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湖南省芷江县舞水大桥防洪评价报告目录前言1概述
1.1项目背景
1.2评价依据
1.3技术路线及工作内容2基本情况
2.1建设项目概况
2.2河道基本概况
2.3现有水利工程及其它设施情况
2.4水利规划及实施安排3河道演变
3.1河道历史演变概况
3.2河道近期演变分析
3.3河道演变趋势分析4防洪评价计算
4.1水文分析计算
4.2壅水分析计算
4.3河势影响分析计算5防洪综合评价
5.1工程与现有水利规划的关系及影响分析
5.2工程与现有防洪标准有关技术要求和管理要求的适应性分析
5.3工程对行洪安全的影响分析
5.4工程对河势稳定的影响分析
5.5工程对现有堤防、护岸及其他水利工程设施的影响分析
5.6工程对防汛抢险的影响分析
5.7工程对水质的影响分析
5.8工程对第三人合法水事权益的影响分析6工程影响防洪措施与工程量估算
6.1法律法规依据
6.2防治措施
6.3防治措施的工程量7结论与建议
7.1结论
7.2建议附图附图1沅水流域水系图附图2舞水干流(湖南境内)水利水电工程位置示意图附图3芷江县城舞水大桥地理位置示意图附图4芷江县城市防洪工程总体布置示意图附图5芷江县城舞水大桥河段示意图附图6芷江县城舞水大桥桥位平面图附图7芷江县城舞水大桥桥型布置图附图8芷江县城舞水大桥立面及河道断面示意图附图9芷江水文站河道横断面图附图10龙津桥河道横断面图附图11老渡口河道横断面图附图12七里桥电站坝址下游河道横断面图1概述
1.1项目背景芷江县城舞水大桥位于湖南省芷江县北部、芷江宾馆及县__(一建预制场)处,为连接河东老城区与河西桃花溪、跨越舞水河的桥梁工程,全长
287.5m,桥面宽22m芷江县地处湖南省西部,距交通枢纽城市、湘黔铁路、枝柳铁路、怀渝铁路的交汇点——怀化市仅37km;320国道、湘黔铁路、上瑞高速公路依县城而过,横贯县境东西芷江机场的开通,把芷江同省会城市长沙及广州、深圳等沿海发达城市直接相连随着怀化市“五省周边中心城市”的辐射带动,芷江县“围怀兴芷”、“一个中心目标,加速四个推进,加大四个力度”经济发展战略的实施、省级历史文化名城的申报成功、两年一度的“芷江·国际和平文化节”的成功召开,受降历史文化名城旅游品牌的不断发展提升,芷江城市化进程加快;芷江机场的通航,旅游观光投资的人将络绎不绝,随着经济的加速发展和城市人口短期内快速增长,原有的交通基础设施严重滞后,既不能满足快速增长的城市人口生产、生活、旅游、休闲的要求,也远远跟不上日益优化的政策投资环境的需要,严重阻碍着城市的发展根据县__提出的“打造江南名镇,构建和谐芷江”和“升东扩西”的发展思路,舞水大桥作为县城路网骨架“五纵四横”的主要干道之一,是扩西工程的第一站,它的建成将极大地提高河西城市建设的进程,为芷江镇提质扩容夯实基础,必将推动芷江新一轮经济的腾飞2006年5月,怀化市公路勘察设计芷江县交通局的委托,承担了芷江县城舞水大桥的工程地质勘察和一阶段施工图设计工作,于2006年5月29~30日__人员进场进行野外勘察,并从芷江县水利局、芷江县建设局等机关单位收集有关资料岩土工程勘察人员于2006年6月1日进入勘察现场进行勘察工作,历时41天,于7月10日完成勘察任务外业期间,共完成工程地质钻孔12个,累积进尺365m,取岩样8组,水们2组2006年8月编制完成了《芷江县城舞水大桥工程地质勘察报告》和《芷江县城舞水大桥施工图设计》《中华人民___水法》第四章三十八条规定“在河道管理范围内建设桥梁、码头和其他拦河、跨河、临河建筑物、构筑物,铺设跨河管道、电缆,应当符合国家规定报经的防洪标准和其他有关技术要求,工程建设方案应当依照防洪法的有关规定报经有关水行政主管部门审查同意”《中华人民___防洪法》第三章__七条也有类似规定,并且《中华人民___河道管理条例》第二章十一条规定“修建__水利、防治水害、整治河道各类工程和跨河、穿河、穿堤、临时的桥梁、码头、道路、渡口、管道、缆线等建筑物及设施,建设单位必须按照河道管理权限,将工程建设方案报送河道主管机关审查同意后,方可按照基本建设程序覆行审批手续”受湖南省芷江县水利局委托,我院承担了芷江县城舞水大桥防洪评价工作,本报告对芷江县城舞水大桥设计方案进行洪、水流流态、河势影响分析工作,为交通部门和河道管理单位和水利行政主管部门提供科学可靠的审批依据
1.2评价依据
1.
