溢洪河大桥防洪评价报告Word文件下载.docx

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本次防洪评价，在全面了解溢洪河大桥桥梁布置及其设计情况的基础上，吸收已有防洪规划成果，按照《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》的要求进行编制，主要工作如下：

1.收集了桥位处及其所在河流基本概况、水文气象及河道整治情况；

2.在已有河道规划成果的基础上，本次复核了桥位处5年一遇、20年一遇设计洪水成果，并分析计算了100年一遇设计洪水。

根据该河段现状河道断面、规划断面，对桥位处不同标准的设计洪水位进行了计算；

3.分析计算了建桥后桥梁壅水，以及建桥后桥下河槽和边滩的一般冲刷和局部冲刷情况；

4.分析了建桥后水位的壅高和冲淤变化对现有河底及河道堤防的影响，并提出了有效的工程措施。

5.根据综合评价与分析，结合大桥设计建设中存在的主要问题提出建议。

第四节对桥梁过河方式的一般规定

《堤防工程设计规范》（GB50286-98）第9.3条对跨堤建筑物、构筑物作了以下规定：

1.桥梁、渡槽、管道等跨堤建筑物、构筑物，其支墩不应布置在堤身设计断面以内。

当需要布置在堤身背水坡时，必须满足堤身设计抗滑和渗流稳定的要求。

2.跨堤建筑物、构筑物与堤顶之间的净空高度应满足堤防交通、防汛抢险、管理维修等方面的要求。

3.上堤交通坡道和临堤航运码头与堤防连接时，不应降低堤顶高程，不应削弱堤身设计断面。

设在临水侧的坡道应与水流方向一致，顺堤轴线方向傍堤坡修筑。

上堤的人行或禽、畜坡道可采用砌石阶梯式或土石混合斜坡式，坡道路面应设置排水设施。

以上规定说明为了堤防的稳定和防洪安全，并且不影响堤防的加固和扩建，跨堤建筑物的支墩应布置在堤身断面之外。

由于堤顶、临水坡是堤防工程稳定和管理运用的主要部位，在这些部位布置支墩，支墩与堤防的连接处缩短了渗透路径，增加了堤防发生渗漏、管涌的可能性，支墩的施工直接破坏了堤防，桥梁通车运行时造成的震动对堤防结构产生不利影响，因此，不应在此部位布置支墩等建筑物，避免产生不良影响。

跨堤建筑物、构筑物与堤顶之间的净空高度应满足其本身和堤防的使用要求，并且应考虑堤防长远规划的要求。

如果净空高度不能满足要求，则应采取其他有效措施，例如可在堤防背水侧傍堤坡修筑路堤，以满足堤防交通、防汛抢险、管理维修等方面的要求。

对于堤防的交通系统，《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）规定应根据工程管理和防汛任务的需要，参照《公路工程技术标准》的有关规定，确定公路等级和其他有关设计参数。

第二章基本情况

第一节建设项目概况

S320线东营市东城至垦利改线工程起于S320线与S228线交叉口，向东利用新博路至东三路路口，沿规划东三路向北跨过东营河，经南城寨，北城寨西，跨六干渠、溢洪河，与北外环平交后，沿垦利经济开发区规划经九路向北经义和村、大义兴村、小义兴村西，跨永丰河，止于村西南，与永馆路相交处，线路全长14.764km。

S320线东营市东城至垦利改线工程于中心桩号K8+163跨溢洪河，桥位处溢洪河设计桩号27+750处（桥梁具体位置见附图1），桥位以上流域面积为102km2。

桥梁与河道斜交，桥梁轴线的法线与水流方向的夹角为30度，河道内桥墩顺水流方向布置。

溢洪河大桥荷载标准为公路Ⅰ级，桥面宽24.5m，桥梁上部结构采用预应力砼（先张）简支空心板，桥面连续，下部结构采用柱式墩台，钻孔灌注桩基础。

第二节河道基本情况

一、河道概况

垦利县共有三大排河水系：

广利河系、永丰河系和小岛河系，基本呈东西流向，均独流入海。

溢洪河属于广利河水系，位于垦利县中部，该河道1951年经中央批准，为减少黄河凌、伏汛洪水威胁，自黄河东岸小街处向东沿黄河溃决故道开挖防洪排涝河道。

尾部与广利河交汇入海，原长67km，因1971年黄河南展工程的阻截，现西起宁海崔家，向东至新立村南，折向东南汇入广利河，全长48km，流域面积312km2，县内流经胜坨镇和垦利镇。

