目 录
1、概述 ................................................................................................................................... 1
1。1项目背景 ................................................................................................................ 1 1。2评价依据 ................................................................................................................ 2 1.3技术路线及工作内容 ............................................................................................... 2 2、基本情况 ........................................................................................................................... 4
2。1建设项目概况 ........................................................................................................ 4 2。2河道基本情况 ........................................................................................................ 6 2.3现有水利工程及其他设施情况 ............................................................................. 10 2.4水利规划及实施安排 ............................................................................................. 10 3、河道演变 ......................................................................................................................... 12
3.1河道历史演变概况 ................................................................................................. 12 3。2河道近期演变分析 .............................................................................................. 12 3。3河道演变趋势分析 .............................................................................................. 13 4、防洪评价计算 ................................................................................................................. 14
4。1水文分析计算 ...................................................................................................... 14 4。2壅水分析计算 ...................................................................................................... 17 4。3冲刷与淤积分析计算 .......................................................................................... 20 4。4河势影响分析计算 .............................................................................................. 22 5、防洪综合评价 ................................................................................................................. 23
5.1与现有水利规划的关系与影响分析 ..................................................................... 23 5。2与现有防洪标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析 .......................... 23 5.3对行洪安全的影响分析 ......................................................................................... 23 5.4对河势稳定的影响分析 ......................................................................................... 23 5.5对现有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程与设施影响分析 ................. 23 5。6对防汛抢险的影响分析 ...................................................................................... 23 5.7施工期的防洪影响分析 ......................................................................................... 24 5.8建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当 ................................................. 24 5.9对堤防及其它水利工程安全的影响分析 ............................................................. 24 5。10对第三人合法水事权益的影响分析 ................................................................ 24 5。11对水系水质的影响 ............................................................................................ 24
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6.防治与补救措施 ................................................................................................................ 25
6。1 建设项目影响的防治措施 ................................................................................. 25 6。2 防治补救措施的工程量 ..................................................................................... 25 7、结论与建议 ..................................................................................................................... 26
7。1 防洪评价的结论 ................................................................................................. 26 7。2 建设项目实施的建议 ......................................................................................... 26 附录:
1。 工程地理位置示意图 2。 桥位平面图 3. 桥型布置图(新桥) 4. 桥墩一般构造图 5. 0号桥台一般构造图 6. 4号桥台一般构造图 7。 工程地质纵断面图 8. 柱状图(2张)
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1、概述
1。1项目背景
***县位于湖南省东北部,处汨水、罗水上游。东与江西省修水、铜鼓县交界,北与湖北省通城县和本省***县相连,南与浏阳市接壤,西与长沙县、汨罗市毗邻。地处北纬28°25′33″至29°06′28″,东经113°10′13″至114°09′06″之间。全县面积为4125.18平方公里,占湖南省总面积的1.95%。东西长98.5km,南北宽76km。现辖15个镇、12个乡、778个行政村,2012年人口95.75万人。
本次研究的***大桥扩宽改建工程位于***县城关镇,属于***县城中心地带,该地区经济活跃,交通需求强烈.***大路为***县城区的主要交通干道,从西南至东北连续两次跨越***江,将城区主要中心区域全部串联,交通量巨大,目前***大路现状为双向四车道规模,然而***大桥位于***大路上,跨越***江,只有双向两车道规模,成为该条交通干道的主要交通瓶颈。
***大桥改扩建工程中,***大桥老桥上部结构为31+33+33+31m的混凝土板肋拱圈+8m钢筋混凝土简支板(河道左岸),桥面宽13m,中间设3处浆砌石桥墩,两岸设2处浆砌石桥台。本次改扩建工程将13m宽桥面拆除重建,同时将8m长钢筋混凝土简支板拆除改建10m长钢筋混凝土简支板.另在老桥下游侧扩建,扩建部分上部结构为31+33+33+31m的混凝土板肋拱圈+10m钢筋混凝土简支板(河道左岸),结构型式与老桥一致,扩建部分桥墩顺水流方向为6m,桥面宽8m,扩建部分与老桥通过桥面板悬挑连接,各悬臂1m,改扩建后桥面总宽21m,桥梁两头接顺现状道路。桥梁起点桩号K0+061.05、终点桩号K0+233。32,桥梁全长172.27m。桥梁荷载等级采用公路—Ⅱ级,人群荷载为3。5KN/m2。
本工程涉河工程为***大桥扩建桥梁的桥墩和桥台部分。
《***县***大桥改扩建工程可行性研究报告》由***市交通规划勘察设计院于2015年3月完成。实施方案阶段由湖南省***研究总院正在进行,项目建设单位为***县城市建设投资有限公司.
我院于2015年4月中旬受***县城市建设投资有限公司委托对该工程涉水部分进行防洪评价,评价所需基础资料《***县***大桥改扩建工程可行性研究报告》、地质柱状图由***县城市建设投资有限公司提供。
工程位置图 ***大桥现状图
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1.2评价依据 1。2。1 法律依据
1)《中华人民共和国水法》(2002年8月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第29次会议通过);
2)《中华人民共和国防洪法》(1997年8月29日第八届全国人民代表大会常务委员会第27次会议通过);
3)《中华人民共和国河道管理条例》(1988年6月10日令第3号发布); 4)《湖南省实施〈中华人民共和国水法〉办法》; 5)《湖南省实施〈中华人民共和国河道管理条例>办法》; 6)《***市城区水系保护管理办法》(岳政发[2010]12号)。 1.2.2 主要规程规范及依据文件
1)《防洪标准》 (GB50201-2014) 2)《堤防工程设计规范》 (GB50286—2013) 3)《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)
4)《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》(试行)水利部办建管[2004]109号,2004年7月28日发布
5)《公路工程水文勘测设计规范》(2002.5。15) 6)《湖南省涉河桥梁水利技术规定(暂行)》2011。05
7)***市交通规划勘察设计院编制的《***县***大桥改扩建工程可行性研究报告》
8)湖南省农林工业勘察设计研究总院编制的地质资料及设计图纸。 1。3技术路线及工作内容
受***县城市建设投资有限公司委托,我院承担了***县***大桥改扩建工程防洪评价工作。
本报告主要研究项目实施前后对***江行洪产生的不利影响。评价主要依据水利部办建管[2004]109号《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》(试行).技术路线及工作内容如下: 1.3.1技术路线
(1)设计水位计算:根据计算求出工程段二十年一遇和五十年一遇洪峰流量,然后由曼宁公式估算出工程断面的水位及流速。
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(2)行洪影响计算:分析计算工程实施前后,对行洪断面造成的影响,以及对河道水位的雍高影响.
(3)防洪影响分析:主要分析工程施工期和建成后对工程处的防洪能力的影响。 1。3.2工作内容
(1)收集资料:工程的可行性研究报告,工程段附近防洪规划方案;
(2)分析计算:分析各频率设计洪水流量和洪水水位,计算防洪标准下工程阻水壅高情况;
(3)分析工程实施对河道行洪影响、对第三者权益的影响以及相应的防治和补救措施.
