大桥防洪评价研究报告实例.doc
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1、大桥防洪评价研究报告实例京港澳高速公路漯河至驻马店段改扩建工程跨老王坡滞洪区淤泥河大桥防洪评价报告-水文水资源局二九年六月 目 录1概述3 项目背景3 项目概况4 评价依据4 技术路线及工作内容5 河道设计洪水分析计算6 天然洪水位计算6 壅水计算7 河道冲刷计算82 基本概况10 河道基本情况10 河道概况10 河道地质情况11 水文、气候特征11 现有防洪标准及相应的洪峰流量、水位12 现有水利工程及其他设施情况12 水利规划及实施计划13 建设项目概况133 河道演变14 河道历史演变概况14 河道近期演变分析14 河道演变趋势分析154 防洪评价计算16 水文分析计算16 基本资料16
2、 设计洪水计算1619 桥位河段壅水分析计算21212222235 防洪综合评价2424、有关技术和管理要求的适应性分析2424252526262627276 工程影响防治措施282828297 结论及建议301 概述 项目背景京港澳高速公路作为我国公路运输的南北大动脉,是中部地区承接外部经济辐射、加强区内经济联系的最主要通道。随着我国经济社会的快速发展,京港澳高速公路全线贯通,路段交通量迅速增长。京港澳高速河南段自2003年通车以来,交通量快速增长,服务水平呈逐年下降趋势,服务质量及通行速度逐年下降,部分路段在高峰时常常出现拥堵现象,为此河南交通厅在公路水路交通“十一五”发展规划中提出了“启
3、动京珠、连霍国道主干线扩建工程,提高技术标准,完善服务功能”。京港澳高速公路南北贯穿河南省全境,沿线经过安阳、鹤壁、新乡、郑州、许昌、漯河、驻马店和信阳,是中原城市群连接豫北地区和黄淮地区的重要通道。近年来,随着经济社会的快速发展,河南段段交通量迅速增长。%左右,2008年年平均日交通量为15499辆/日,已进入二级服务水平。根据预测,该路段将在2014年进入饱和状态,所以应提前准备对其进行改扩建。根据水利部水建字2001618号文关于进一步加强和规范河道管理范围内建设项目审批管理的通知,受河南高速公路发展有限责任公司的委托,我们于2009年3月5日至4月30日,完成了该项目的防洪影响评价工作
4、,编写了京港澳高速公路漯河至驻马店段改扩建工程跨老王坡滞洪区淤泥河大桥防洪评价报告,评估了建桥后对桥位河段河势、防洪、上下游河道工程等的影响,并提出了消除影响应采取的措施,旨在为该工程建设提供依据。 项目概况京港澳高速公路漯河至驻马店段(简称漯驻段)是国家高速公路网规划及河南高速公路网主骨架的重要组成部分,北起于京港澳高速公路郑州至漯河段改扩建工程终点,经漯河市、西平县、遂平县,沿途跨越淤泥河、洪河、仙女池河、反修河、奎旺河、汝河和汝河分洪道等7个主要河流。本段路线跨越河道处拟建有淤泥河大桥。具体设计指标如下:淤泥河大桥位于驻马店市西平县老王坡滞洪区内,上游距老王坡滞洪区进洪口桂李分洪闸15k
5、m,下游距老王坡退水口五沟营退水闸7km。中心桩号为:K12+,在原桥两侧分别加宽7m,与河道交角800,孔数及孔径为1120m,。该桥设计洪水频率为百年一遇,设计流量为1087 m3/s。上部采用预应力混凝土空心板,下部结构为柱式墩台,钻孔灌注桩基础。 评价依据本防洪影响评价报告编制的依据是: (1)中华人民共和国水法; (2)中华人民共和国防洪法; (3)中华人民共和国国家标准 (GB50201-94),防洪标准,1995-01-01实施,国家技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布; (4)中华人民共和国行业标准(JTJ062-91),公路桥位勘测设计规范,1992-06-01实施,中华
6、人民共和国交通部发布; (5)水利水电工程设计洪水计算规范(SL44-93),1993-12-20实施,中华人们共和国水利部、能源部发布; (7)京港澳高速公路漯河至驻马店段改扩建工程项目防洪评价技术服务合同。 技术路线及工作内容技术线路为:采用相临地区雨量站资料计算流域面平均降雨量,并进行暴雨频率计算,与河南省暴雨参数图集进行比较,选择暴雨参数;再利用推理公式计算设计洪峰流量,然后利用曼宁公式计算相应设计水位;采用粘土类冲刷计算公式计算相应的冲刷深度,利用公路勘测规范提供的公式进行壅水高度计算。工作内容主要为:外业勘查、河道断面测量、河底比降测量及推求设计水位,计算冲刷深度,然后进行防洪影响