S320线东营市东城至垦利改线工程于中心桩号K8+163跨溢洪河，桥位处溢洪河设计桩号27+750处，桥位以上流域面积为102km2。

二、水文气象

溢洪河流域地处温带季风气候区，虽濒临渤海，但大陆性季风影响明显，冬季干冷，夏季湿热，四季分明，多年平均气温12.7℃；

年极端最高气温40.5℃；

年极端最低气温-18.1℃；

年均总降水量571.6毫米；

多年平均日照总时数2765小时。

夏季盛行东南风，冬季盛行西北风，春季多东北风，秋季多西风。

全年气温偏高，冬季出现阶段性寒冷，夏季出现阶段性酷热，冬季少大风严寒，春季温暖湿润，温度回升快；

降水时空分布不均。

三、河道地质概况

根据该工程岩土工程勘察报告，溢洪河大桥桥位处河道地质概况如下：

1、地形、地貌

该场地地形平坦，勘探点地面标高为5.40-5.30m。

该场区地貌单元属于第四纪黄河三角洲冲积平原

2、地层

根据野外钻探揭露及室内土工试验结果，构成拟建场地的主要地层属于第四系黄河三角洲沉积土层。

场地内各层地基土分布较均匀且较稳定，属较均匀地基，按照《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）和《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）之规定，对各层土压缩性、均匀性分析评价如下：

第

（1）层素填土：

回填时间较短，结构松散，承载力低，分布不均匀；

第

（2）层粉质粘土：

a1-2=0.49MPa-1，该层属中压缩性土，土质较均匀；

第（3）层粉土：

a1-2=0.17MPa-1，该层属中压缩性土，土质较均匀；

第（4）层粉质粘土：

a1-2=0.43MPa-1，该层属中压缩性土，土质较均匀；

第（5）层粉土：

a1-2=0.14MPa-1，该层属中压缩性土，土质较均匀；

第（6）层粉质粘土：

a1-2=0.38MPa-1，该层属中压缩性土，土质较均匀；

第（7）层粉土：

a1-2=0.11MPa-1，该层属中压缩性土，土质均匀

3、水文地质条件

该场地地下水类型属于第四纪潜水，主要靠大气降水补给，以大气蒸发为主要排泄方式。

2009年5月22日测得该场地地下水静止水位埋深为2.20m，相应标高为3.20m，地下水位随季节的变化而变化，历年最高水位为0.50m，水位变化幅度为2.00m。

第三节水利规划及实施安排

溢洪河原设计只有排涝功能，设计标准为5年一遇，流量25.7～110m3/s。

1999年根据全省防洪排涝规划要求编制的《山东半岛东营市防洪规划报告》中，确定溢洪河治理标准为5年一遇排涝，20年一遇防洪，并承担垦利县城和中心城的部分防洪任务。

2000年由东营市水利勘测设计院编制了《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》，规划对溢洪河按5年一遇排涝、20年一遇防洪标准进行疏浚治理并修筑堤防。

5年一遇排涝流量为36.4～128.5m3/s，20年一遇防洪流量为70.9～294.6m3/s。

河道边坡为1:

3,0+000～16+380段断面形式为梯形断面，19+350～48+629段断面形式为梯形复式断面，其余为城区衬砌段。

设计河底宽为10～5

0m。

2004年以来，根据《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》，对溢洪河局部河段进行了疏浚治理。

第四节桥位处河道断面情况

溢洪河大桥处河道设计桩号为27+750，河道平直，河床中以粘土为主，土层较厚。

桥址断面现状两岸岸线基本稳定，无堤防，近期未经治理。

现状左岸地面高程约5.89m，右岸地面高程约5.92m，河宽52.1m。

根据2000年编制的《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》，规划桥位处河道底宽16m，河底高程1.10m，边坡1:

3，距河底3m处设5m宽戗台，戗台高程4.10m，堤顶高程6.70m，宽3m，堤顶兼做防汛交通道路。

桥位处河道规划断面上口宽59.6m。

河道断面见图2-1。

第三章河道演变

第一节河道演变概述

河道演变是指河流的边界在自然情况下或受人工建筑物干扰时所发生的变化。

这种变化，是水流和河床相互作用的结果。

河床影响水流结构，水流促使河床变化，两者相互依存、相互制约，经常处于运动和不断发展的状态。

河道水流中夹有泥沙，其中一部分是滚动和跳跃前进的叫推移质；

另一部分是浮游在水中前进的叫悬移质；

在一定的水流条件下，水流具有一定的挟沙能力，亦即能够通过断面下泄沙量（包括推移质和悬移质）。

如上游来沙量与本河段水流挟沙能力相适应，则水流处于输沙平衡状态，河床既不冲亦不淤；

如来沙量大于挟沙能力则河床发生淤积，反之则发生冲刷。

由于输沙不平衡引起淤积或冲刷造成河床变形，这是河道演变的一个基本原理。

由于泥沙运动的影响，河床断面的形状是随着时间在变化的。

河床断面是经常处于冲淤交替的过程之中，断面冲大则流速减小，输沙能力降低，冲刷将逐渐停止；

断面淤小，则流速加大，输沙能力也增大，淤积亦逐渐停止。

因此河床冲淤具有自动调整作用，但平衡只是相对的、暂时的，不平衡是绝对的。

河床演变有纵向变形和横向变形、单向变形和往复变形、长河段变形和短河段或局部河段的变形。

上述各种变形现象总是错综复杂的交织在一起，发生纵向变形的同时往往发生横向变形；

发生单向变形的同时，往往也发生往复变形；

再加上各种局部变形，故河床演变过程是极其复杂的。

影响河床演变的因素是极其复杂且多样的，与该流域的地质、地貌、土壤及植被等有密切联系。

其主要影响作用通常有四项：

流量大小及其变化过程；

流域来沙及其组成；

河道比降；

河床物质组成情况。

河道演变是一个三维问题，因河流边界条件极其复杂多变，现阶段还不可能从理论上进行求解，一般只能借助于定性的描述和逻辑推理的方法进行分析研究。

第二节河道近期演变分析

溢洪河最早开挖是在1967年，起点为王屋，顺溢洪河汇入广利河，全长48km，排涝设计标准为5年一遇；

1982年，按照排涝五年一遇标准进行治理，治理范围为崔家至六干排入口，对彩家庄屋子以上3km特别弯曲的河段进行了截弯取直，共计疏浚长度26.8km。

两次治理共完成土方379.5万m3，工日180.5万个，建筑物14座，投资257万元。

1995年，对局部河段进行疏浚。

2004年以来，根据《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》，按5年一遇排涝、20年一遇防洪标准分别对溢洪河局部河段进行了疏浚治理，并对垦利县城区段进行高标准衬砌。

目前，溢洪河运行状况良好。

第三节河道演变趋势分析

溢洪河属平原河道，未来的演变趋势大的改变仍取决于人工干涉，自然变化主要表现为河道淤积。

在未来的规划治理中，淤积是重点关注的问题。

从上述溢洪河近期演变分析可知，溢洪河未来演变趋势主要受人为因素控制。

河床仍将在人为因素的影响下进行局部变化，但不会出现大的平面位移与河床下切。

而随着河道治理措施的进一步实施完善，河道会更加趋于稳定。

第四章防洪评价计算

第一节水文分析计算

主要分析计算溢洪河大桥桥位处设计洪水成果及相应设计洪水位。

一、洪水标准

根据《防洪标准》（GB50201-94）、1999年《山东半岛东营市防洪规划报告》及2000年《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》，溢洪河防洪标准为5年一遇排涝，20年一遇防洪，并承担垦利县城和中心城的部分防洪任务。

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60─2004）和《公路工程技术标准》（JTGB01─2003）及《防洪标准》（GB50201-94），S320线东营市东城至垦利改线工程溢洪河公路桥桥梁等级为大桥，其防洪标准为100年一遇。

二、设计洪水分析计算

1、计算方法

根据溢洪河水文资料情况，采用暴雨资料推求桥位处设计洪水。

2、设计雨量计算

根据垦利县友林、永安镇等雨量站资料系列，采用数理统计法，以矩法初估不同历时暴雨量的统计参数，取偏态系数Cs=3.5Cv，采用P-Ⅲ型频率曲线进行适线，分析计算溢洪河最大24小时设计点雨量。

经分析，溢洪河最大24小时点雨量均值为85.0mm，适线Cv=0.56。

通过点面折减，分析溢洪河5年一遇、20年一遇、100年一遇设计面雨量分别为105.2mm、165.5mm、235.2mm。

3、设计净雨计算

净雨计算采用降雨径流关系线查算，溢洪河为平原区，选用山东省降雨径流关系第14号线查算。

净雨计算中，前期影响雨深Pa取45mm。

经计算，溢洪河5年一遇、20年一遇、100年一遇设计净雨量分别为33.1mm、76.4mm、133.2mm.