2.1法律法规和政策依据⑴《中华人民___水法》;⑵《中华人民___防洪法》;⑶《中华人民___河道管理条例》;⑷水利部、国家计委水政
[1992]7号《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》;⑸《湖南省实施中华人民___河道管理条例办法》;⑹《湖南省实施中华人民___水法办法》(2004年5月31日)
1.
2.2防洪评价技术标准依据⑴中华人民___国家标准《防洪标准》(GB50201-94);⑵《水利工程水利计算规范》(SL104-95);⑶《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-93);⑷中华人民___国家标准《水位观测标准》;⑸中华人民___行业标准《河流流通量测验规范》(SL58-93);⑹《水力计算手册》;⑺水利部2004年7月颁布的《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》(试行)(办建管
[2004]109号)
1.
2.3有关规划、设计文件⑴《舞水流域规划报告》
(1998);⑵》《芷江县城防洪工程可行性研究报告》及其批复意见;⑶《湖南省芷江县七里桥水利水电工程防洪评价报告》及其批复意见;⑷《芷江县舞水大桥工程可行性研究报告》及其批复意见;⑸《芷江县舞水大桥工程地质勘察报告》;⑹《芷江县舞水大桥施工图设计》
1.
2.4设计合同2006年8月我院与芷江县水利局签定的《技术服务合同》
1.3技术路线及工作内容本评价报告以芷江县舞水大桥工程可行性研究报告、地质勘察报告和施工图设计、舞水流域规划报告、芷江县城防洪工程可行性研究报告、七里桥水利水电工程防洪评价报告为依据,对舞水大桥建设可能对桥位上下游河段行洪的影响分析,包括壅水分析、对下游河槽及芷江城市防洪工程的影响等主要工作内容包括桥梁建设对河势的影响,对河道行洪的影响,对上下游河床及防洪堤的影响,对芷江城市防洪工程的影响,对芷江水文站的影响等2基本情况
2.1建设项目概况芷江县城现有一条国道320通过,由于历史原因,基本上采取了以线带点的布局,交通网络布局不合理,公路等级较低,路况差,且由于受舞水之阻西部与县城不能形成完整的交通运输网络随着城市规模的日益发展壮大,以及国道、省道交通量的增加,过境车辆与城市交通混杂堵塞严重,制约了交通运输能力和县区经济的发展,同时,随着芷江机场的建设,320国道芷江区域的交通瓶颈更加明显,本项目的实施,将有效地优化区域路网结构和布局,改善区域交通条件,消除国省道芷江县城区的交通瓶颈,保证国产畅通,缓解城区交通压力,有效推动芷江县及邻近县市的经济往来,促进区域经济的发展,对芷江县的城市发展具有十分重要的意义芷江县城舞水大桥桥位平面图见附图
32.2河道基本情况
2.