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2、基本情况
2。1建设项目概况
***大桥改扩建工程中***大桥老桥位于***县***大路,跨越***江。***大路现状为双向四车道,***大桥兴建于1993年,只有双向两车道,已成为该条交通干道的主要交通瓶颈.根据交通发展要求,***县拟对该桥进行改扩建。
***大桥改扩建工程中,***大桥老桥上部结构为31+33+33+31m的混凝土板肋拱圈+8m钢筋混凝土简支板(河道左岸),桥面宽13m,中间设3处浆砌石桥墩,两岸设2处浆砌石桥台。本次改扩建工程将13m宽桥面拆除重建,同时将8m长钢筋混凝土简支板拆除改建10m长钢筋混凝土简支板.另在老桥下游侧扩建,扩建部分上部结构为31+33+33+31m的混凝土板肋拱圈+10m钢筋混凝土简支板(河道左岸),结构型式与老桥一致,扩建部分桥墩顺水流方向为6m,桥面宽8m,扩建部分与老桥通过桥面板悬挑连接,各悬臂1m,改扩建后桥面总宽21m,桥梁两头接顺现状道路。桥梁起点桩号K0+061.05、终点桩号K0+233.32,桥梁全长172.27m。桥梁荷载等级采用公路—Ⅱ级,人群荷载为3。5KN/m2.
道路等级:城市主干路;设计车速:40km/h;路面计算荷载:BZZ—100型标准车;车道宽度:路段不小于3.5m,交叉口等待车道宽度最小宽度为3.25m。设计年限:沥青路面15年.地震动峰值加速度为0.05g,动反应普特征周期为0。35s,桥梁按6度区设置抗震措施。该项目主要技术指标见表2。1。
表2.1 主要技术指标表
等级内容 计算行车速度(km/h) 不设缓和曲线的最小圆曲线半径(m) 不设超高圆曲线最小半径(m) 缓和曲线最小长度(m) 平曲线最小长度(m) 机动车最大纵坡推荐值(%) 非机动车纵坡为2。5%坡长(m) 纵坡坡段最小坡长(m) 竖曲线最小长度(m) 凹形竖曲线 一般最小半径(m) 极限最小半径(m) 一般最小半径(m) 极限最小半径(m) 城市主干路 40 500 300 35 70 6 300 110 35 700 450 600 400 凸形竖曲线 扩建的***大桥桥梁起点桩号K0+061。05、终点桩号K0+233。32,桥梁全长172.27m,
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桥梁设4拱,边拱净宽31。0m,中间两拱净宽33.0m,桥梁中心线与河道中心线正交,桥梁两侧均为岸坡.***大桥位于***县城,根据***县城市防洪规划县城的防洪标准为二十年一遇,因此***大桥所在段防洪标准与城市防洪规划一致为二十年一遇.二十年一遇洪峰流量3880m3/s,相应设计水位74。84m。***大桥为二级公路桥,根据《***县***大桥改扩建工程可行性研究报告》,该桥梁设计防洪标准为五十年一遇,五十年一遇洪峰流量4810 m3/s,相应设计水位76.06m。
扩建部分桥梁以与老桥基本重合为原则,桥墩、台上部为跨度(32.25+2*35。5+32.25)m(桥墩中心线间距)的混凝土板肋拱桥,桥面为宽8m钢筋混凝土简支板.扩建部分为避开老桥墩台及基础,主拱圈宽6m,新老桥之间通过桥面板悬臂连接,各悬臂1m长,悬臂板之间预留2cm宽的伸缩缝。***大桥扩建部分3个桥墩及两个桥台均采用钢筋混凝土结构,桥墩高11m~12m,桥台高14.816m。本桥在0号、6号桥台处各设置一道40型伸缩缝,在2号桥墩处设置一道80型伸缩缝,在4号桥墩处设置一道40型伸缩缝.桥墩基础奠基于岩层上,要求地基容许承载力不小于400kPa。基坑开挖后回填至原地面线,并在桥梁基础周边5m范围内铺砌30cm厚的M7.5浆砌片石,防止水流冲刷基础.扩建部分及老桥桥墩中心线均与水流方向一致。
扩建部分1号桥墩底宽3。7m,顶宽1.39m、2。5m,桥墩坡比20:1,桥墩底部高程61.975m,桥墩底部至起拱处高12。00m,承台顶宽4.7m,底宽5.7m,设两级,每级高1.0m;老桥1号桥墩底宽3.78m,顶宽1.59m、2。5m,桥墩坡比20:1,桥墩底部高程61。00m,承台顶宽4.38m,底宽4.98m,设两级,每级高0。55m,桥墩底部至起拱处高12.83m。
扩建部分2号桥墩底宽3。7m,顶宽1.39m、2。5m,桥墩坡比20:1,桥墩底部高程62.605m,桥墩底部至起拱处高12.00m,承台顶宽4.7m,底宽5.7m,设两级,每级高1.0m;老桥2号桥墩底宽3。72m,顶宽1。60m、2。5m,桥墩坡比20:1,桥墩底部高程62。257m,承台顶宽4。32m,底宽4。92m,设两级,每级高0。55m,桥墩底部至起拱处高12.20m。
扩建部分3号桥墩底宽3.6m,顶宽1。39m、2。5m,桥墩坡比20:1,桥墩底部高程62.975m,桥墩底部至起拱处高11。0m,承台顶宽4。6m,底宽5.6m,设两级,每级高1.0m;老桥3号桥墩底宽3.67m,顶宽1。59m、2.5m,桥墩坡比20:1,桥墩底部高程62.107m,承台顶宽4。27m,底宽4。87m,设两级,每级高0。55m,桥墩底部至起拱处高11.72m。老桥桥墩顺水轴线前后采用弧形连接.新老桥墩底部间距0。15m,主拱圈间距2.0m。
老桥0号桥台顶宽1.6m,底宽7。13m,背水侧坡比5:1,承台顶宽9。08m,底宽9。68m,设三级,每级高0。55m,桥墩底部至起拱处高13。00m。老桥4号桥台顶宽1。6m,底宽6。60m,背水侧坡比5:1,承台顶宽8。55m,底宽9。15m,设三级,每级高0。55m,
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桥墩底部至起拱处高10.36m。5号与6号桥台间设7.0m*3。5m(宽*高)孔洞,底部高程73。00m。由于河道左岸为岸坡,且空洞四周都有混凝土护砌,故该孔洞不会对河道左岸的岸坡产生不良影响,且可在洪水来临时增加河道行洪断面。
桥梁附近无其他水利设施。该桥的修建与其他原有防汛通道无冲突,且在汛期可增加两岸物资运输的便利。
本工程桥梁与水利工程无交叉现象。根据平断面设计图,***大桥扩建工程桥墩有侵占河道行洪断面现象。
根据《中华人民共和国河道管理条例》中第三章第二十条:有堤防的河道,其管理范围为两岸堤防之间的水域、沙洲、滩地(包括可耕地)、行洪区,两岸堤防及护堤地。无堤防的河道,其管理范围根据历史最高洪水位或者设计洪水位确定。
本工程中***大桥扩建部分连接两端均为***县城区,该段河道两侧均为岸坡,5个桥墩均在河道管理范围内。***大桥上游右岸上部采用衡重式挡墙,下部采用400mm厚干砌石护坡,护坡脚槽埋深1.2m,上部挡墙顶部高程在设计水位以上1.0m。下游右岸为挡墙,挡墙顶部为城市干道。河道左岸城区段沿线均为沿江风光带。 2。2河道基本情况 2.2。1区域社会经济情况