4、汇流计算

汇流计算采用山东省综合瞬时单位线法。

M2=0.59M1-0.14

M1=1.34F0.463

其中，F——流域面积（km2）。

溢洪河大桥以上流域面积为102km2，经分析计算，溢洪河大桥桥位处5年一遇、20年一遇、100年一遇设计流量分别为50m3/s、99m3/s、290m3/s（未考虑城区排水流量）。

5、桥位处设计洪水成果选定

2000年由东营市水利勘测设计院编制的《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》中，对溢洪河5年一遇、20年一遇设计洪水进行了分析计算，本工程跨溢洪河大桥处溢洪河5年一遇、20年一遇设计流量分别为52.7m3/s、97.7m3/s，20年一遇防洪标准时考虑汇入城区排水流量，采用防洪流量成果为120.6m3/s。

本次计算的溢洪河大桥桥位处溢洪河5年一遇、20年一遇设计流量和上述成果差别不大，考虑到溢洪河部分河段一按上规划实施，因此本次桥位处溢洪河5年一遇、20年一遇设计流量仍采用规划成果，即5年一遇、20年一遇设计流量分别为52.7m3/s、120.6m3/s。

本次根据暴雨资料推求的100年一遇洪峰流量，是假设发生100年一遇降雨时洪水可全部汇入河道条件下的流量值。

溢洪河为平原区河道，河道防洪标准为20年一遇，当发生100年一遇降雨时，首先核算河道的过流能力，若河道最大过流能力大于计算的100年一遇设计洪峰流量，则采用瞬时单位线计算的100年一遇洪峰流量进行防洪评价计算，反之则采用河道最大过流能力进行100年一遇标准的防洪评价计算。

经分析计算，桥位处溢洪河最大过流能力为222m3/s，因此100年一遇设计流量成果采用222m3/s。

三、设计洪水位

本次分溢洪河现状和河道规划实施后两种工况分别计算其设计洪水位。

1.现状河道设计洪水位

溢洪河现状河道功能主要是排涝，设计排涝标准为5年一遇，现状河道无堤防，不具防洪功能。

本次对现状河道只计算河道排涝标准和桥梁设计标准设计洪水位。

经计算，桥址处现状河道5年一遇排涝水位为5.24m。

溢洪河为平原河道，现状河道发生100年一遇洪水时，超标准洪水无法有效归槽，经核算，现状河道最大过流能力为89.7m3/s，以此作为桥下河道现状100年一遇洪水洪峰流量，现状100年一遇洪水位采用河道外地面高程5.89m。

根据《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》，规划对溢洪河按20年一遇防洪、5年一遇排涝标准进行疏浚治理并修筑堤防，桥址处设计堤顶高程为6.70m。