2.1流域概况沅江沅江是我省四大水系之一,地处湖南西部,有南、北二源南源龙头江发源于贵州云雾山;北源重安江发源于贵州麻江县沅江沿途接纳渠水、舞水、巫水、辰水、溆水、酉水等支流,最后在常德的德山注入洞庭湖省境外__占流域__的
42.7%流域四周有高原山地环绕,由于__和地貌条件的影响,流域南北较长,东西较窄,大体呈西南斜向东北的矩形,干流蜿蜒于高原山地之间,河网发育,支流较多,省内5km以上的支流1491条沅江及其主要支流特征见表
2.
2.1-1沅水流域水系图见附图1舞水舞水是沅江上游的一级支流,舞水流域仅次于湘西、黔东地区,地处北纬26°51′~27°40′、东经107°30′~110°10′之间舞水发源于贵州省瓮安县境内,自西南向东流经瓮安、黄平、施秉、镇远、玉屏,于新晃县进入湖南省境内,经芷江、怀化、鸭嘴岩、中方、牌楼、桐木等城镇,于黔城汇入沅水,全流域__10334km2沅江及其主要支流特征表
2.
2.1-1河流名称发源地河口地点河长(km)流域__(km2)平均比降(‰)沅江贵州省都匀县云雾崇山峻岭鸡冠岭常德市德山1033__
1630.594左岸支流舞水贵州福泉罗柳塘洪江市黔城
444103340.966辰水贵州铜仁梵净山辰溪县小路口
29475601.__武水花垣县老人山泸溪县泸溪
14535742.14酉水湖北宣恩酉源山沅陵县张飞庙
477185301.05深溪张家界市梳垭坪阮陵县深溪口
843983.57珠红溪沅陵县堡子界沅陵县珠溪串口
776252.54洞庭溪慈利县垭上沅陵县洞庭溪
667144.16大伏溪慈利县五里垭桃源县大伏溪
835982.98白洋溪慈利县黄家棚桃源县蒋家嘴
10517190.838右岸支流渠水贵州黎平地转坡洪江市托口镇
28567720.919巫水广西北石坳洪江市洪江区
24442051.81公溪绥宁县张家冲会同县唐冲
644887.35溆水溆浦县架枕田溆浦县大七里桥
14332900.191兰溪沅陵县羊皮帽沅陵县兰溪口
685963.58怡溪桃源县芦茅山桃源县怡溪口
918743.12夷望溪桃源县胡家岭桃源县怡望溪口
947322.01其中湖南境内3992km2,河流全长444km,主干流全长406km,干流平均坡降
0.966‰舞水在镇远以上沿河两侧多系高山峡谷,两岸高山在海拔1000m以上,山坡陡峻,且夹有陡壁悬岩,河槽滩多水急,坡度较陡,此段为舞水上游;镇远至芷江,河道平均坡降为
1.12‰,此段河谷稍宽,坡度较缓,两岸山势渐低,且农田分布,系舞水之中游河段;芷江以下,河道平均坡降为
0.6‰,河谷开阔,河床坡度平缓,沿河两岸是芷怀平原,为舞水下游芷江县城位于舞水中下游
2.
2.2气象芷江县城舞水大桥位于湖南省西部芷江县城,属副热还季风气候区,春夏暴雨多系冷空气活动气流辐合地形抬升的综合作用所造成,常发生局部地区性的暴雨和笼罩__大、持续时间长的暴雨,盛夏因热力对流也常造成阵性暴雨,夏秋季之间偶有台风雨,秋季由于冷空气南下也能造成强烈暴雨根据芷江气象站1961~2004年气象实测资料统计,多年平均气温
16.5℃,极端最高气温
39.1℃(1971年7月27日),极端最低气温-
11.5℃(1977年1月30日),多年平均相对湿度80%,最小相对湿度13%(1966年9月24日),多年平均风速
1.6m/s,最大风速
19.3m/s1986年7月31日,风向WNW汛期(4~9月)最大风速多年平均值
12.8m/s芷江站气象要素各月分布情况见表
2.
2.2-1芷江站气象要素各月分布情况表表
2.
2.2-1气象要素1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全年气温(℃)
4.
86.
310.
516.
421.
124.
527.
327.
023.
117.
512.
