1、河南水利与南水北调 2023年第5期防汛抗旱济源跨蟒河桥工程对河道防洪影响徐明立，王宁，宋一鸣（河南省济源水文水资源测报分中心，河南 济源 454000）摘要：跨河桥梁在促进两岸经济发展、便利两岸交通、提高城市综合竞争力等方面发挥着重要的作用。但是，在建设过程中，不可避免地会对河道防洪产生一定的影响。结合跨河桥梁的特点，对桥梁工程影响河道防洪的因素进行了分析，提出了桥梁工程评价的主要指标。以某桥梁工程为例，详细说明了如何通过水力计算、冲刷计算和壅高分析等方法分析和评价跨河桥梁对河道防洪安全影响；并提出了防洪安全保证措施，以期为类似跨河建筑工程提供参考。关键词：跨河桥梁；河道防洪；水文监测影响分
2、析；测报服务中图分类号：P336文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）05-0023-031概况1.1工程概况济源王屋路跨蟒河桥梁工程（以下简称“蟒河桥”）是济源市城市道路综合项目的一部分，王屋路建设项目全长3.75 km，道路宽36 m，需跨蟒河。“蟒河桥”位于愚公路跨蟒河桥下游470 m，济源市东一环西，济水大街以南，愚公路以东，桥长117.10 m，桥面总宽36.60 m。防洪标准，100年一遇。见表1。1.2河道概况蟒河是黄河的一条支流，位于黄河北岸，发源于山西省阳城县花园岭村，长130 km，流域面积1 328 km2，主要支流有北蟒河、盘西河、湨河等。北蟒河是蟒河的
3、发源地，蟒口水库是河川山地和平原的交界处，是深山区。下游是山前坡平地，在非汛期，河水渗入地底，形成一股地下暗流，向石露头村流去，再从济源市北部流入河合村，与盘西河和湨河交汇入蟒河。蟒河流域济源水文站位于济源，流域面积480 km2。1.3地形、地貌全市地势北高南低，西高东低，三面环山，形成了簸箕形盆地。平原区地处太行山南部，北黄土丘陵，三面山岭环绕，西窄+9华北平原，海拔131200 m，坡度5070 m，坡度从1/400到1/600。工程场区以第四系全新式人工填筑土、粉质壤、卵石、中砂（Q4）和粉质壤土（Q3）为主。作者简介：王宁（1985），女，工程师，主要从事水文测报工作。表1工程主要技
4、术指标表序号一1234567二12345三1指标名称道路指标公路等级设计速度路线全长路基宽度行车道宽度路面面层类型路基设计洪水频率桥梁指标桥梁总长桥梁总宽桥面净宽桥梁设计车辆荷载桥梁设计洪水频率路面指标路面面层类型单位/km/hkmmmmm技术指标城市次干路303.7536211沥青混凝土1/100117.1036.6036城-A级1/100沥青混凝土The Impact of Jiyuan Cross Mang River Bridge Project on River Flood ControlXU Mingli,WANG Ning,SONG Yiming（Henan Jiyuan Hyd
5、rology and Water Resources Reporting Subcenter,Jiyuan 454000,China）Abstract：Cross-river bridges play an important role in promoting cross-strait economic development,facilitating cross-strait trafficand improving urban competitiveness.However,in the process of construction,it will inevitably have a
6、certain impact on river floodcontrol.Based on the characteristics of cross-river bridge,the factors influencing flood control of bridge engineering are analyzed,andthe main indexes of bridge engineering evaluation are put forward.Taking a bridge project as an example,this paper expounds indetail how
7、 to analyze and evaluate the influence of the bridge over the river on the flood control safety by hydraulic calculation,scourcalculation and height analysis,and puts forward some measures for ensuring the flood control safety,so as to provide reference forsimilar construction projects across the ri
8、ver.Key words：cross-river bridge;river flood control;hydrological monitoring impact analysis;measurement and reporting service23河南水利与南水北调 2023年第5期防汛抗旱1.4水文气象济源具有明显的季风气候，温暖湿润，有明显的季风特征。春季多风；夏天高温，降雨密集；秋天，白天温暖，晚上严寒，温度相差很大；冬天很冷，很少下雨。根据济源市历年的年平均雨量627 mm，洪水季节占68.50%。年间降水有很大的差异，1964年降水达到了1 015.60 mm，高于1997年