本次防洪评价河道标准洪水设计水位直接采用《东营市城区骨干排水河道防洪及综合治理工程规划》成果，5年一遇、20年一遇设计水位分别为3.80m、5.40m。

溢洪河为平原河道，河道顺治，规划治理断面规则，本次根据明渠均匀流公式计算桥址处河道100年一遇设计洪水位为6.70m。

表4-1桥址处河道不同频率洪水位计算成果表

分类

现状

规划

洪水频率

P=20%

P=1%

P=5%

流量

52.7

89.7

120.6

222

水位

5.24

5.89

3.80

5.40

6.70

第二节壅水分析计算

溢洪河大桥建成后，受大桥桥墩的阻水影响，桥位处河道的行洪水力条件将会产生一定的变化，断面过水面积将会减少，从而造成桥梁上游洪水位产生一定的壅高。

根据溢洪河大桥桥址断面图、总布置图，溢洪河大桥总长度为100m，桥梁方向与该段河道斜交，桥梁轴线的法线与水流方向的夹角为30度，河道内桥墩顺水流方向布置。

河道内共布设4个桥墩。

桥墩总阻水净宽4m，桥址处河道正交断面宽度59.6m，阻水宽度占河道断面总宽度的6.7%，桥梁具体布置见附图2。

根据《桥梁水力学》（人民交通出版社1991年出版）中对桥前壅水的计算说明，可采用下式进行壅水计算：

式中：

——桥前最大壅水高度（m）；

——阻水系数，

=0.07；

——断面平均流速（m/s）,等于不同频率设计洪水流量除以建桥前桥址断面的过流面积；

——桥下平均流速（m/s），等于不同频率设计洪水流量除以建桥后桥址断面净过水面积；

采用上述公式对现状河道断面、规划河道断面大桥处的壅水成果进行了计算，计算结果如下：

表4-2溢洪河大桥现状及规划河道壅水计算成果表

频率

20%

1%

5%

流量（m3/s）

120.6

222.0

设计洪水位（m）

6.70

天然河道过水面积（m2）

77.29

110.04

64.68

137.17

209.56

阻水总面积（m2）

7.66

10.26

10.10

15.30

断面平均流速（m/s）

0.682

0.815

0.879

1.059

桥下平均流速（m/s）

0.757

0.899

0.889

0.949

1.143

η

0.07

壅水高度（m）

0.0076

0.0101

0.0088

0.0089

0.0129

水面比降J

0.00013

壅水长度L（m）

113.31

150.89

132.67

134.09

192.87

第三节冲刷与淤积分析计算

天然状况下，由于流域的来水、来沙及河床边界条件的不断变化，河床形态总是处在不断的冲淤变化过程当中。

但在相当长的一个时段内，冲淤量可以相互补偿，河道处于一个相对的动力平衡状态。

河道上建桥后，破坏了原有的这种平衡状态，由于桥梁压缩水流，致使桥下流速增大，水流挟沙能力增强，在桥下产生冲刷。

随着冲刷的发展，桥下河床加深，过水面积加大，流速逐渐下降；

待桥下流速降低到河床质的容许不冲刷流速时，河道内达到新的输沙平衡状态，冲刷停止。

桥梁墩台附近河床床面总的冲刷深度，应是河床演变、一般冲刷和局部冲刷深度的总和。

实际上，在桥位河段冲刷过程中，上述三种原因引起的冲刷是交织在一起同时进行的。

为了便于分析和计算，本次计算时将三种冲刷深度分别分析确定，然后再叠加起来。

对于河床的自然演变冲刷，目前尚无可靠的计算方法，且短时间内变化较小，可忽略，在此只对一般冲刷及桥墩冲刷分析计算。

计算时假定局部冲刷是在一般冲刷完成基础上进行的。

本次对桥址处溢洪河现状断面、规划断面均进行冲刷计算。

（一）一般冲刷计算

根据野外钻探揭露及室内土工试验结果，构成拟建场地的主要地层属于第四系黄河三角洲沉积土层，为粉质粘土（Q4al），黄褐色-灰褐色，夹粉土薄层，含少量有机质，软塑，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30－2002）中的有关规定，对于粘性土河槽部分冲刷采用下式进行一般冲刷计算。

——桥下一般冲刷后的最大水深，m；

——桥墩水流侧向压缩系数，根据《公路桥位勘测设计规范》查算得；

——桥下河槽部分最大水深，m；

——桥下河槽部分平均水深，m；

——桥下河槽部分桥孔过水净宽，当桥下河槽能扩宽至全桥时，即为全桥桥孔过水净宽，m；

——桥下河槽部分通过的设计流量，当桥下河槽能扩宽至全桥时取用

，m3/s；

——冲刷坑范围内粘性土液性指数，0.72；

——单宽流量集中系数。

用上式计算得到桥下一般冲刷后最大水深，减去桥下河槽部分最大水深，即可得到桥下河槽一般冲刷深。

计算结果见表4-3。

（二）桥墩局部冲刷计算

流向桥墩的水流受到桥墩阻挡，桥墩周围的水流结构发生急剧变化，水流曲线急剧弯曲，床面附近形成螺旋形水流，剧烈淘刷桥墩周围，特别是迎水面的河床泥沙，开始产生桥墩头部的局部冲刷坑。

随着冲刷坑的不断加深和扩大，水流流速减小，挟沙能力也随之降低。

与此同时，冲刷坑内发生了土壤