27.
116.5降水(mm)
40.
650.
177.
5161.
2206.
1202.
2130.
3115.
566.
5102.
366.
434.
61253.3日照(h)
57.
649.
867.
496.
9127.
9150.
6242.
4236.
5172.
1123.
198.
176.
11498.6芷江水文站多年平均水温
18.2℃,历年最高水温
34.5℃(1964年7月26日),历年最低水温
2.1℃(1977年1月30日)
2.
2.3河段情况
2.
2.4工程地质
2.
2.
4.1区域地质条件
2.
2.
4.2桥址区地质条件
2.
2.5水文地质
2.3现有水利工程及其它设施情况
2.4水利规划及实施安排
2.
4.1水库工程概况
2.
4.2堤防及河道治理工程根据设计布置,芷江县城舞水大桥位于县城河东、河西防洪保护圈内,详见附图3芷江县城舞水大桥地理位置图和附图5河段示意图3河道演变
3.1河道历史演变概况芷江县城舞水大桥位于舞水流域中下游,桥址处于芷江城关上端、芷江县城内,为__河床断面;县城参上河道狭窄,为“U”型河谷从近期河道情况来看,县城以上河段变化主要在1994~2000年,由于蟒塘溪电站修建,现两岸均为公路边坡,以岩土混合边坡为主,植被较为茂盛,边坡基本稳定芷江县城舞水大桥位于芷江水文站以下
1.75km处总体来看,桥址上下游河段除县城区河床变化相对大外,其余河段变化较小,桥址上下游及库区两岸河床相对较为稳定
3.2河道近期演变分析
3.3河道演变趋势分析4防洪评价计算
4.1水文分析计算
4.
1.1水文测站情况舞水流域自1940年起,先后设有旧州、皂角屯、大菜园、镇远、车边、玉屏、茅坪、禾滩、新晃、芷江、怀化、黄潭桥十二个水文水位站其中新晃、芷江两站观测年限长,自1940年起就有断续的水位流量资料流域境内设雨量站共25处,最早设置是芷江站,时间为1935年7月,其它大多为50~60年代设置,一直观测至今下面仅介绍与本工程有关的芷江水文站的水文测验和资料整编情况
4.
1.2洪水
4.
1.
2.1暴雨洪水特性舞水属副热带季风气候区,流域洪水主要是由暴雨形成,具有山区性河流陡涨陡落的特点,大暴雨洪水的主要天气系统高空是低涡沿切变线转移,地面呈冷锋或静止锋舞水流域4~9月份为汛期,根据芷江水文站1951~2004年实测资料分析洪水一般发生在4~9月,以5~7月出现机会最多,统计其年最大洪水各月发生机率见表
4.
1.2-1芷江站年最大洪水各月发生机率统计表表
4.
1.2-1月份345678910合计出现次数1113181251253出现机率(%)
1.
91.
924.
53422.
69.
41.
93.8100从表中可见,洪水主要发生在5~7月,出现机率为
81.1%,其中6月份最多为34%,与暴雨发生机率不上现,个别年份最大洪水发生在3月或10月分析芷江站54年资料知芷江站洪水单峰多于复峰,一次洪水过程为2~5天
4.
1.
2.2历史洪水计算芷江站汇编成果是借用_____实测水位~流量关系曲线采用Q~法和Z~A,Z~V关系法进行高水延长,推求各历史洪水年份的洪峰流量,成果见表
4.
1.2-2芷江站历史洪水成果表表
4.
1.2-2年份水位(冻结)流量(m3/s)可靠程度1864///
1924251.706570较可靠
1934251.496260较可靠
4.
1.