***县位于湖南省东北部,湘、鄂、赣三省交界地域,***江上游.北毗湖北省通城县及本省***县,东邻江西省修水、铜鼓县,西与汨罗市交界,南与省内长沙、浏阳接壤.地理位置为:北纬28°25′33″至29°06′28″,东经113°10′13″至114°09′06″之间。东西长98。5km,南北宽76km。县域总面积为4118平方公里,约6177093亩。面积在湖南省95个县市中居第5位,占全省总面积的2.1%。***县山多田少,历有“八分半山一分田,半分道路和庄园”之喻。***县全县现有15个镇、12个乡、7个农(林、茶)场、778个村及1个开发区和1个工业园.汉昌镇(城关镇)为县驻地.***大桥位于***县城关镇,城关镇现辖8个街道居委会,18个行政村,镇域范围75平方公里,总人口15万,目前,城关镇已完成县城总体规划修编,规划城区控制面积94。49平方公里。
***县地貌类型多样,山丘岗平俱全。其中山地1173.65平方公里,占总面积的28.5%;丘陵2306。11平方公里,占总面积的56.0%;岗地234.73平方公里,占5。7%;平原403.57平方公里,占总用地面积的9.8%。县境地势起伏大,海拔相对高差大。全县有海拔300米以上的山峰1498座,海拔高度1000~1500米的150座,最高的连云山海拔为1600.3米。
***县矿产资源丰富,已探明的矿产资源有黄金、铅锌、磷、石膏、石英、石灰石、
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长石、云母等60多种,以有色金属和非金属矿种居多。其中有色金属矿种有20多种,主要有黄铜、钛、黄金、钨等。黄金已探明储量为12—14吨,年开采量10万两。非金属矿主要有石灰石、长石、石英、云母,其中长石储量大约为2000多万吨,质量居中国之首,储量约为全国一半,年开采量30-40万吨。占全国三分之二的市场石英储量约3000多万吨,其中二氧化硅含量达99.9%以上,是制造晶园柱、晶园芯片及微晶玻璃的优质原料.石膏、石英、磷等矿物储量均在1000万吨以上,各种矿床主要分布在东西向的长平断裂带上.所有矿产潜在开采价值120多亿元。
平江的旅游资源非常丰富,“红、绿、蓝”三色俱全。这里曾发生过“平江\"、“三月扑城”等重大事件,是全国著名的老区县和将军县,并已列入全国百个红色旅游经典景区和进入全国30条红色旅游精品线路. 2。2。2水文地质情况
1)流域概况及水文特征
***江属洞庭湖水系.发源于湖南省***县、湖北省通城县、江西省修水3县交界处的黄龙山梨树埚(修水县境),流经修水县白石桥;由龙门桥进入***县,向西南流经长寿、嘉义、献冲、三市到大桥,折向西北,流经中县坪、横槎、金窝,再折向西南,流经***县城关、浯口、青冲、黄旗塅;至新市进入汨罗市,流经长乐街、新市、汨罗、于磊石山北注入南洞庭湖。全长253.2公里,其中***县境内192.9公里,汨罗市境内61.5公里。***江流域西滨洞庭湖,东、北两面以幕阜山、黄龙山与新墙河流域分界,南面以连云山与捞刀河流域分界,东西长约120公里,南北平均宽约37公里.流域总面积5543平方公里,其中***县4053平方公里,汨罗县965平方公里。流域地势东、南、北三面高,西面低,由山地至丘陵、到洞庭湖平原,平均坡降0。46‰,落差249.8米.长寿街以上为上游,黄旗煅以上为中游,以下为下游。有流长5公里以上的支流86条,其中流域面积在100平方公里以上的支流16条.
***大桥上游1.78km有大型桥刘家滩大桥,上游2。62km有一河坝金窝坝,上游2.65km有中小型桥梁金窝大桥;下游1。24km有大型桥平江大桥,下游3。34km有大型桥严家滩大桥。根据湖南省水利水电勘测设计研究总院2013.03编制的《湖南省主要支流***江治理工程可行性研究报告》成果,工程上游段集雨面积2849km2,二十年一遇洪峰流量3880m3/s,相应设计水位74.84m。五十年一遇洪峰流量4810 m3/s,相应设计水位76。06m。
2)地形地貌
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***县境内,地质结构较为复杂,地貌类型多样,线路走廊带内以低山重丘陵地貌为主,丘陵与沟谷相间,地形起伏变化较大,剥蚀构造作用强烈,山坡较陡,山体自然坡度一般30—50°,最高海拔高程292。0m,最低60.0m,地面标高一般在80。0~180。0m之间.区内发育汨水及其支流水系.路线区多有乡村公路及简易公路通行,交通条件较好。
3)气候
***县境属性季风气候区,东亚热带向北亚热带过度气候带.主要气候特征为:春温多雨、寒流频繁,降水集中;夏秋多旱;严寒期短,无霜期长;风小、雾多、湿度大.全年无霜期263天。
根据平江气象站1961~2002年实测的气象资料统计,多年平均气温为16。8℃,7月平均气温28.6℃,历年最高气温为40。3℃(1971年7月26日),1月平均气温4.9℃,极端最低气温为—15。0℃(1979年1月31日).多年平均相对湿度为60%,历年最小相对湿度10%.多年平均日照时数1987小时,多年太阳辐射总量每平方厘米108千卡。
多年平均降雨量为1532.3mm,历年最大降雨量为2294。60mm(1998年),最小降雨量为1184。7mm(1972年),最大一日降雨量为208.0mm(1983年7月8日).
多年平均风速1。40m/s;历年最大风速28.3m/s,风向N。汛期多年平均最大风速14。0m/s.
4)工程地质 ①地层岩性
根据本次外业钻探和工程地质调查资料,桥位区分布的主要地层为第四系全新统(Q4)人工填土及冲积成因的中砂、卵石等,下伏白垩系上统戴家坪组下段(K2d1)的砾岩、含砾泥质粉砂岩。现自新至老分述如下:
第四系全新统(Q4)
⑴.人工填土(Q4me):杂色,松散或者稍密状,以黏性土为主,含卵石及碎石等,分布于大桥两岸,厚6.1~9.3m;其中0#桥台处有厚度约3.0m的片石、块石,为现有大桥基础垫层。
⑵.中砂(Q4al):灰黄色,稍密,稍湿,主要矿物成分为石英,含量约15%,含少量细砾,分布于***江左岸阶地,厚2。6~2。9m.
⑶.卵石(Q4al):杂色,松散,饱和,母岩成分主要为砂岩,部分为石英脉及石英质岩,粒径多在2-3cm之间,部分大着8—10cm,主要为砂砾质充填,泥质含量较少,级配较差.整个场地均有分布,厚0。9~3。8m。
白垩系上统戴家坪组下段(K2d1)
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场地内分布的基岩为白垩系上统戴家坪组下段(K2d1)的砾岩、含砾泥质粉砂岩.砾岩和含砾泥质粉砂岩均为泥质胶结为主,且胶结程度普遍为差或者较差,胶结物强度低且易碎;砾岩和含砾泥质粉砂岩以互层的形式分布,并由于砾石分布的很不均匀,有砾岩相变为含砾泥质粉砂岩或者含砾泥质粉砂岩相变为砾岩的现象,且有条带状岩石为钙质胶结分布其间,岩石强度变化较大。各岩层详细分布见《钻孔地质柱状图》及《工程地质纵断面图》。
⑷含砾泥质粉砂岩:褐红色,粉粒结构,含卵石5~20%,分布不均,厚层状构造,泥质胶结为主,胶结程度较差,质软易碎,易干裂.与砾岩呈互层分布于桥址区。
⑷—1强风化层:胶结程度差,含较多粗砂及细砾,岩芯呈散体状或碎块状,厚1.1~3。0m.
