桥梁防洪评价报告doc.docx
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桥梁防洪评价报告doc
××线×县段升级改造工程
×大桥防洪评价报告
晋科咨证：
乙级004号
×公司
二〇一五年十月
××线×县段升级改造工程
×大桥防洪评价报告
审定：
审查：
项目负责人：
报告编写：
参加人员：
1概述
1.1项目背景
中央扶贫工作会议和《中国农村扶贫开发纲要（2011～2020年）》明确提出：
把六盘山区、秦巴山区、武陵山区、乌蒙山区、滇桂黔石漠化地区、滇西边境地区、大兴安岭南麓山区、燕山～太行山区、×山区、大别山区、罗霄山区等11个集中连片特困地区和已经明确实施特殊政策的西藏、四省藏区、新疆南疆三地州作为新阶段扶贫攻坚主战场。
在新阶段扶贫开发中交通必须先行，交通行业必须为集中连片特困地区尽快脱贫致富做出贡献。
××线×县×大桥全长131m，3×25m，桥面宽9m，公路级别为II级，桩柱直径为1.5m，桩基位于地面以下28m。
该桥在×村附近斜跨×沟。
根据《中华人民共和国防洪法》第三十三条“在洪泛区、蓄滞洪区内建设非防洪建设项目，应当就洪水对建设项目可能产生的影响和建设项目对防洪可能产生的影响作出评价，编制洪水影响评价报告，提出防御措施。
建设项目可行性研究报告按照国家规定的基本建设程序报请批准时，应当附具有关水行政主管部门审查批准的洪水影响评价报告”；另根据《×省河道管理条例》第七条“在河道管理范围内新建、改建、扩建的所有建设项目，包括开发水利、防治水害、整治河道的各类工程和跨河、穿河、穿堤、临河的桥梁、道路、渡口、管道、缆线、取水口等建筑物及设施，建设单位必须将工程建设方案和有关文件，按照管理权限，报送县级以上河道主管机关审查同意后，方可按照基本建设程序履行审批手续”。
为此，受**委托，我公司承担了《××线×县段升级改造工程×大桥防洪评价报告》的编制工作。
1.2评价依据
1.2.1法律、法规
1《中华人民共和国水法》；
2《中华人民共和国防洪法》；
3《中华人民共和国河道管理条例》；
4《×省河道管理条例》；
5水利部、国家计委《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》（水政[1992]7号文）；
6水利部《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》（水建管[[2001]618号文]；
7《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》（水利部办公厅文件办建管[2004]109号）。
1.2.2标准、规范
1《防洪标准》（GB50201-2014）；
2《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006）；
3《水利水电工程水文计算规范》（SL278-2002）；
4《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）：
5《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002）；
6《×省水文计算手册》（2011.3）；。
1.2.3相关文件及资料
1《××线×县段升级改造工程×大桥防洪评价报告》设计合同；
2《×省×县×水库除险加固工程初步设计报告》；
3近期实测1:
1000地形图及纵横断面图。
1.3技术路线及工作内容
技术路线：
根据水利部颁发的《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》规定，在现场察看、充分收集工程涉及河段的水文泥沙、洪水、河道冲淤、河势变化、各桥设计方案等资料的基础上，首先分析论证了各桥的建设对所在河道的行洪、河道冲淤、河势变化的规律及特点，河道冲淤变化趋势，计算了设计洪峰流量、洪水位，然后根据河道管理的有关规定及防洪要求，评价了工程建设对流域规划、河道泄洪、河势稳定性和河岸的影响，并提出影响防治措施，得出结论与建议。
