果，代入桥梁壅水计算公式，跨沙溪水新建桥梁在P=5%、10%设计频率洪水条件下对上游洪水水位最大抬高值见下表4-8。
表3 沙溪水设计水面线成果
表4-1 工程建设前、后壅水高度及壅水长度计算成果
4.防洪综合评价
4.1与现有水利规划的关系与影响分析
根据《防洪标准》（GB50201-2014）、《广州市从化区水系规划总报告》，规划沙溪水按20年一遇的防洪标准进行整治，堤防工程级别为5级。
拟建桥梁属于新建桥梁，设计梁底高程均高于桥址处河段规划实施后20年一遇的设计洪水位（25.417m）。因此，拟建桥梁对规划河道的防洪水位影响不大。
关于水闸和泵站：规划将钱岗村水陂改为水闸，而不用设堤防。太平镇现状无泵站，原所有泵站已废弃。由于拟建桥梁距离排涝区的水闸较远，因此不会对规划水闸和的建设产生不利影响【张玥，田志军，张金魁.防洪评价防治与补救措施探讨[J].中国水运（下半月），2018，18（02）：184-185.】。
桥梁在河道范围建设，桥墩分别布设在河道主槽及与岸坡结合，桥梁施工后对现状地貌、护岸基础产生扰动，桥墩结合规划河道规划断面进行设计，预留河涌整治用地，不会规划河涌整治开展工作产生影响。
4.2对河道行洪的影响分析
根据桥梁工程的方案设计，河道行洪时桥梁的上部结构不会形成阻水，但桥墩会形成一定的阻水。根据计算成果，发生20年一遇洪水（运行期）时，桥梁阻水比为5.36%，桥址上游水位最大壅高值为0.003m，壅水长度最长为150m；发生10年一遇洪水（施工期）时，桥梁阻水比为5.32%，桥址上游水位最大壅高值为0.003m，壅水长度最长为132m。
因此，拟建工程对桥梁所在河道行洪影响较小。
4.3对河势稳定的影响分析
由于桥墩占用原过流断面，桥梁建成后工程局部范围内流态、流速有所调整，总体上看变化不大。拟建工程对水流的影响仅局限在工程附近，不会造成工程区域以外的岸线变化。工程实施后，其附近水域平面流速流向、滩槽和河岸线的变化均局限在工程局部区域，且总体变化较小，根据对现状河涌现场踏勘情况，河槽内局部均出现不同程度淤积情况，桥梁的建设会在河道主槽中设立桥墩，桥墩的下部结构对河道产生阻水影响，减小行洪断面，使得流速增大，但增幅较小，不会改变河道的淤积趋势，但是桥墩的设立，会导致河道漂浮物在桥墩附近淤积。
综合分析，拟建桥梁的建设对整体河势稳定影响较小。但桥墩局部范围引起的淤积会对河势稳定产生一定影响。
5 结论
综上所述，在防洪评价编制过程中，需充分考虑国家的防洪标准，水利工程设计、施工、管理的有关规定和规范；同时，重视工程建设对所在河段有关水利规划实施的影响，了解桥梁工程所在河段的综合规划及防洪规划、治导线规划、岸线规划、河道（口）整治规划等相关内容，分析其建设是否符合有关水利规划的总体要求与整治目标，对规划实施有影响的，需提出合理的防治与补救措施为工程的后续审批工作提供科学、可靠的技术依据。
参考文献：
[1]朱毅峰，朱士康.珠江河口地区防洪评价工作特点浅析[J].人民珠江，2014，35（02）：36-37.
[2]李广阔，任玲. 河道管理范围内建设项目防洪评价审查要点分析[ J ] . 人民珠江，2007（5）：83～84.
[3]广州市水利水电勘测设计研究院. 广州从化市水系规划总报告（报批稿）
[4]吴持恭.水力学（上）[M].北京：高等教育出版社，2003.11
[5]董胜男. 跨河桥梁对河道防洪影响评价问题的研究[D].山东大学，2010.
作者简介：
史树洁，女，广东河海工程咨询有限公司，主要从事水利工程防洪评价工作。
论文作者:史树洁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
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