⑷—2中风化层:裂隙不甚发育,岩质软,岩芯多呈柱状,部分块状,岩石较完整,最厚度14.2m。
⑸砾岩:褐红色,砾粒结构,厚层状构造,泥质胶结为主,夹条带状钙质胶结,砾粒母岩成分主要为砂岩,少量石英质岩,粒径多在0。2~3。0cm之间,含量45~85%,分布不均。
⑸-1强风化层:胶结物风化强烈,胶结物较软,胶结程度差,岩芯机械破碎后仅余砾粒,揭露厚度2.2~3。4m。
⑸-2中风化层:泥质胶结为主,胶结程度差,砾石母岩成分主要为砂岩,部分为石英质岩,粒径一般0。2—0。5cm,含量约65%,胶结物质软,胶结程度很差,机械破碎后岩芯多呈细砾状;有条带状岩层为钙质胶结,其岩芯呈柱状、块状。
⑸—3中风化层:泥质胶结,砾石母岩成分以砂岩为主,粒径以1-3cm为主,砾粒风化程度不均匀,含量35—65%,分布不均,胶结物较软,胶结程度较差,岩芯多呈柱状,岩石完整性好。
②地质构造特征
根据1:20万平江幅区域地质图及地质调查并结合勘探成果,桥位区断裂构造不发育,未见活动性断裂构造活动痕迹.基岩主白垩系上统戴家坪组下段(K2d1)的砾岩、含砾泥质粉砂岩,从***江右岸上游约150m处出露的岩层分析,其裂隙不甚发育,为单斜构造,岩层产状22°∠14°。
③不良地质现象
沿路线工程地质条件较简单,不良工程地质现象分布较少,主要为软土,主要分布在河流阶地、水田、池塘、冲沟部位,厚度一般0。6-2。0m,规模不大,可直接清除换填。
5)水文与水文地质
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地表水:桥位区地表水***江水,以接受大气降水为主,其水位受季节及雨水影响明显。***江上游有电站,其水位亦受电站运营影响.
地下水:桥位区地下水按照地下水赋存条件及运移特征可划分为二类:
⑴ 孔隙水:主要赋存于上部第四系地层中,主要为冲积成因的砂土、碎石类土中的孔隙潜水,其水位主要受***江水位控制并接受大气降水补给,河水水位上涨,河水向地下水入渗补给;旱季河流干涸,地下水排出补给河流。桥址区分布的中砂及卵石层赋水性较好,地下水含量较大.
⑵基岩裂隙水:赋存于基岩裂隙中。桥址区岩层为泥质胶结的砾岩、含砾泥质粉砂岩,上部强风化层裂隙较发育,但期间多为泥质充填或者呈闭合状,赋水性差,基岩裂隙水水量甚微。
6)地震
据国家质量技术监督局于2001年2月2日发布的1:400万《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001),桥位区地震动峰值加速度为0。05g,地震动反应谱特征周期为0。35s,相应的地震基本烈度为Ⅵ度,设计地震分组为第一组。 2.3现有水利工程及其他设施情况
***江发源于湖南省***县、湖北省通城县、江西省修水3县交界处的黄龙山梨树埚(修水县境),流经修水县白石桥;由龙门桥进入***县,向西南流经长寿、嘉义、献冲、三市到大桥,折向西北,流经中县坪、横槎、金窝,再折向西南,流经***县城关、浯口、青冲、黄旗塅;至新市进入汨罗市,流经长乐街、新市、汨罗、于磊石山北注入南洞庭湖。全长253.2公里.
***江流经处乡村防洪标准为十年一遇,重要城镇防洪标准为20年一遇.本次工程位于***县城城关镇,属于***县城中心地带,河道两侧均为岸坡,无堤防。现状***大路为城市主干路,双向四车道规模,由于其地理位置的重要性,交通需求巨大,目前由于***大桥节点交通瓶颈的存在,该条道路在早上7:00至20:00这段时间基本时刻处于极其拥堵的状态,必须要有交警现场指挥交通方能勉强运行,交通的拥堵致使其基本失去了应有的交通功能。
***江工程段附近无其他水利设施. 2。4水利规划及实施安排
由***市水利水电勘测设计院于2012年编制的《湖南省***市***江干流河道采砂规划(2012-2014)》对本工程所跨越***江进行了采砂规划,本工程***大桥处为禁采区。
另湖南省水利水电勘测设计研究总院于2013。03编制的《湖南省主要支流***江治
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理工程可行性研究报告》对***江沿线主要城镇及成片农田所处的重要河段进行了规划设计。***大桥左岸属开发区保护圈、右岸属老城区保护圈,规划设计对两岸岸坡进行护坡设计。2013。12我院受***县水利局委托编制了《***县城关镇***大桥至画桥茶厂段沿江风光带防洪工程初步设计》,该工程也属于四水治理项目,工程设计在河道右岸修建衡重式挡墙和护坡,该段位于***大桥上游340m,工程对右岸上部采用衡重式挡墙,下部采用400mm厚干砌石护坡,护坡脚槽埋深1。2m,上部挡墙顶部高程在设计水位以上1。0m。该工程计划今年实施。
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3、河道演变
3.1河道历史演变概况
***江属洞庭湖水系。发源于湖南省***县、湖北省通城县、江西省修水3县交界处的黄龙山梨树埚(修水县境),流经修水县白石桥;由龙门桥进入***县,向西南流经长寿、嘉义、献冲、三市到大桥,折向西北,流经中县坪、横槎、金窝,再折向西南,流经***县城关、浯口、青冲、黄旗塅;至新市进入汨罗市,流经长乐街、新市、汨罗、于磊石山北注入南洞庭湖。***江分为南北两支,南支称汨水,为主源;北支称罗水,至汨罗市屈谭(大丘湾)汇合称“***江”.全长253.2公里,***江流域西滨洞庭湖,东、北两面以幕阜山、黄龙山与新墙河流域分界,南面以连云山与捞刀河流域分界,东西长约120公里,南北平均宽约37公里。流域总面积5543平方公里,其中***县4053平方公里,汨罗县965平方公里。流域地势东、南、北三面高,西面低,由山地至丘陵、到洞庭湖平原,平均坡降0.46‰,落差249.8米。长寿街以上为上游,黄旗煅以上为中游,以下为下游。长乐以上,河流流经丘陵山区,水系发育,水量丰富。长乐以下,支流汇入较少,河道展宽可通航。为东洞庭湖滨湖区最大河流。有流长5公里以上的支流86条,其中流域面积在100平方公里以上的支流16条。
***江属蜿蜒型河流,这种河段的平面变化一般是,蜿蜒曲折的程度不断加剧,河长增加,曲折系数也随之增大.发生这种现象的主要原因是凹岸的不断崩退和凸岸的相应淤长,使得河弯在平面上不断地发生位移,且随弯顶向下游蠕动而不断改变其平面形状。
工程上游约800m~500m处有一弯道,即城新村南面弯道,由于凹岸的抗冲能力较弱,河岸发生崩坍,使过水面积增大,而横向输沙不平衡,导致凹岸不断冲刷,凸岸趋向淤长。此外,在遇到较大的洪水时,由于凸岸部分地方(城郊村东面转弯处)边滩较低以及抗冲能力较差,将会发生切滩现象--凸岸局部边滩被水流切割形成串沟,分泄一部分流量。
从河流受地转偏向力影响的角度来看,此处也符合北半球河流右岸易受侵蚀而成为凹岸的规律。因此,凹岸的侵蚀冲刷现象将会愈加明显。上游的侵蚀与淤积对***大桥处影响不大。