技术路线示意图见图1-1。
工作内容：
①外业踏勘调查、河道断面测量；②河道演变趋势分析；③推求设计暴雨、设计洪水、设计水位；④建桥后壅水高度、壅水范围的分析计算；⑤冲刷分析计算；⑥大桥建设对河道防洪的影响分析；⑦防洪影响综合评价。
判断是否满足防洪要求
根据防洪规划提出措施方案
确定项目
防洪标准
计算洪水
影响范围
得出结论
提出建议
确定计算方法和计算参数
综合评价
防洪影响
是
否
现场察看
项目资料
收集分析
图1-1技术路线示意图
2基本情况
2.1建设项目概况
2.1.1建设项目概况及规模
××线×县×大桥全长131m，桥梁为预应力混凝土箱梁，共5跨，桥面宽9m，公路级别为Ⅱ级，桩柱直径为1.5m，桩基位于地面以下28m，桥孔净高5.5m～8.0m。
该桥在×村附近斜跨×沟，且①号～④号桥墩位于×沟沟道内，涉河长度107m，该段×沟宽度为40m。
×大桥右岸堤防加高3m，并对×大桥右岸原有一级公路上下方向500m范围内公路改建，使改建后公路与原有公路连接良好，改建后的公路路基作为右岸堤防。
公路改建前后纵断面见图2-1。
图2-1公路改建前后纵断面图
2.2河道基本情况
2.2.1河流水系
。
流域水系图见图2-2。
图2-2流域水系图
2.2.2水文、气象
1气象
项目区位于×山区及晋西黄土高原，属温带大陆性气侯。
受季风环流控制，冬寒冷干燥少雪，春干旱多风少雨，夏炎热雨量集中，秋季较为温凉湿润，总体上气候温和，热量丰富，光照充足，降雨少，且在时空分配上极不平衡。
多年平均气温9.1℃，受地形高差影响，垂直差异较明显，呈西南向东北递减趋势；多年平均降雨量为482.9mm，大部分集中在7～9月，降水量从东北向西北，西南递减；多年平均蒸发量为2149.9mm，5～7月蒸发量最大；多年平均湿度为52%；平均日照时数为2654.6小时；无霜期在160天左右，无霜期由东北向西南延长，相差在30天左右；最大冻土深度为111cm；主导风向为南风，冬季多偏北风，夏季多偏南风，年平均风速2.4m/s，最大风速为22.3m/s。
×沟流域内降雨少，气候干燥，洪涝时有发生，年降水量482.9mm，降雨大多集中在7～9月份。
多年平均蒸发量2149.9mm。
沿线桥梁附近设有×县气象站，主要气象特征见表2-1。
×县气象站气象特征表
表2-1
项目
极端最高气温
（℃）
极端最低气温
（℃）
多年平均降水量（mm）
多年平均蒸发量（mm）
年平均
气温
（℃）
最大风速（m/s）
及风向
最大积雪厚度
（cm）
数值
39.5
-24.8
482.9
2149.9
9.10
22.3SSW
30.0
2水文
1）水文测站情况
桥梁所在流域均为湫水河一级支沟，桥址附近无水文测站，湫水河干流上建有林家坪水文站，该站由黄河水利委员会设立和领导。
1953年7月1日建成测流，断面地点在×省×县林家坪镇林家坪村，地理坐标东经110º52＇，北纬37º42＇，至河口距离13km，控制流域面积1873km2，属基本水文站。
2）暴雨、洪水特性
湫水河流域地处黄河中游，流域内除上游东北部、东部约401km2为石山林区外，其余大部分为黄土丘陵沟壑区。
暴雨特性表现为强度大、历时短、持续时间不长，且年际间变化大，年内高度集中，分配不均。
经对林家坪水文站的实测资料分析，5～9月份多年平均降雨量占年值的80.5%。
本次评价的大桥所在流域属黄土丘陵沟壑区，其洪水特点是洪峰流量大，来势迅猛，流量过程线峰型尖瘦，陡涨陡落。
年内变化较大，大部分集中在6～9月份。
2.2.3项目区河道现状
桥址位于×沟×村右岸，该段河道较顺直，河槽宽40～50m，现槽内有小水，河道两岸均有堤防，左岸堤防高2.5m左右，右岸堤防高3.0m左右。
河道左侧为农田和房屋，河道右侧为一级公路。
2.2.4社会经济情况