9、的2.40倍。2防洪影响分析2.1设计洪峰分析计算济源水文站位于该项目下游60 m处，此次计算采集了济源站1960年到2017年57年的实测洪水数据。频率曲线的线型一般应采用皮尔逊型，其统计参数采用均值、变差系数 和偏态系数表示，这些参数可采用矩法进行计算，各参数的计算公式如下：（1）（2）（3）根据1982年 中国历史大洪水调查资料汇编 所载的赵礼庄河段济源站1907年8月2日、1915年8月4日、1933年8月12日的洪水数据，实测洪水流量为2 220、2 360、1 890、1 890 m3/s，调查洪水最大重现期112年。基于以上的计算：均值193，变差系数1.97，偏态系数2.90，
10、桥位处100年一遇洪峰流量为1 970 m3/s，50年一遇洪峰流量为1 430 m3/s，20年一遇洪峰流量为803 m3/s，10年一遇洪峰流量为424 m3/s，5年一遇洪峰流量为170 m3/s。2.2工程洪峰的设计计算及分析利用 水利水电工程程序集 D-14A编制的“自然河道曲线”软件，通过实测断面、弯道、壅水等条件，进行了河面线的计算，按顺序求出上游各段的水深。在此基础上，将明渠的平均流量作为起点。2.2.1水面线计算原理由能量守恒方程推导出自然水平面的曲线，其表达式为：Z1+1V122g=Z2+2V22g2+Q2LK-2+（）2V2V12-2g（4）式（4）中：Z1、Z2上、下游
11、断面水位（m）；V1、V2上、下游断面平均流速（m/s）；1、2上、下游断面动能修正系数；g重力加速度（9.80 m/s2）；Q河段平均流量（m3/s）；L断面间距（m）；K河段上下游断面流量模数平均值，K=C AR；A上下游断面面积的平均值（m2）；R上下游断面的水力半径平均值（m）；C谢才系数，即C=R1/6/n；n河段平均糙率。2.2.2起始断面水位计算根据以上的分析结果，得到了各剖面的参数，并利用曼宁公式导出了各段的流速公式。流量计算公式：QAV（5）曼宁公式：（6）式（5）、（6）中：A过水面积（m2）；V流速（m/s）；i 河道比降；R水力半径，R=A/L；L湿周（m）。2.2.3
12、局部耗计算局部损失主要考虑阻水及弯道造成的局部水头损失，依据水利计算手册 中公式及系数取值。阻水的局部水头损失采用的计算公式：（7）式中：系数，取0.18。弯道的局部水头损失采用的计算公式为：（8）式中符号同前。利用该公式，可以将济源站的洪水流量作为桥位设计洪水流量，并据此求出相应的洪峰，如表2所示。2.3建桥后壅水的计算分析按照桥梁设计规范，对100年一遇洪灾进行了分析。蟒河桥桥墩与蟒河的水流方向是平行的，根据上述要求，建桥前后满槽水位的河道壅水区域的变化，如表3所示。根据计算，蟒河桥建成后100年一遇洪水（1 970 m3/s）时桥前最大壅水高度0.12 m，相应的壅水影响范围为49.40
13、 m。2.4冲刷分析计算2.4.1一般冲刷计算依据 公路工程水文勘测设计规范 进行一般冲刷计算。（9）式（9）中：hp桥下一般冲刷后的最大水深（m）；Q2桥下河槽通过的设计流量（m3/s），当河槽能扩展至全桥时取用；Qp频率为P的设计流量（m3/s）；Qc天然状态下河槽设计流量（m3/s）；Bc天然状态下河槽宽度（m）；Bcg桥长范围内的河槽宽度（m），当河槽能扩展至全桥时取用桥孔总长度，计算时选Bcg和Bc；设计水位下，在Bcg宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值；桥墩水流侧向压缩系数，取0.95；hcm河槽最大水深（m）；Ad单宽流量集中系数。B、H平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深，
14、一般稳定河流，Ad为1.001.20；次稳定河流，Ad为1.301.40；不稳定河流，Ad为1.501.70；Ad最大不宜超过1.80。根据桥位所处河段的特性，确定了单宽度的集流因子 Ad为1.10；根据JTG30-2002表7.3.1-1的计算结果，得出了该桥表2桥梁设计洪水的相应水位成果一览表设计洪水洪水流量/（m3/s）河底高程/m水深/m相应洪水位/m100年一遇1970135.884.03139.9150年一遇1430135.883.28139.5620年一遇803135.882.31138.4710年一遇424135.881.61137.645年一遇170135.880.91136
15、.89表3大桥建桥前后河床演变情况表水位/m139.91相应流量/（m3/s）1 970建桥前过水面积/m2402阻水面积/m243.20建桥后过水面积/m2358.80大桥建成后阻水面积占总面积的百分比/%1224河南水利与南水北调 2023年第5期防汛抗旱墩的横向压缩系数为0.95；将桥位水位、断面宽度、河槽平均水深、最大水深等参数，在全槽洪水情况下进行了换算，得出了桥位在设计流量时的一般冲刷情况，在全槽洪水作用下，水位139.91 m，河面宽度117 m，最大水深4.03 m，桥面的冲刷深度通常为1.74 m。2.4.2局部冲刷计算按照 公路工程水文勘测设计规范 中的公式，以普通冲刷后的
16、桥墩向前流速与河床的初始流速的关系为依据：（10）（11）式（10）（11）中：hb为桥墩局部冲刷坑深度（m）；V0为河床泥沙起动流速（m/s）；V0为墩前始冲流速（m/s）；K为河床颗粒影响系数；B1为桥墩计算宽度（m）；K为墩形系数；V为一般冲刷后墩前行近流速（m/s）；经分析计算得：局部冲刷水深为3.17 m，桥位通过满槽洪水时桥墩总冲刷深度4.91 m，冲刷长15.60 m。2.5最底梁底高程计算王屋路蟒河大桥竣工后，按照 公路工程水文勘测设计规范 规定，当设计洪水时，满足设计洪水行洪及桥梁设计要求的梁底最低下弦高程为141.21 m，安全高度0.50 m。经分析计算得：在设计洪水条件下，壅水高度为0.12 m，壅水长度为49.40 m，对应洪水位139.91 m，梁底下弦最低高程140.53 m。3结论3.1工程对防洪影响通过测算，在设计洪水条件下，对应洪水位、梁底下弦最低高程，均低于设计梁底下弦最底高程，表明其影响程度和范围都比较小，在开挖条件下，桥梁施工基本不会影响到下游的泄洪，当遭遇设计洪水时，可以达到设计要求，满足了 防洪标准等相关规范，满足了河道治理的需要。3.2工