3。2河道近期演变分析
近年城关段采砂强度,直至2013年底才结束,导致城关河段中枯水位下降。随着***县城的经济社会发展,沿***江两岸都有不同程度的开发,尤其是交通建设,横跨***江修建了几座公路桥梁,部分河道两岸岸坡修建了防洪堤和护坡等水利工程。桥梁的修建及景观工程的建设对河道都有侵占现象,且沿线桥梁较密集,***大桥上游1.78km
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有大型桥刘家滩大桥,上游2.62km有一河坝金窝坝,上游2。65km有中小型桥梁金窝大桥;下游1。24km有大型桥平江大桥,下游3.34km有大型桥严家滩大桥。平江城关城市建设和堤防建设持续开展,使得河段高洪水位抬升,导致河段总体行洪能力下降,蓄滞洪能力下降。
3.3河道演变趋势分析
本报告评价范围内河道,由于原***大桥对河道的影响已经形成,工程扩建部分断面积小于老桥断面积,对河道上游淤积以及对下游的岸坡冲刷无明显增加,扩建部分桥墩长6m,且新老桥墩中心线重合,桥梁墩台顺水流方向的轴线与洪水主流方向一致,二者夹角为0,因此在老桥存在的基础上扩建部分对整个***江水势无明显影响。
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4、防洪评价计算
4.1水文分析计算 4.1。1水文基本资料
***江流域干流上下游均有长系列水文实测资料,流域内水位、水文站自上而下有嘉义水文站、平江水位站、黄旗塅水文站、新市水文站、汨罗水文站等。各水文站情况如下:
(1)嘉义水文站
嘉义水文站 自1951年由前湖南省水利局设立在嘉义镇,为嘉义水位站,1957年迁往嘉义镇下游500m处,改为嘉义水文站,因原嘉义水文站断面漫滩太宽,高洪水位不能控制,于1968年1月1日下迁2000m改为嘉义(二)站,观测至今。
嘉义站测验河段顺直长约为600m,主槽宽130m,主流位于左岸,水位在95。60m开始漫滩,全部漫滩时约有350m宽。河床为细沙夹卵石组成,右岸为红砂砾岩,左岸为砂壤土、滩地和农田。上游约2500m处有嘉义水轮泵站,坝高1。8m,水位在.0m以下稍受闸门启闭稍有影响,下游300m处有一浅滩,形成低水控制。
嘉义站控制集雨面积为1384km2;嘉义(二)站距***县城57。8km,控制集雨面积为1567km2,观测项目有水位、流量.测站采用56黄海高程系统整编,与85国家高程系统的换算关系为:85国家高程=56黄海+0.09m。
(2)平江水位站
平江水位站位于***县城关镇,于1951年由前湖南省水利局设立,同年2月1日开始观测至今.
测站测验河段顺直长约300m,无岔流、斜流、横流。河床为中细砂组成,有冲淤变化,河右岸水尺上、下有较严重淤积,两岸为沙壤土,上游100m、下游200m处各有一渡口码头.1957年在上游约80m处建有水泥浮桥一座。
测站位于***县县城内,控制集雨面积2849km2。测站采用冻结基面进行整编,其与国家基面换算关系为:56黄海=冻结基面—1。812m,85国家高程=56黄海基面+0.09m.
(3)黄旗塅水文站
黄旗塅水文站于1958年5月由湖南省水利厅水文总站设立为流量站,同年11月改为水位站,1959年由***县农业局恢复为黄旗塅水文站.1962年由湖南省水文总站上收为黄旗塅站。1981年1月站屋及测验设施由右岸迁至左岸,基本水尺断面上迁75m,改为黄旗塅(二)站.
该站测验河段顺直,长约700m,中泓位置在起点距180m左右.水位40。46m以下左边
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出现鹅卵石滩宽20余米,下游500m处,水位在41。00m以下左边出现卵石洲,水位再低,右边出现卵石滩,可作低水控制,下游2000m处有S形弯道,可作高水控制。河床为卵石夹细沙组成,两岸高坎为淤积平地,水位46.00m以上,左岸漫滩约100m.上游2000m处有青冲水轮泵一座,拦河坝顶高程44。50m。
黄旗塅水文站位于***县城下游45。8km处,控制流域面积为4053km2,观测项目有水位、流量、泥沙、降水量。1993年11月因河段受淘金影响,测流断面受到严重破坏,停测流量,改为水位站,观测水位、降水量,1999年恢复流量观测。近年来,受汩罗江河道淘金和非法采砂的影响,测流断面受到严重破坏,已无法进行正常的观测活动,2004年被迫停止观测,移址到***县伍市镇境内。
测站水位采用冻结基面进行整编,其与国家基面的换算关系为:56黄海=冻结基面-1.825m,85国家高程=56黄海基面+0。09m。
(4)新市水文站
新市水文站于1950年6月设立,测验河段位于汩罗市南渡,即京广铁路大桥下约200m处,控制流域面积5260km2。测验项目有水位、流量、含沙量、降雨量、气温。因受洞庭湖顶托影响,水情变化复杂,1955年5月撤销,上迁至新市镇,控制流域面积4665km2,观测至1965年,仅有1956~19年实测流量资料。
青冲泵站工程附近水文站观测资料系列长且连续,其测验精度高,推流方法合理,成果准确可靠,水文资料具有代表性、可靠性、一致性,可满足本次设计水文分析计算的要求。 4。1.2设计洪水
1)嘉义站设计洪水
加义站有1957~1967年实测流量资料及加义(二)站1968~2008的实测流量资料,为使资料统一,将加义站1957~1967年洪峰流量资料系列按下式换算成加义(二)站年最大洪峰流量:
通过以上计算可得到加义(二)站1957至2008年共计52年年最大洪峰流量系列. 加义河段调查到的历史洪水年份有1926、1954、1973、1967、1869年。其中1926年洪水较为可靠,且从1869至1926年之间没有遗漏更大的洪水,因此,1926年洪水排为1869年以来第一位,重现期为140年,1973年从实测系列中抽出作特大值处理排为第二位,重现期为70年,1954年排为第三位,重现期为47年。采用P—Ⅲ型曲线适线,适线求得各频率设计洪峰流量成果(见表4。1-1)。
2)黄旗段站设计洪水
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黄旗塅站1956~1958年最大流量可利用1959~19年黄旗塅、新市两站同时观测成果,建立黄旗塅站~新市站洪峰流量相关关系,插补求得黄旗塅站1956~1958年年最大流量系列。1994~1997年最大流量可通过年最高水位插补求得。以此可求得测站1956~2003年共48年年最大洪峰流量系列。
黄旗塅站调查的历史洪水有1926、1954、1901、1869年等年份,其中1926年较为可靠,且从1869年到1926年之间没有遗漏更大的洪水,因此,1926年洪水排为1869年以来第一位,重现期为136年, 1954年排为第二位,重现期为68年。
采用P-Ⅲ型曲线适线,适线求得各频率设计洪峰流量成果(见表4.1—1).
