1、跨河橋梁對河道行洪的影響分析（李森焱 朱曉燕）摘要：針對跨河橋粱對河道行洪產生不利影響的情況，通過建橋河段水文分析及沖淤分析計算，提出了跨河橋粱對河道堤防行洪影響分析的方法路線，并用實例進行了影響分析，為河道堤防保護及管理提供了科學依據。關鍵詞：橋粱；河道堤防；影響分析中圈分類號：TV879 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7328(2007)04-0053-03橋梁構筑物目前是人類克服自然水體阻隔、擴大人類活動范圍的最經濟、最有效的方法。建橋后，橋孔對水流壓縮，從橋位上游相當遠處水面就開始壅高，在橋前某一斷面達到最大壅水高度，壅水河段水位升高，流速降低，河床發生淤積；接近橋孔時，水流急劇

2、收縮而呈“漏斗”狀，形成收縮段，收縮段的水流流速變大，對河床產生嚴重的沖刷；由于水流的分離現象，在橋位上下游兩側又形成回水區，所以建橋后使得橋位河段的水沙運動及河床演變變得非常復雜。為了建橋后不對兩岸河堤、農田、村鎮造成威脅，建設大、中型橋梁時，有必要進行擬建橋梁對河道行洪的影響分析，以便水利部門采取有效措施對河道堤防保護和管理。1 建橋河段水文分析計算及沖淤分析計算11 水文分析計算及橋梁設計流量復核計算水文分析計算及橋梁設計流量復核計算采用流量資料系列(或暴雨資料系列或兩種系列都用)計算，計算方法步驟為：資料的審查、插補延長、特大值處理、根據水文適線法求取不同頻率橋梁設計流量，然后與橋梁設

3、計部門所定的進行比較，分析確定橋梁設計部門選定的設計流量及橋孔長度的合理性。12 壅水、沖刷分析計算建橋后。水流通過橋孔，由于橋梁墩臺和橋頭引道對過水面積的壓縮，從而形成橋前壅水，壅水河段水位抬高，流速降低，河床發生淤積。壅水值的大小不僅與橋梁的安全關系密切，而且與堤壩、兩岸農田、村鎮的安全關系密切，所以壅水、沖淤分析計算是很重要的。(1)橋前壅水高度計算。橋前最大壅水高度，可按下式計算：壅水曲線上任一斷面G處的壅水高度計算公式為：(2)壅水曲線全長。壅水曲線全長按照下式計算：(3)橋位河段沖刷計算。建橋后，橋位河段的沖刷過程十分復雜，河床的最大沖刷深度是各種沖刷綜合作用的結果。由于目前國內外

4、對建橋后橋位河段水流和泥沙運動的客觀規律認識還不夠充分，仍是一個有待研究的課題，所以在計算橋位河段沖刷計算時，可選用幾個公式同時計算，相互比較，然后確定采用值。目前，橋位河段沖刷計算可采用以下幾種方法：一般沖刷深度計算有3種方法：方法1： 根據輸沙量平衡法建立的計算公式為：方法2：按沖止流速建立的計算公式為：根據河流泥沙運動的特點，應按不同情況分別計算出非粘性土河槽、非粘性土河灘、粘性土河床的一般沖刷深度。方法3：按包爾達柯夫公式計算，分兩種情況：河槽土質均勻條件下的計算公式為：河床土質不均勻條件下的計算公式為：局部沖刷深度計算又分兩種情況：第一，非粘性土河床的局部沖刷計算公式為：13 橋梁對

5、河道堤防行洪影響分析跨河建筑物對河道堤防行洪的影響應主要從以下三方面進行分析：對水利規劃、防洪標準的適應性分析；對河勢穩定及行洪安全的影響分析；對堤防及防汛搶險的影響分析。14 橋梁工程影響河道堤防的防治措施及要求通過前面的水文分析計算和建筑物對河道堤防影響分析后，提出建筑物對河道堤防影響的防治措施及要求。防治措施和要求主要包括：建筑物與河道堤防的布置關系；防止橋前壅水對堤防不利影響的措施；橋梁高程與堤頂高程相適應的要求及防汛交通要求；橋梁建筑物施工及運營管理期間的要求；其他相關的措施及要求。2 高家莊大橋對河道堤防的影響分析高家莊大橋為威海乳山高速沿線跨越母豬河的大橋之一。現根據該橋及所處河