×县地处晋西黄土高原，东倚×山，西俯黄河水，现辖*镇*乡，县域面积*km2。
2011年县域总人口**万人，其中城镇人口*万人，城镇化率*%。
城镇化率低于全国水平。
2011年底，全县地区生产总值为*亿元，比上年增长18.8%，其中第一产业增加值9.05亿元、第二产业增加值20.13亿元、第三产业增加值11.40亿元。
人均GDP达到6878元，低于全省的平均水平。
县内主要工业有发电、采煤、炼焦、冶铁、化肥、水泥、酿造、纺织、印刷、陶瓷、造纸、食品加工等行业，其中2011年规模以上工业总产值39.42亿元，地方财政一般性预算收入4.46亿元，农民人均纯收入2658元，城镇居民人均可支配收入10260元。
2011年，全县现有农作物播种面积9.12万公顷，其中粮食播种面积7.21万公顷、油料播种面积1.53万公顷，蔬菜播种面积0.38万公顷；农作物主要有高梁、玉米、棉花、谷子、小麦、薯类、麻类、豆类等，2011年粮食总产量11.4×104t，水果产量12.38×104t，蔬菜产量6.4×104t。
×县资源丰富，已探明的矿产资源有煤、铝等24种，其中煤储面积2570km2，占全县面积的86%，总储量311亿t，在三交矿区富含被称为“国宝”的4#主焦煤。
红枣栽植近百万亩，年产量7500万kg，其中克虎镇在全国首家通过有机枣基地认证。
2.2.5地质情况
桥址区揭露的地层由桥址区地层由第四系全新统冲洪积物第三系保德组的地层构成。
各组的岩性特征及分布状况分述如下：
1）第四系全新统Q4
①卵石土：
杂色。
主要颗粒成份以砂岩、片麻岩、灰岩为主。
粒径不匀，磨圆度一般，呈次圆状，颗粒间中粗砂填充，填充程度较好。
稍密。
稍湿。
地基土承载力基本容许值350KPa，摩阻力标准值80KPa。
2）第三系保德组N2
粉质黏土：
棕红色。
局部呈半胶结状，手掰可断，断面粗糟，土质不均，含有钙质结核，局部结核富集或呈钙质结核层、坚硬。
地基土承载力基本容许值250KPa，摩阻力标准值50KPa。
粉质黏土：
棕红色。
局部呈半胶结状，手掰可断，断面粗糟，土质不均，局部夹砾卵石。
地基土承载力基本容许值300KPa，摩阻力标准值60-70KPa。
2.3现有水利工程及其它设施情况
×沟流域范围内主要的水利工程为×水库和两岸堤防。
*水库位于湫水河东岸×沟中上游，距×县县城25Km，是一座以防洪为主、兼顾灌溉的小型水利枢纽工程，控制流域面积64Km2。
水库于*年3月动工兴建，*年8月竣工蓄水。
枢纽建筑物由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成，最大坝高31m，为均质土坝。
2007年6月，×市水利局组织专家对该水库进行了大坝安全评价，鉴定为三类坝，属于病险水库，2008年底开始除险加固，2010年2月通过竣工验收。
水库除险加固后，总库容620万m3，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，水库设计洪水标准为30年一遇，校核洪水标准300年一遇，洪峰流量分别为386m3/s、651m3/s，最大下泄流量分别为182m3/s、341m3/s。
河道两岸均有堤防，左岸堤防高2.5m左右，右岸堤防高3.0m左右。
河道左侧为农田和房屋，河道右侧为一级公路。
2.3.1桥梁及其它情况
本次新建桥梁上游80m处有一座现有桥梁，为改建旧桥，该桥为板桥，全长27m,共2跨，单跨13m，桥宽8.5m，桥墩高3.4m，桥底板高程1116.90m，路面高程1117.57m。
本次新建桥梁上游100m处有一座现有桥梁，为乡村便道，该桥为浆砌石拱桥，全长19.6m,共6跨，单跨3m，桥宽4.0m，桥墩厚0.4m，直墙高1.3m，矢高0.8m，拱顶高程1116.14m，路面高程1117.15m。
3河道演变
3.1河道历史演变及近期分析
×沟流域内无水文测站，也缺乏河道演变历史资料，只能根据河道特征及现场观察了解定性分析河道可能演变趋势。