省院近年来所作的***江城市防洪规划、***江下游洪道整治规划、***江洪道整治可研、周家垅卡口拓宽初步设计、汨罗县城市防洪工程初步设计,***县城市防洪可研等均对两站设计洪水进行了频率分析计算。各次分析计算成果详见表4。1-1。考虑到本次计算资料系列已延到2008年,代表性更强,成果与原成果比较,适线情况更好.因此,最终采用本次计算成果为采用成果。
表4。1—1 加义站、黄旗段站设计洪水成果比较表
站名 集雨面积(km2) 均值 1470 1470 加义站 1567 1470 1480 2280 2280 黄旗塅站 4053 2280 2260 统计参数 Cv 0。53 0。53 0.53 0。52 0.48 0.48 0.48 0。51 Cs/Cv 4.0 4.0 4.0 4.0 4。0 4。0 4.0 4 设计洪峰流量(m3/s) P=2% 3760 3760 3750 3760 3740 5450 5450 50 5450 5630 P=5% 3030 3030 3060 3030 3020 4460 4460 4610 4460 4560 P=10% 2480 2480 2530 2480 2480 3710 3710 3820 3710 3760 设计阶段 1999年周家垅初设 2000年平江城市防洪规划 2001年平江城市防洪初设计算 平江城市防洪初设采用 本次计算(本次采用) 1999年周家垅初设 2000年平江城市防洪规划 2001年平江城市防洪初设计算 平江城市防洪初设采用 本次计算(本次采用) 3)平江站设计洪水
平江站只有长系列水位观测资料,无流量实测值,但加义、黄旗塅两站有长系列实测流量资料,故设计洪水由加义、黄旗塅洪水按下式推求:
式中:Q平—-平江站洪峰流量; Q嘉——加义站洪峰流量; F平——平江站集雨面积; F嘉—-加义站集雨面积; n——面积比n指数;
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Q黄——黄旗塅站洪峰流量; F黄—-黄旗塅集雨面积.
方法一:根据1969—1993年两站同场洪峰流量观测资料,按公式逐年计算其面积比n指数,求得其多年平均值为0。42。
按n=0。42,采用上述公式计算得平江站各频率设计洪水,成果见表4。1—2。 方法二:n值由加义、黄旗塅两站同频率洪峰流量求得,根据加义,黄旗塅2%~10%同频率洪峰流量,按求得个频率下n值,各频率下n值见表4。1-2。
表4.1—2 加义、黄旗塅两站同频率下n值表
p% n 2% 0.430 5% 0.434 10% 0.438 两种方法计算各频率下的平江站设计洪水成果如表4。1-3。
表4。1—3 两种方法计算各频率下的平江站设计洪水成果表
洪峰流量(m3/s) P% P=2% 方法一 方法二 4810 4837 P=5% 3880 3914 P=10% 3190 3222 n由1969~1993年同期资料求取平均值 n由两站同频率设计值求得 备注 比较后本次采用方法一所得结果。
本次计算与2001年***县城市防洪初步设计计算成果相比,两次计算成果相差不大,考虑到本次加义、黄旗塅站计算系列比2001年增加了8年及3年,成果更具代表性,故以本次计算成果为采用成果.
表4。1-4 平江水位站设计洪水成果比较表
洪峰流量(m3/s) P=2% 4780 4780 4850 4780 4810 P=5% 3850 3850 3960 3850 3880 P=10% 3150 3150 3280 3150 3190 备注 1999周家垅初设 2000年平江城市防洪规划 2001年平江城市防洪初设计算 平江城市防洪初设采用 本次计算(本次采用) 4。2壅水分析计算
***大桥位于***江上***县城段,该桥为***县城城市交通要道,原有桥梁为双向两车道,现已不能满足县城内交通的需求,急需在该处扩建桥梁,根据湖南省农林工业勘察设计研究总院2015年4月编制的《***县***大桥改建工程》图纸部分,扩建的***大桥桥梁起点桩号K0+061.05、终点桩号K0+233。32,桥梁全长172.27m,桥梁共设4
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拱,中间两拱净宽33。0m,边拱净宽31.0m,桥身与水流方向正交.本次工程设计对老桥主桥进行加固维修,将13m宽桥面拆除重建,同时将河道左侧8m长钢筋混凝土简支板拆除改建10m长钢筋混凝土简支板。并在老桥下游侧单侧加宽8m,拼宽后桥面总宽21m,横断面组成为3m(人行道)+15m(行车道)+3m(人行道),加宽后新建桥梁桥型方案与老桥一致,拱圈采用钢筋混凝土结构,拱桥净跨与老桥一致,桥梁两头接顺现状道路.老桥拱圈及桥墩均为浆砌石结构。河底高程为63。005m。
工程主要阻水建筑物为桥墩、边墩及桥拱,由于桥墩、边墩及桥拱立于河道内,减小了河道行洪面积,因此工程实施后会造成上游洪水水位增加,同时由于减小河道行洪面积,也会造成下游流速增加,对下游岸坡冲刷造成不利的影响。新旧桥梁结合后顺水流方向轴线较长,对水流方向的引导作用更加明显,桥墩上下游方向轴线与水流方向一致。
由于工程段跨河桥与河道正交,因此桥梁阻水断面为桥墩、边墩及桥拱在对应水位以下的侧面面积。
***大桥处五十年一遇和二十年一遇的洪峰流量分别为4810 m3/s、3880m3/s,根据曼宁公式计算,河段在遭遇五十年一遇洪水和二十年一遇洪水时所对应的水深为13.56m和11。80m,对应两个频率下***大桥老桥桥墩及桥台侵占河道行洪面积分别为67.284+45.81+43.862+45。81+54。31=257.08 m2(五个面积分别对应附图《桥型布置图》中的0号、1号、2号、3号、4号5号6号桥墩或桥台)和54。176+37.866+36。954+37。866+41.325=208.19m2。
表4.2-1 ***大桥老桥工程建设前后行洪面积要素统计表
频率(%) 2 5 设计流量(m/s) 4810 3880 3设计水位(m) 76.06 74.84 未建时 建后 行洪面积2减小河道面积比例(%) 14。19 12.99 22面积(m) 河宽(m) 面积(m) 河宽(m) 减小(m) 1812。27 175。99 1602。07 171。17 1555.19 132.86 257.08 1393。 132。86 208。19 同理计算出***大桥扩建部分在各频率下侵占河道断面情况:二十年一遇洪水时河道侵占面积205.32m2,侵占比例12。82%;五十年一遇洪水时河道侵占面积254。26m2,侵占比例14。03%。在各频率下扩建部分的河道侵占面积相较于老桥均未增加。 4。2.1壅水高度计算
根据分析,***大桥老桥实施后,减小了行洪面积,本报告采用经验公式进行壅高的计算。
采用水动能设计手册-—防洪分册中介绍的工程阻水最大壅水高度计算经验公式进行计算。
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公式一(道布松公式):