6、道基礎資料分析對河道堤防行洪的影響。21 水文分析計算根據上述規范標準，定出橋梁和河道的水文分析計算洪水標準，然后由道路及河流的具體情況確定出應采用的洪水頻率為：P=1，P=5 ，P=10 。分別根據暴雨資料及流量資料，經資料審查、處理后，計算得出橋位處的設計流量見表1。從表1可以看出，由暴雨資料和流量資料計算出的結果不相同，考慮到水文系統具有未確知性特點，根據暴雨系列法和流量系列法的結果，采用未確知數學理論根據文獻的方法最后確定的橋梁設計流量見表1。22 壅水、沖刷計算根據前述的計算公式，橋前壅水最高高度和壅水長度計算結果見表2。23 高家莊大橋對河道堤防的影響分析(1)與現有水利規劃、防洪

7、標準的應性分析：根據橋梁設計部門提供的資料及山東半島防洪規劃報告，發現橋梁的原設計流量偏小，橋孔長度小于河流規劃設計堤頂中心距，不符合要求，公路設計部門應根據河道規劃部門資料修改設計，加大橋梁長度，使橋梁兩端橋臺布置在設計堤腳以外，并留出防汛搶險通道的寬度，以便和水利規劃相適應。根據防洪標準、堤防工程設計規范、公路工程水文勘測設計規范，發現高家莊大橋的設計洪水標準與河道近期、遠期的防洪標準相適應，所以橋梁的設計洪水標準不用改變。(2)對河勢穩定及河道行洪安全的影響分析：建橋后，由于橋墩和橋臺的影響，橋位處河流段面的有效行洪面積減小了，并且橋前發生壅水，橋下及橋位上下游一定范圍內發生不均勻的沖刷

8、、淤積，深槽、淺灘可能在橋位河段發生移動，為確保河道的行洪安全，高家莊大橋上、下游河堤迎水坡應進行漿砌塊石護坡工程，護坡長度為橋前開始壅水處至橋下游水流恢復天然狀態的位置，堤頂高度應根據表2中的壅水高度適當加高。(3)對防汛搶險的影響分析：根據防洪規劃，河道整治規劃工程實施后，河道堤頂作為一般防汛交通通道使用。按橋梁現有設計及河道規劃斷面分別計算左右堤頂凈空高度，發現橋下堤頂凈空均達不到規范所規定的45 m的要求，建議橋梁設計部門調整橋面標高。(4)其他要求：高家莊大橋在施工期間均應盡量避免破堤施工，如對堤防有損壞，汛期來臨以前要修復受損傷堤防，并清理河道及灘地施工區一切臨時建筑物、施工器材、

9、料場，拆除施工圍堰、平整灘地，以恢復河道原來的過水斷面。3 結語隨著我國國民經濟的持續發展，國內外用于交通基礎設施建設的投入逐年加大，橋梁建設日新月異。建橋以后，河流受到橋頭引道的壓縮和墩臺阻水的影響改變了水流和泥沙運動的天然狀況，引起河床的沖淤變形，危及河道堤防的安全。所以，應對擬建橋梁作對水利規劃、防洪標準的適應性分析；對行洪安全的影響分析；對堤防及防汛搶險的影響分析；對河勢穩定的影響分析，分析后應提供相應的防治措施。另外，對于特殊地區(如水庫地區、感潮河段、泥石流地區等)的新建橋梁，水文分析及沖淤計算應按特殊地區的具體情況進行分析與計算。在水流對河岸沖刷劇烈、副流強度大的地方應根據具體情況設置調制構造物，如導流堤、丁壩、順水壩等，以改善橋位及其上下游河段的水流條件，使橋孔通暢排水輸沙、減少對河