跨渭河大桥工程防洪评价分析方法研究——以西法城际铁路眉县跨渭河特大桥工程为例

摘要

随着经济社会的快速发展，中国近年新增许多跨河桥梁。由于桥墩之间河道狭窄，原有河道的地形特征发生了变化，河道泄洪受到了影响。国家有关法律法规规定，河道管理范围内可能影响人民生命财产安全的有关建设项目，以及其他涉及河道的重要建设项目，必须执行防洪影响评价。防洪影响评估主要包括两个方面：建设项目本身的评估以及对河流整体防洪的可能性影响。防洪评价主要包括建筑物的阻挡和回水情况的计算以及对泄洪、堤防、通航、涉河工程、河道冲刷、施工后的河道稳定性以及洪水对建筑物本身的安全性影响。 近年来，陕西省修建了多座跨渭河大桥，由于渭河中游河道宽浅主槽窄深，河床地形复杂，防汛形势严峻，需要对拟建及已建桥梁工程进行防洪评价分析，保证渭河行洪安全。本文通过拟建的西法城际铁路眉县跨渭河特大桥工程防洪评价为实例，进行了如下研究： （1）通过资料插补延长与还原计算，完善了魏家堡水文站洪水资料，并进行三性分析；以实测流量资料推求4个频率洪水洪峰流量；分别以西宝客专大桥桥位断面和滨河新区大桥桥位断面为起始断面实测8个断面，采用能量守恒方程计算全断面洪水位；对物理模型试验、数值模拟和经验简化公式法分别进行了探讨分析，并对4种常用经验公式进行论证比选，确定采用《铁路工程水文勘测设计规范》和《公路工程水文勘测设计规范》推荐公式进行壅水计算；选用“64-2简化式”和“64-1修正式”计算一般冲刷，选用铁路公路规范推荐公式分别计算局部冲刷，并将主槽与滩地冲刷深度进行分析，求得最终结果。 （2）针对区域新建、拟建桥梁多，防洪评价内容混乱，分析方法各异的问题，总结了防洪影响评价过程中关于从水文、气象资料分析，河流的历史和近期演变，洪水频率、设计水位、设计流量、桥前壅水、一般与局部冲刷等计算与分析方法，对工程布设、水利交通规划进行了分析，并全面评价了防洪标准，河道洪水演进，河道稳定性，堤防和水利工程影响，防洪和突发事件影响，环境影响，第三方合法权益，桥梁安全等方面内容。 （3）运用计算流体动力学软件Flow-3D对修建该桥梁后发生校核洪水时河道及桥墩周围的流场分布进行了数值模拟，探索其在实际工程应用中的可行性。模拟所得壅水高度1.03m大于公式计算0.29m；冲刷深度、桥下流速与公式计算结果较为接近，可为后续工程施工提供参考。 （4）由于拟建大桥在河道内布设9个桥墩，桥墩位置具有不可移动性，1号、9号桥墩分别距左右岸堤防迎水面坡脚4.6m、4.08m，考虑基坑开挖时可能破坏堤防稳定性，建议适当采取刚性加固措施，保护堤防安全。施工排水及桥面排水应避开堤防范围。

目录

声明

第一章 概述

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 防洪影响评价相关法律法规应用现状

1.2.2 防洪评价方法研究及应用现状

1.2.3 计算机技术在防洪评价中的应用现状

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 技术路线

2.1 工程基本情况

2.2 河道基本情况

2.2.1 项目所在区域概况

2.2.2 河流情况

2.3 气象条件

2.4 水文条件

（1）径流、泥沙

（2）暴雨、洪水

2.5 地形地貌、桥址工程地质

（1）地形地貌

（2）桥址处工程地质概况

2.6 河道演变

2.6.1 河道历史演变

2.6.2 河道近期演变分析

2.7.1 现有水利工程

2.7.2 水文站网

2.7.3 跨河建筑

2.8 水利规划及实施安排

2.9.1 法律法规及技术规范

2.9.2 其他文献资料

第三章 防洪评价计算

3.1.1 基本资料

3.1.2 水文资料三性分析

3.1.3 洪水频率计算

3.2 设计洪水位计算

3.2.1 采用能量方程推求设计洪水位

3.3 桥梁壅水分析

3.3.1 建桥后桥位断面水利因子变化

3.3.2 桥梁壅水计算

3.4 梁底高程复核

3.5 冲刷计算

3.5.1 一般冲刷

3.5.2 局部冲刷

3.5.3冲刷计算成果

第四章 数值模拟

4.1 模型介绍

4.1.1 网格划分

4.1.2 边界条件

4.1.3 初始条件

4.2.1 流速和切应力

4.2.2 壅水

4.2.3 水深与冲刷

4.3 小结

第五章 防洪综合评价分析

5.1 大桥建设与有关规划的关系及影响分析

5.2 项目建设对现有防洪标准、技术要求的影响分析

5.3 项目建设对河道行洪的影响分析

5.4 项目建设对河势稳定的影响分析

5.5 项目建设对河道堤防、护岸及其它水利工程设施的影响分析

5.6 项目建设对防汛抢险的影响分析

5.7 大桥建设对魏家堡水文站的影响分析

5.8 大桥施工期对河道行洪及周边环境的影响分析

5.9 项目建设对第三人合法水事权益的影响分析

5.10 洪水对建设项目的影响分析

（4）综合评价结论

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介