式中:α—-—-动能修正系数,一般取1.1左右,本工程影响很小,取α=1.0; ε-———过水断面收缩系数,一般取ε=0.85—0。95,本工程断面取0.85; B-—--—工程前水面宽; V——---工程后断面平均流速; h——--—工程前断面平均水深; Δh—-—-最大壅水高度; ∑b--—工程后过水断面总宽。
首次计算时取Δh=0,然后迭代计算出Δh. 公式二:
式中:Q-—--—断面流量;
ζ—----系数,一般取0.05,偏安全时取0.10,本次计算取0。1.。 其余符号意义与前式相同。 公式三:
其中φ为流速系数: 其余符号同前
在遭遇50年一遇洪水和20年一遇洪水情况下,根据前面计算数据代入公式一、公式二和公式三,计算结果列入表4.2-2。
表4.2-2 ***大桥老桥洪水壅高分析成果对比表 单位:m
方法 P=2% P=5% 公式一 0.746 0.547 公式二 0。307 0.243 公式三 0.172 0.109 从上表可看出,公式一、公式二、公式三计算各有一些差距,公式一和公式二计算的结果壅高值都偏高,按公式三的计算结果,二十年一遇洪水的壅高值为0。109m,影响非常较小.公式二主要以河宽变化为主要因素进行计算,公式三计算结果精确度最高,而公式一考虑因素较多,且成果偏大,从安全的角度考虑,本次评价取公式一计算成果.***大桥老桥50年一遇和20年一遇洪水壅高值分别为0.746m和0.547m。
桥梁扩建后,新老桥梁结合后计算成果见表4。2—3。
表4.2—3 ***大桥扩建后洪水壅高分析成果对比表 单位:m
方法 P=2% P=5%
公式一 0。783 0.572 19
公式二 0。307 0.243 公式三 0。181 0。114 由上表可知,桥梁扩建后,公式一计算结果变化最大,公式二计算结果显示壅高值基本
无变化.从安全角度考虑,选取公式一计算成果,50年一遇洪水的壅高值为0。783m,扩建工程导致壅高增加0.037m,20年一遇洪水的壅高值为0。572m,扩建工程导致壅高增加0。025m。
4.2.2壅水长度计算
采用壅水长度经验公式计算壅水长度,公式如下: L=2ΔZ/S 式中:L—桥前壅水长度
ΔZ—桥前最大壅水高度(取公式一计算成果) S-天然水面比降。
***大桥老桥造成的上游最大壅水长度成果见表4。2—4。
表4.2-4 ***大桥老桥最大壅水长度值成计算果表
洪水标准 五十年一遇洪水 二十年一遇洪水 壅水长度(m) 1243 911 同理计算出工程扩建后的桥梁整体壅水长度,计算结果见表4。2-5。
表4。2—5 ***大桥扩建后最大壅水长度值成计算果表
洪水标准 五十年一遇洪水 二十年一遇洪水 壅水长度(m) 1305 953 经对比可知,二十年一遇洪水发生时,***大桥老桥最大壅水长度为911m,扩建后桥梁整体最大壅水长度为953m,最大壅水长度增加42m。 4.3冲刷与淤积分析计算 4.3。1桥下断面一般冲刷计算
关于桥下断面一般冲刷深度计算,目前尚无成熟理论,主要按经验共识计算,根据《公路工程水文勘测设计规范》(JTGC30—2002)中的推荐公式,工程段为非黏性土河床,采用公式—1修正式:
式中:hp—桥下断面一般冲刷后的最大水深; hcm-河槽最大水深,hcm=11。8m; hcq-桥下河槽平均水深,hc=8。54m; Bcj—河槽部分桥孔过水净宽,Bc=126.14m; d—河槽泥沙平均粒径,d取25mm;
Ad—单宽流量集中系数,A=(B0.5/h),其中B及h为平滩流量下河段的平均宽度及平
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均水深B=126.03m,h=6.86m,计算得A=1。636;
E—与汛期平均含沙量有关的参数参照有关资料,取0。66; Q2—桥下河槽部分通过的设计流量(m3/s),Q2取3246m3/s; —桥墩水流侧向压缩系数,查表此处取0.97。 经计算得: 河槽hp=12.42m
故二十年一遇洪水发生时***大桥河床最大冲刷深度Δh=Δh槽=12。34-11。80=0。54m。
4.3.2墩台局部冲刷深度计算
墩台的局部冲刷深度为墩台周围因水流冲刷形成的冲刷坑最大深度.一般冲刷深度是从设计水位至一般冲刷线的最大深度,而局部冲刷深度则是从一般冲刷线至冲刷坑底的最大深度。局部冲刷深度计算采用经验公式包尔达可夫公式:
式中:hb—桥墩局部冲刷深度(m);
vp-桥下设计流速(m/s),vp=2。422 m/s;
vmax—岩土容许不冲刷流速(m/s),查表此处取2。0 m/s; n—墩台形状指数,查表取1/4;
hp—桥下断面一般冲刷后的最大水深,由4.3.1知hp=12。34。 计算得hb=0.605m。
因此,***大桥局部冲刷深度为0。605m。 4。3。3桥梁下游局部冲刷深度计算
当发生20年一遇洪水时,***大桥新老桥对河道行洪断面的侵占有一定面积,水流对岸坡的冲刷可按下式计算:
式中:hS—局部冲刷深度(m);
H0-冲刷处的水深(m);
Ucp—近岸垂线平均流速(m/s);工程后计算水位时的平均流速,经计算二
十年一遇流速为2。784m/s;
Uc-泥沙的启动流速(m/s);粘性与沙质河床采用张瑞瑾公式计算,卵石河
床采用长江科学院公式计算;
n—与防护岸坡在平面上的形状有关,一般取n=1/4-1/6; d50—床沙的中值粒径(m),取0.025;
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γs、γ—泥沙与水的容重(Kn/m3); H0—行进水流水深(m);
经计算,当发生20年一遇洪水时,***大桥老桥未修建前桥梁下游岸坡局部冲刷深度约1。134m,桥梁修建后下游岸坡局部冲刷深度约1。399m,冲刷深度增加0。265m。 4.4河势影响分析计算
当发生20年一遇洪水时,***大桥老桥的存在对河道侵占面积达12。99%,桥墩阻水束窄过水断面导致水位壅高,并相应抬高上游部分河段设计水位,致使流速减缓,引起泥沙淤积,工程段位于***江上游,植被良好,桥梁上游段现已护砌,河段底部以2—3cm间的卵石为主,抗冲效果较好。扩建部分桥梁阻水面积略小于老桥,新老桥结合后,20年一遇洪水的壅高值为0.572m,相较于扩建前的0。547m壅高增加0.025m;***大桥老桥最大壅水长度为911m,扩建后桥梁整体最大壅水长度为953m,最大壅水长度增加42m。
新老桥的组合,束窄了过水断面,使得下游附近流速增大,当发生20年一遇洪水原河道断面平均流速为2.422m/s,老桥修建后为2.784m/s,流速增幅达14。95%,易对两岸岸坡及河床产生冲刷影响。***大桥扩建段流速为2.778 m/s,故工程的扩建不会增加对下游河岸的冲刷。但扩建部分与老桥作为整体,对下游的冲刷仍存在。
总之,***大桥扩建工程将对工程区河段演变产生一定的不利影响,但影响增加不大。
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5、防洪综合评价
5。1与现有水利规划的关系与影响分析
目前国家正开展中小河流治理,目的就是要解决或者减轻中小河流存在的防洪安全问题,工程段左右岸河段均已纳入***江治理工程内,且工程段上游已实施项目《***县城关镇***大桥至画桥茶厂段沿江风光带防洪工程》,该工程的实施对城市防洪有利,对河道行洪不利.