该流域内地形复杂，地表支离破碎，沟壑纵横，属典型的黄土丘陵沟壑区，上游水土流失严重。
×水库于1976年动工兴建，1981年竣工蓄水，2009年4月除险加固。
致使河道在水库运行初期，库区发生泥沙淤积，由于受淤积上延的影响，库区上游的淤积程度不断加大，而下泄水流的含沙量减少，个别年份内河道表现为冲刷。
3.2河道演变趋势分析
×沟建有×水库，一方面拦截了上游河道泥沙，另一方面起到缓洪削峰及对径流调节的作用，使各桥址处河道流量大大减小，河槽在平面上相对稳定，主槽摆动相对较小，冲刷和淤积基本平衡。
根据河道历史演变和近期发展状况，预计未来河道变化趋势为：
由于受到本工程进场公路路基的控制，小水时河道在平面上比较稳定，纵向以淤积为主；当发生较大洪水时，河床发生冲刷，河道纵向变形加剧，平面上主槽摆动幅度有限，河道发生大幅平面位移的可能性不大。
4防洪评价计算
4.1防洪标准确定
××线×县段升级改造工程×桥梁全长131m，按照《公路桥涵设计通用规范》的划分标准，该桥为大桥，××线设计为Ⅱ级公路，根据《防洪标准》（GB50201-2014），本项目桥梁的防洪标准为100年一遇洪水。
由于本项目所在河段属农村段，人口小于20万，按照《防洪标准》（GB50201-2014），河道防洪标准为10年～20年，本河道防洪标准选用20年一遇。
4.2设计洪水分析计算
根据各桥址所在位置和流域的水文资料条件，设计洪水的计算如下：
根据暴雨资料推求设计洪水。
桥址处设计洪水按设计断面控制流域的暴雨参数等值线图求出设计频率相应的设计暴雨，由设计暴雨进行产流计算，在根据流域地理参数查出汇流参数，最后推求出设计洪峰流量。
本次采用我省2010年编制的《×省水文计算手册》（以下简称《手册》）进行计算。
各桥址断面上游有较大调蓄能力的水库时，桥址断面设计洪水由于受上游水库调蓄的影响，设计洪水的地区组成采用同频率组成法。
即区间洪水与桥址断面洪水同频率，上游水库为相应洪水，或上游水库洪水与桥址断面洪水同频率，区间为相应洪水，经调洪演算和综合分析，从中选取能满足工程设计要求的，作为设计依据。
4.2.1天然设计洪水计算
天然设计洪水按无资料地区考虑，采用我省2010年12月编制的《×省水文计算手册》（以下简称《手册》）计算。
1）流域参数
流域特征参数包括流域面积、流域主河道长、流域平均坡度等。
流域平均坡度根据以下公式计算：
式中：
J——流域平均坡度，m/km；
Z0,Z1…Zn——自计算断面开始的沿程各计算点高程，m；
L0,L1…Ln——相邻点之间距离，km。
流域参数见表4-1。
流域特征参数表
表4-1
桥址断面
控制面积（km2）
平均纵坡（‰）
河长（km）
×水库
64.0
26.3
11.7
×～设计断面
69.3
26.2
15.1
设计断面
133.3
19.5
22.2
2）设计暴雨
①点暴雨设计
该流域位于水文分区的西区。
查《手册》附图15至附图24，可得点暴雨均值
及Cv值，查《手册》附表Ⅰ-2可得相应频率之Kp值，然后计算流域的设计点暴雨。
流域设计点暴雨计算公式如下：
式中：
—各种历时暴雨均值，mm
—模比系数；
—设计点雨量，mm。
设计点雨量见表4-2。
各种历时暴雨均值和变差系数
表4-2
流域
定点
面积（km2）
10min
60min
6h
24h
3d
均值
Cv
均值
Cv
均值
Cv
均值
Cv
均值
Cv
×水库
1
64.0
12.6
0.55
26
0.51
52.7
0.48
62
0.44
82.6
0.42
×～设计断面
1
69.3
12
0.56
24
0.53
52.7
0.48
60
0.44
80
0.42
设计断面
1
49.3
12
0.56
24
0.53
52.7
0.48
60
0.44
80
0.42
2
84.0
12.6
0.55
26
0.51
52.7
0.48
62
0.44
82.6
0.42
②设计暴雨的时～深关系
设计暴雨的时~深关系，又称为设计暴雨公式，计算式为：
式中：
错误!