7、综合评价。 河道设计洪水分析计算设计洪水采用暴雨资料间接推求。根据各大桥位置和河南省水文水资源局2005年编制的河南省暴雨参数图集查出24小时设计暴雨量。由我局分析出的平原区降雨径流关系(P+PaR)线,查算24小设计净雨量。 洪峰流量计算公式采用平原排水公式计算,公式如下: 式中:设计洪峰流量(m3/s) 24小时设计净雨深(mm); 流域面积(km2) 峰量关系综合系数,。洪峰流量折减系数,根据我局分析计算成果,“”按不同设计洪峰频率采用: 3,20。 天然洪水位计算各桥断面采用我局实际测量成果,水位流量关系的确定,利用曼宁公式推求。公式为: 式中:-断面平均流速(m/s); -河道糙率;
8、 -水力半径(m),一般用平均水深代替; -水面比降。 壅水计算a)桥前最大壅水高度计算采用公路桥位勘测设计规范(JTJ062-91)中提出的壅水计算规范公式2进行计算。 式中:K总的壅水系数,根据模型试验和野外调查资料分析得: 其中为水深等于1m时的佛劳德数; 天然水位下桥孔范围内断面平均流速可表示为: 式中Qom为天然状态下桥下通过的设计流量(m3/s),为桥下过水面积(m2);建桥后桥下断面实际流速,可用下式计算:= 式中:为设计水位下桥孔净过水面积(m2);Qp为设计流量(m3/s);Kp为考虑河床冲刷而引入的桥下流速折减系数,可表达为;式中d50为河床平均粒径(mm),即:按质量的5
9、0%都较它小的粒径(mm),根据现场取样分析结果,桥位河段取d50=1mm;p 为冲刷系数,为桥下需要的过水断面面积(m2), Vp设计流速,可用河槽平均流速(m/s);水流方向与桥轴法线间的夹角(20);b)壅水长度计算 采用公式: 式中:Ly 壅水曲线全长(m);最大壅水高度(m);I 桥位河段天然水流比降。 河道冲刷计算一、一般冲刷粘性土河床的一般冲刷,可按下列公式计算: 式中符号同前。二、局部冲刷粘性土河床桥墩的局部冲刷计算可按下式计算: 当时, 当时, 式中符号同前。2 基本概况 河道基本情况 河道概况淤泥河属淮河流域洪汝河水系,是小洪河较大支流之一,发源于舞阳县吴城镇东王村附近,向
10、东进入驻马店西平县境内,流经权寨镇、袁坡等村,在岳庄村东进入老王坡滞洪区,在武岗村南穿京广铁路,在农场场部东北穿京珠高速,再向东穿过老王坡滞洪区后,在五沟营镇北汇入小洪河。,流域面积529km2。淤泥河小刘店村以下两岸开始筑有堤防。淤泥河地处平原,流域地势西高东低,由西向东缓降,地形平坦开阔,地貌单一,变化不大,流域地面高程在9055m之间,河道比降为1/35001/15000,河槽窄浅,河床质主要为亚粘土。流域内主要以种植农业作物为主。京港澳高速公路漯河至驻马店段高速公路扩建处与淤泥河路水交角为80,交叉断面位于河南省西平县宋集乡农场东北,交叉断面以上流域面积401km2,河长30km。交叉
11、断面附近河段河道基本顺直,单式河床断面,主河槽窄浅,上口宽约35m,底宽8m,深5m,左岸边坡呈折线型,右岸边坡陡峭,;南北两岸筑有土堤,堤宽而平坦,左、右岸滩地及堤坡均为耕地,种植有农作物。 河道地质情况京港澳高速公路漯河至驻马店段高速公路跨淤泥河桥址位于黄淮冲积平原区,地貌单元属高阶地,底层揭示范围内为第四系冲洪积覆盖,地层为粉质亚粘土,间含少量粘土,地质构造单一,洪积特征明显。桥址区地下水文主要为第四系松散土层孔隙潜水,对砼无侵蚀性。 水文、气候特征a)气候特征本流域属半湿润半干旱过渡气候、夏秋两季受西太平洋副热带高压控制,多东南风,炎热少雨;冬春两季受西伯利亚和蒙古高压控制,盛行西北风
