西三公路永段改造工程防洪規(guī)劃與河道防洪安全

1基本情況1.1高質(zhì)量跨徑模型西三路（永正版）改建為二級公路。這條路從沙河延伸，從北到南，從通頭、小岐村西部和李溝村東部到達(dá)永和會，接永焦線，全長14米。其中，通過k-300k-650米的主河道穿越主河道。計劃建設(shè)一座全長2-15米的溢水橋，橋兩側(cè)均應(yīng)修建溢水橋。橋梁與河斜交,交角為115°。本項目實施后,將連接永峰線與永焦線,向北與沙河市對接,成為永年縣西部縱貫?zāi)媳钡慕煌ㄍǖ?對于進(jìn)一步完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu),改善永年西部經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)交通條件,加強(qiáng)西部地區(qū)南北經(jīng)濟(jì)文化交流,促進(jìn)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。1.2河口及地土流失區(qū)項目所在的河流域下游為太行山前傾斜平原地貌,地形平坦開闊。東陽緩洪區(qū)段河床及漫灘寬約110m～2500m,河床多分布中細(xì)砂,漫灘為砂壤土。左岸以黃土狀壤土為主,局部夾砂性土透鏡體。右岸以壤土為主,大面積分布的中砂具中等滲透性。1.3座小型水庫河上游建有車谷、青塔、口上、四里巖、大遠(yuǎn)等5座中型水庫,總庫容12721萬m3,沙、八一、寺峪溝、七一、青年、黃土巖、西營井等32座小型水庫,總庫容3577.7萬m3。建設(shè)項目下游建有臨關(guān)水文站。1.4編制水利工程報告和緩洪工程模型河是滏陽河中游洼地上游主要的一個流域,其治理直接影響到中游全面治理。水利部河北水利水電勘測設(shè)計研究院按省水利廳安排,在已有規(guī)劃設(shè)計工作的基礎(chǔ)上編制了《河流域防洪規(guī)劃報告》(2001年9月)和《河中游緩洪工程可行性研究報告》(2002年1月)。該方案主要工程措施是在河中游河道開闊段建東陽、龍泉、大講武三個緩洪區(qū),緩洪區(qū)以防洪為主,兼顧農(nóng)業(yè)灌溉。近期選建東陽、龍泉兩個緩洪區(qū)工程,遇5年一遇洪水可以保證下游河道的安全;按照遠(yuǎn)景規(guī)劃,中庫群建成之后,通過調(diào)整水庫的運用方式,再建大講武緩洪區(qū)工程,可以抵御10～20年一遇的中小洪水。2與河道交互作用西三公路(永年段)穿越河工程的修建可能對沿線的防洪安全產(chǎn)生影響。該地段屬于河流域中游,河道防洪標(biāo)準(zhǔn)較低?，F(xiàn)狀情況下防洪標(biāo)準(zhǔn)不足5年一遇,當(dāng)遇洪水時河道即四處漫溢。西三公路(永年段)穿越河工程跨主槽部分修建一座2-15m漫水橋,兩側(cè)設(shè)過水路面,總長350m,與河道成115°斜交,不滿足《河北省河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目防洪評價報告編制技術(shù)大綱》中“跨河建筑物中心線與河道應(yīng)盡量正交,確實難以做到時,與主要行洪河道交角應(yīng)在75-105°之間,與一般河道交角原則上在70-110°之間。”的要求。從實測1:5000地形圖上以及實地情況可知該河段河面寬約為877m,建議將過水路面延長為整個河道斷面。3道路和河流交叉口段的流量分析3.1橋孔過水能力驗算該工程修建后,由于橋墩和路基擠占河道,將造成河道水流狀態(tài)發(fā)生一定的變化,河道行洪面積減少,產(chǎn)生側(cè)向收縮,使橋位上游水位壅高,橋位處水面跌落而形成淹沒出流,符合無坎寬頂堰的過流情況,故按寬頂堰方法推求橋位斷面處的橋下橋孔過水能力。