未找到引用源。
—设计雨力，即1h设计雨量，mm/h；
t—暴雨历时，h；
λ—经验参数；
—各标准历时设计暴雨，mm。
暴雨公式的三个参数Sp错误!
未找到引用源。
、ns错误!
未找到引用源。
、λ错误!
未找到引用源。
需要根据同频率各标准历时设计雨量
，以残差相对值平方和最小为目标求解，其中Sp错误!
未找到引用源。
的查图误差控制在±5%内；0≤λ≤0.12错误!
未找到引用源。
。
当λ错误!
未找到引用源。
不满足时，适当调整查图的均值和Cv，至λ错误!
未找到引用源。
满足约束为止。
③面暴雨设计
面暴雨计算公式为：
式中：
—标准历时为tb、设计标准为P、流域面积为A的设计面暴雨，mm；
—同频率、等历时设计雨量在流域面积A上的平均值，mm；
—点面折减系数；
A—流域面积，km2；
C，N—经验参数，由《手册》中表6-2直接查用或内插求得。
④主雨历时和主雨雨量
主雨历时的计算公式为：
，
式中符号意义同前。
主雨历时用数值法计算，主雨雨量用下式计算：
式中符号意义同前。
非主雨日的主雨历时和主雨雨量按雨强大于2.5mm/h的标准统计计算。
3）产流设计
本次计算各河流的产流地类见表4-3。
流域产流计算又包括设计洪水净雨深和净雨过程计算两部分。
各控制断面流域产流地类表
表4-3
桥址断面
产流地类（km2）
黄土丘陵沟壑
变质岩灌丛山地
变质岩森林山地
合计
×水库
21.5
19.4
23.1
64.0
×～设计断面
58.2
11.1
69.3
设计断面
79.7
19.4
34.2
133.3
①设计净雨深计算
设计净雨深计算采用双曲正切模型，计算模型如下：
式中，tanh—双曲正切运算符，
tZ—设计暴雨的主雨历时，h；
—设计暴雨的主雨面雨量，mm；
Rp—设计洪水净雨深，mm；
—主雨历时内的流域可能损失，mm。
流域可能损失用下式计算。
式中：
Sr,A—为流域包气带充分风干时的吸收率，反映流域的综合吸水能力，mm/h1/2;
错误!
未找到引用源。
—流域包气带饱和时的导水率，mm/h；
B0,p—设计频率的流域前期土湿标志（流域持水度）。
多种产流地类组成的复合地类流域，吸收率和导水率分别根据各种地类的面积权重按下式加权计算。
式中：
Sr,i—单地类包气带充分风干时的吸收率，mm/h1/2;
Kr,i—单地类包气带饱和时的导水率，mm/h1/2;
ci—某地类面积占流域面积的权重。
②主雨日净雨过程计算
求解产流历时
产流历时tc的计算公式为：
，
式中：
—用双曲正切模型计算的场次洪水的设计净雨深，mm；其他符号意义同前。
计算损失率μ
，
计算时段净雨
错误!
未找到引用源。
，
式中：
错误!
未找到引用源。
—设计时段净雨深，mm；
错误!
未找到引用源。
—计算时段，h；
j—时雨型“模板”中的序位编号；
错误!