12、,干旱少雨。,全年无霜期约220天。多年平均降水量805mm,降雨量年际差异大,年内分配不均,降雨又多以暴雨形式出现,汛期雨量较为集中,强度大,范围广。冬季多西北风和东北风,最大风力89级。b)暴雨特性流域内暴雨成因主要取决于天气系统,地理位置和地形的影响也很大。本区产生暴雨的天气系统主要是东西向切变线带低涡,其次为南北向切变线带低涡,台风深入本区域形成大暴雨为数虽少,但强度极大。流域西部为伏牛山余脉,西南部为桐柏山余脉,;两山余脉形成向东开口的弧状地形,偏东气流进入,在山前地带产生大范围抬升,加强了气流的辐合抬升,增大了暴雨强度,加大了雨量。流域内大暴雨持续时间多为天,也有持续天的。暴雨发生
13、时间以7、8月份居多。c)洪水特性流域内洪水由暴雨形成,其变化受暴雨和地形等因素影响,洪水的时空分布于暴雨一致,暴雨时空分布对本流域峰型影响较大。淤泥河发源于平原地区,地面坡降小,暴雨形成径流后汇集时间长,洪水滞蓄时间长。当发生大洪水时,易形成峰高量大的洪水,洪水发生时间与暴雨一致,多发生在7、8月份,但也有少数年份发生在5月和6月份。 现有防洪标准及相应的洪峰流量、水位淤泥河在1973年治理时设计防洪标准为20年一遇,除涝标准为5年一遇。现状情况下,交叉断面处,两岸堤距约172m,。根据桥址处河道断面情况,与实际洪水发生情况比较分析,淤泥河交叉河段现状排洪能力约为20年一遇,相应洪峰流量68
14、8m3/s,。 现有水利工程及其他设施情况,该滞洪区于1951年建成,(废黄高程),滞洪面积142km2,。1969年小洪河陈坡寨至五沟营段裁弯取直,。老王坡滞洪区进洪是依靠桂李节制闸及进洪闸实现的。桂李节制闸1995年建成,位于老王坡分洪道进口下游约450m小洪河上,为净宽24m的二孔开敞式平底板宽顶堰型闸,闸室长19m,闸墙顶高程65m。桂李进洪闸建于1966年,位于小洪河左岸桂李节制闸以左,为3孔胸墙式闸,设计流量300m3/s。交叉断面附近河段两岸筑有提防。 水利规划及实施计划淤泥河拟扩建京港澳高速公路漯河至驻马店段附近河段在老王坡滞洪区以内,近期无水利工程规划及其他实施计划。 建设项
15、目概况淤泥河大桥位于驻马店市西平县老王坡滞洪区内,上游距老王坡滞洪区进洪口桂李分洪闸15km,下游距老王坡退水口五沟营退水闸7km。中心桩号为:K12+,在原桥两侧分别加宽7m,加宽后路面总宽度40m。与河道交角800,孔数及孔径为1120m,。该桥设计洪水频率为百年一遇,设计流量为1087 m3/s。上部采用预应力混凝土空心板,下部结构为柱式墩台,钻孔灌注桩基础。3 河道演变 河道历史演变概况据西平国民县志记载:“淤泥河为西平县北境巨川,发源于权寨西尽头吴村,东流经权寨、小刘店、董桥、曹湾,过京汉铁路桥入周家泊”。该河流经毛坡、老王坡低洼区,河道蜿蜒曲折,河床淤塞严重。1966年至1973年
16、对淤泥河进行了治理,新开挖河道由权寨乡小刘店起,向东经张湾、岳庄,穿京广铁路后沿老王坡腹心至五沟营北,经丁桥闸入小洪河;对小刘店以西原河道进行了疏浚,扩大了河床断面,。 河道近期演变分析河道近期演变分析主要根据上世纪70年代调绘的1/10000地形图和本次桥梁设计调绘的带状图,并通过对当地群众的走访以及河道现场查勘,分析比较交叉河段平面、断面变化及河床冲淤特性等,分析推测河道近期演变。比较70年代治理后断面和本次新测绘的桥址断面,可以看出,近35年来桥址附近河段主河槽河底发生淤积,两侧岸坡变化不大;滩地淤积幅度较小。桥址附近河段堤防边坡及滩地人类活动迹象明显,常年种植有农作物,但系人工浅表层耕
17、作,不会影响河势稳定。总的来说桥址附近河段河势比较稳定,主流线变化不明显。 河道演变趋势分析根据河道近期演变情况,通过对河道断面变化及河床冲淤特性的分析,预测河道近期演变趋势。淤泥河拟扩建京港澳高速公路漯河至驻马店段上下游河段近期河势基本稳定,主流线不会发生变化,总体平面、断面基本稳定。主河槽工程建设后,河道主流态不会发生大的变化。近期河道没有治理规划及其他实施计划,总体河势仍保持稳定,不改变淤积之势。4 防洪评价计算 水文分析计算 基本资料淤泥河属平原区排水河道,流域面积529km2,比降1/35001/15000,京港澳高速公路漯河至驻马店段桥址以上流域面积401km2。流域内无实测流量资
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