下游河道斷面因缺乏實測水位～流量關(guān)系,起推水位采用最大橋下水深計算。3.2河道寬、高擬建公路穿越河河道全斷面長度約877m,與河道成115°斜交。交叉斷面河道寬859m,河底平均高程67.19m,縱坡約1‰,左、右岸高程均在72m以上?，F(xiàn)狀斷面過流能力按曼寧公式估算,擬建公路后斷面過流按寬頂堰公式計算。3.3河道沖刷、一般沖刷和墩臺局部沖刷為了研究公路修建后跨越河道的橋梁及河道的防護(hù)問題,本次計算橋梁與河道交叉斷面位置處的沖刷深度,沖刷深度包括河道自然演變引起的沖刷、一般沖刷和墩臺局部沖刷。由于建設(shè)項目處尚無必要的河床顆粒分析資料,僅參考《河中游緩洪區(qū)工程可行性研究報告》中的地質(zhì)分析河床主要為中細(xì)砂,估算粒徑從而估算出橋下一般沖刷深度為2.8m;墩臺局部沖刷為0.92m。建議在下一步的設(shè)計中應(yīng)復(fù)核沖刷深度的計算,并對漫水路基進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù),使漫水橋墩柱滿足抗沖要求。3.4河道公民路基工程修建以后,穿河部分會對河道過水?dāng)嗝娈a(chǎn)生一定的壓縮,過水路面修建處使現(xiàn)狀河床抬高,影響河道正常行洪,尤其是在低標(biāo)準(zhǔn)洪水通過時影響更為明顯,河道行洪時對公路路基也有一定的影響。鑒于這種情況,建議過水路面高程不高于現(xiàn)狀河床高程0.5m,由于現(xiàn)狀河床為不規(guī)則斷面,為了交通的方便以及路面的順暢,個別地點可以平整河床。3.5h法律下下橋前最大波動高度由于該工程中所建橋?qū)儆诼畼驑蛳逻^流只考慮滿足非汛期時基流通過,因此梁底高程確定時橋下流量按6.5m3/s計算。橋下壅水高度一般可取最大壅水高度的一半。當(dāng)河床堅實不易沖刷時,可采用橋前最大壅水高度;當(dāng)河床松軟易于沖刷時,橋下壅水高度可以不計。鑒于擬建橋梁橋下河床土質(zhì)以中細(xì)沙為主,壅水高度忽略不計。4側(cè)過水路面設(shè)計本次評價對象為西三公路(永年段)穿越河工程,漫水橋及兩側(cè)過水路面應(yīng)滿足河道過流要求。本項目擬建漫水路面高程高于現(xiàn)狀河床1.08-4.09m,河底平均抬高2.37m,路面高程較高,嚴(yán)重影響河道的安全泄洪,且明顯影響自身防洪安全。5橋址以上水位出現(xiàn)輻合西三公路(永年段)穿越河工程修建后,因其跨河橋梁的橋墩和路基擠占河道,造成河道水流狀態(tài)發(fā)生一定的變化,河道行洪面積減少,產(chǎn)生側(cè)向收縮,使橋址以上水位產(chǎn)生壅高。由于規(guī)劃緩洪區(qū)情況下遇5年一遇緩洪區(qū)即已啟用,水位較高,路面和橋面均已過水,而本工程為漫水橋和漫水路面,且擬建公路穿越河工程按照本次評價要求控制兩側(cè)漫水路面高程,對河道行洪斷面和緩洪區(qū)容積擠占很小,兩側(cè)岸頂高程均在72m以上,因此不會明顯影響河道行洪,對緩洪區(qū)正常運用影響較小。6降低路面高程,以降低路面高程由于本項目漫水路面高于河床底高程,其中最小高差達(dá)到1.08m,嚴(yán)重阻礙河道行洪的安全,建議降低路面高程,使其不高于現(xiàn)狀河床0.5m。建議同組墩臺順?biāo)鞣较虿贾?以保證河道行洪的安全。7路基及漫水橋防護(hù)在現(xiàn)狀情況下上游來水形勢兇猛,流速較大,對過水路面路基及漫水橋造成的沖刷較大,所以西三公路(永年段)穿越河工程設(shè)計及建設(shè)應(yīng)在不影響河道正常行洪的前提下,進(jìn)一步復(fù)核橋下沖刷深度,做好路基及漫水橋的防護(hù)措施,使路基及漫水橋滿足抗沖要求。在規(guī)劃情況下雖然流速較現(xiàn)狀減小,但是