5。2与现有防洪标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析
国家和湖南省曾有规定,严格控制甚至禁止对天然水面的占用,考虑到国家对天然水面的保护,根据湖南省2004年1月颁布实施的《湖南省实施<中华人民共和国水法>办法》第十五条、以及《湖南省实施〈中华人民共和国河道管理条例>办法》第27条,建议优化桥梁设计方案,尽量少占用河道。 5.3对行洪安全的影响分析
工程新老桥梁均采取正交跨河,工程的扩建对河道行洪影响不大,根据对工程段五十年一遇和二十年一遇的洪水进行分析,当河道发生五十年一遇洪水时,老桥侵占的行洪面积包括河床部分和滩地部分,为257。08 m2,占整个河道行洪面积的14.19%;扩建部分桥梁侵占面积共254。26m2,未增加河道侵占断面。发生二十年一遇洪水时,老桥侵占的行洪面积为208。19m2,占整个河道行洪面积的12.99%;扩建部分桥梁侵占的行洪面积为205.32m2,未增加河道侵占断面。扩建部分***大桥桥梁阻水面积相较于原桥梁阻水面积略有减小,因此对河道行洪不会产生额外不利的影响。 5。4对河势稳定的影响分析
由于工程扩建及原有桥梁阻碍了河道行洪,造成上游水位雍高,减小了上游流速,同时又加剧了下游的冲刷。新老桥结合后, 20年一遇洪水的壅高值为0.572m,相较于扩建前的0.547m壅高增加0.025m;***大桥老桥最大壅水长度为911m,扩建后桥梁整体最大壅水长度为953m,最大壅水长度增加42m。桥梁扩建后对河道局部将产生一定影响。 5。5对现有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程与设施影响分析
***大桥设计防洪标准为五十年一遇,工程段河道现有防洪标准为二十年一遇,故该桥梁的修建对现有防洪工程无不良影响。且桥墩上下游的护砌,对河道整治工程无不良影响,工程附近无其他水利设施. 5.6对防汛抢险的影响分析
工程本身属于交通道路建设,可以方便防汛抢险的交通运输,因此对防汛抢险起着有
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益的作用.本工程涉河部分如不能在一个施工期完成时,施工单位需编制临时度汛方案。 5.7施工期的防洪影响分析
工程施工期选择在枯水季节,施工期需在河道内修建围堰,因此必须进行施工期水文计算,完善施工组织设计,避免在施工期发生洪水时,对河道行洪产生不利影响,同时也要保证施工期间的防洪安全.
5.8建设项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当
扩建部分的***大桥的防洪标准为五十年一遇,高于工程段***江现状的防洪标准二十年一遇,故设置合理。
5.9对堤防及其它水利工程安全的影响分析
***大桥扩建工程处***江河道两岸均为岸坡,无堤防及其他水利工程。 5。10对第三人合法水事权益的影响分析
工程扩建后,不会对河道行洪增加不利影响,且工程范围内主要为城区,为禁采区,工程段为非通航段,不会对第三方合法水事权益产生不利影响。 5。11对水系水质的影响
工程段桥梁作为交通道路使用不会对水系水质产生不利影响,但是要注意施工期间的废水废渣倾倒或遗留在河道内,侵占河道并造成对河道水质的影响。
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6.防治与补救措施
6。1 建设项目影响的防治措施
1)工程扩建对河道行洪影响不大,工程桥梁与河道正交,造成阻水面积最小。***江二十年一遇洪水发生时,原***大桥壅水高度为0。547m,桥梁的扩建后河段的壅水高度为0。572m,壅高增加0。025m;***大桥老桥最大壅水长度为911m,扩建后桥梁整体最大壅水长度为953m,最大壅水长度增加42m。扩建后的***大桥整体上仍会对河道上游产生一定影响。上游段右岸已建挡墙超高为1.0m,可考虑对***江河道上游建防浪墙或者适当扩展河道降低水面线。
2)***大桥新老桥梁组合建成后,二十年一遇洪水发生时,桥下断面一般冲刷深度为0。54m,墩台的局部冲刷深度为0.605m,桥梁下冲刷深度共1。145 m,故墩台和护坡脚槽埋深不小于1。145m.
3)根据河势影响分析,当发生20年一遇洪水时,老桥未建前断面平均流速为2.422m/s,***大桥修建后流速为2.784m/s,流速增幅达14.95%,易对两岸岸坡及河床产生冲刷影响,桥梁扩建部分桥墩处流速为2。778 m/s,流速未加大,故工程的扩建不会增加对下游河岸的冲刷.考虑到河道上、下游左岸均未护砌,因此建议对桥梁上、下游200m范围内的河道岸坡进行护砌,护坡均护至二十年一遇洪水位以上0。5m。
4)***大桥老桥桥墩为浆砌石,表面粗糙,摩阻大,建议对桥墩表面进行修整,增加表面光滑度。
5)工程项目拟于2015年8月开工,2016年6月竣工,建设期为10个月.工程建设期预计为一个枯水期完成,本工程涉河部分如不能在一个施工期完成时,施工单位需编制临时度汛方案。
6。2 防治补救措施的工程量
由于工程实施后造成的影响,因此无论是考虑采用加高岸坡或者是拓宽河道的补救措施,都必须对河道进行水面线计算,因此本次设计无法做出具体的工程量计算.只能在以后的防洪补救措施中进行详细计算.
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7、结论与建议
7。1 防洪评价的结论
1)根据《湖南省涉河桥梁水利技术规定(暂行)》中规定,拱桥梁底标高为拱脚至拱顶高度的三分之一位置处的高程。跨越河道的梁底标高应同时高于桥梁设计洪水位和防洪评价水位0.5m以上。桥位以上流域面积200~3000km2城区阻水率控制指标为6%。城市防洪规划范围内,按水面线发计算新建桥梁与已建桥梁等建筑物沿程叠加壅水的最大值,原则上不应超过堤防超高的10%.该桥梁上游沿程叠加壅水的最大值为0.1m。
***大桥老桥边拱、中拱的梁底标高分别为74.52m、75.43m,扩建部分桥梁边拱、中拱的梁底标高分别为74。58m、75.653m。50年一遇设计洪水位76.06m,20年一遇设计洪水位74。84m,老桥梁底标高不满足水位要求。老桥在20年一遇洪水时侵占面积208。19m2、侵占面积比例达12。99%,严重超过阻水率控制指标6%。老桥遇20年一遇洪水时壅水的最大值为0.547m,超过了规定中的最大值0。1m。故***大桥老桥以上3项指标不满足相关规定.但***大桥老桥建于1993年,当时并未开展涉河建筑物防洪评价工作,且该桥梁当时修建质量很好,下部采用浆砌石桥墩,该桥梁现运行状况较好,运行多年无质量问题.该桥梁位于***县交通干道,交通流量巨大,桥梁拆除不经济且对当地交通影响极大。该桥梁现成为当地交通瓶颈,***县委县经过综合考虑决定对***大桥进行改扩建。扩建部分***大桥河道侵占面积(老桥不能拆除的情况下)205。32m2、侵占面积未增加,侵占面积比老桥略小,阻水率减小,扩建后河道上游壅高增加0。025m,最大壅水长度增加42m,扩建部分桥梁对***江河道的额外影响不大。
2)由于***大桥老桥桥墩为浆砌石结构,表面粗糙,摩阻大,建议对老桥桥墩表面进行处理,减小摩阻。
3)需要对上游河道采取加高堤防或拓宽河道的措施以保证上游河道的防洪安全要求,同时对下游河道进行护坡,减小对下游河岸冲刷影响。
4)工程涉河部分应考虑在一个枯水期内完成,保证不影响防汛工作。本工程涉河部分如不能在一个施工期完成时,施工单位需编制临时度汛方案。 7。2 建设项目实施的建议
1)施工作业开工前要报河道主管部门审批.工程施工期,严禁工程废物和渣土排入河道内,以减轻对河道行洪产生的影响。
2)工程建设完工后,应对遗留在河道内的废弃物清除干净,以免造成河道内洪水壅高。同时要保证施工期间不能污染河道。
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3)涉河工程完工后应及时将围堰拆除;涉河工程如未在一个枯水期内完成,汛期来临前须将施工围堰拆除。
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