未找到引用源。
—为j时段的开始时刻。
其他符号意义同前。
把计算出的时段净雨按序位编号安排在设计时雨型模板中的相应序位位置，即得主雨日的净雨过程。
4）汇流设计
汇流计算采用综合瞬时单位线法和推理公式法分别计算。
各河流所在流域的汇流地类见表4-4。
各控制断面流域汇流地类表
表4-4
桥址断面
汇流地类（km2）
黄土丘陵
灌丛山地
森林山地
合计
×水库
27.6
19.9
16.5
64.0
×～设计断面
58.2
11.1
69.3
设计断面
79.7
19.4
34.2
133.3
（1）综合瞬时单位线法
①计算参数n，计算公式如下：
，
，i=1,2…
式中，A—流域面积，km2；
J—河道比降，‰；
C1，A—复合地类汇流参数；
C1，i—单地类汇流参数；
β1—经验性指数；
αi—某地类的面积权重，以小数计。
②计算
。
计算公式如下：
，i=1,2…
式中，
—
=1mm/h时瞬时单位线的滞时，h；
C2，A—复合地类汇流参数；
C2，i—单地类汇流参数；
α—经验性指数。
③用交点法求解τ历时的平均净雨强
。
步骤是假设一组
，求得一组Qp；计算出m1，由k=m1/n可得一组k；计算得出一组Sn（t）曲线，推算时段汇流曲线un（Δt,t），得一组洪峰流量
。
在普通坐标系中绘制Qp~
曲线与
~
曲线，两条曲线交点的横坐标即τ历时的平均净雨强为
，纵坐标为最大洪峰流量Qp。
用求解出的
计算m1，由k=m1/n计算k，计算Sn（t）曲线，推算时段汇流曲线un（Δt,t），最后推算设计洪水过程线。
所需计算公式如下：
，m=t/k
式中，β2—经验性指数；
Δt—计算时段，h；
Δh—时段净雨深，mm；
A—流域面积，km2；
3.6—单位换算系数；
M—净雨时段数。
洪峰流量计算结果见表4-5。
（2）推理公式法
推理公式法由设计暴雨、推理产流、推理汇流3个子系统构成。
推理汇流计算包括求解洪峰流量Q、流域汇流时间τ及推理洪水过程线。
求解最大洪峰流量可用数值法进行求解，根据以下公式联立方程组求解。
Ht=Hp（t）-μt
式中：
A—流域面积，km2；
L—河长，km；
J—河流纵比降，‰；
m—流域汇流参数。
洪峰流量计算成果见表4-5。
由此计算结果见表4-5.
各控制断面天然洪水洪峰流量成果表
表4-5单位：
m3/s
断面名称
频率
流域模型法
推理公式法
Qm（m3/s）
W24（万m3）
Qm（m3/s）
W24（万m3）
×水库
1%
1%
486
476
983
2%
2%
399
389
816
5%
5%
286
280
596
×～设计断面
1%
1%
787
482
1126
2%
2%
650
391
934
5%
5%
471
276
675
设计断面
1%
1%
879
902
1431
2%
2%
719
735
1173
5%
5%
510
524
827
由上表可以看出流域模型法、推理公式法计算的成果差距比较大，从工程安全角度考虑，本次设计计算采用推理公式成果，洪水过程线见表4-6、表4-7和表4-8，天然洪峰流量成果见表4-9。
设计断面设计洪水过程线表
表4-6单位：
m3/s
P=1%
P=2%
P=5%
时间（h）
流量
时间（h）
流量
时间（h）
流量
9.50
0.00
10.00
2.77
10.00
0.00
10.50
16.60
10.50
0.22
11.00
41.6
11.00
10.3
11.00
0.00
11.50
79.1
11.50
35.8
11.50
0.48
12.00
132
12.00
78.7
12.00
15.1
12.50
421
12.50
335
12.50
192
13.00
1431
13.00
1173
13.00
826
13.50
1152
13.50
983
13.50
673
14.00
873
14.00
736
14.00
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