2.3设计洪水计算芷江站流量实测系列为1940~
1948、1951~2004年,其中1940~1948年系解放前伪水文总站观测,因受战争__环境的影响,其测验精度及资料的可靠性有一定的问题因此,本次频率分析没有采用1940~1948年资料;参照以往对于实测洪水系列长短不同分析成果,本次采用实测系列为1951~2004年采用
1924、
1934、1951~2004年洪峰系列,将
1995、
1996、2004年抽出作特大处理经验频率按式计算式中M——历史洪水序号N——历史洪水重现期(取N=81年)PM——序号为M的历史洪水频率实测系列经验频率按式计算式中m——实测系列序号n——实测洪水系列长度(取n=54年)Pm——实测系列序号为m的经验频率另外,我院在芷江城市洪水文计算中,对芷江水文站设计洪水进行计算,采用1924年、1934年、1951~1998年洪峰系列,将
1995、1996年抽出作特大值处理,其成果与本次相差不大,成果见表
4.
1.2-3芷江水文站天然设计洪水成果表表
4.
1.2-3单位Qm-m3/sW-亿m3计算时间项目统计参数频率(%)均值CVCS/CV
0.
10.
20.
5123.335102050本次Qm
27700.
543.5113501040090908070707063305750473037102340W
241.
8860.
593.
08.
247.
436.
485.
765.
054.
514.
093.
362.
611.58W
723.
7760.
573.
015.
6614.
3712.
5511.
199.
858.
838.
026.
625.
193.19芷江城市防洪Qm
26900.
563.5115001050091308090706063005700465036202240W
241.__
30.
603.
08.
307.
586.
615.
875.
134.
584.
143.
392.
621.58W
723.
7980.
573.
015.
714.
412.
611.
390918.
888.
076.
665.
223.21从表中可见两次成果相差较小,为保持成果的一致性,本次仍采用芷江城市防洪成果作为本次芷江站天然设计洪水成果设计洪水过程线以芷江水文站1955年实测最大洪水过程作为典型,按上表设计洪水成果,用峰量同频率控制缩放推求
4.
1.
2.4各阶段设计成果比较长勘院早在1965年进行罗家寨初设时,就对舞水干流有关测站设计洪水进行了全面分析,省水电设计院1970年蟒塘溪初设、1990年蟒塘溪可行性研究、1992年蟒塘溪初设、1999年省水电设计院长江流域规划,以上各阶段均作了芷江水文站设计洪水,特别是1992年蟒塘溪初设阶段对芷江水文站设计洪水作了较详细的论证用多种方法进行了比较计算,各阶段成果见表
4.
1.2-4芷江水文站各设计阶段成果比较表表
4.
1.2-4计算阶段项目统计参数各频率设计值实测系列均值CVCS/CVP=
0.1%P=
0.2%P=1%P=2%本次采用成果(芷江县城防洪可研)Qm
26900.
563.51150010500809070601951~2001W
241.__
30.
603.
08.
307.
575.
865.12W
723.
7980.
573.
015.
714.
411.
39.__省水电设计院2001年杨公庙特大桥行洪评价Qm
26900.
563.51150010600809070601951~1998省水电设计院1999年“长流规”Qm
26900.
563.51150010600809070601951~1998省水电设计院1992年蟒塘溪初设Qm
25000.
543.5107009780753065501951~1991W
241.
770.
523.
06.
926.
375.
034.44W
723.
560.
563.
013.
412.
39.
798.69省水电设计院1990年蟒塘溪可研Qm
25000.
563.5107009780753065501951~19981970年蟒塘溪初设Qm
27800.
563.51190010900836072801951~19701965年原长勘院罗家寨初设Qm
27500.
582.21220011100823074001940~19481951~1964从表
4.
1.2-4成果看,本次采用成果比
1990、1992年蟒塘溪可研及初设成果大,尤其W
24、W72小时洪量,主要是实测系列增长了1992~2001年资料,而这10年中的
1995、1996年连续出现了芷江站建站以来的特大洪水,其中1995年出现与1924年相当的特大洪水,并使原排位第二的1934年洪水移位至第三位故设计洪水明显增大,这种增大是合理的,也是必然的1970年省水电设计院作蟒塘溪初设采用系列为1951~1970年共20年系列,因资料系列太短,致使历史洪水重现期偏小,历史洪水点据在频率曲线上偏右,从而使定线成果偏大,趋合理定位,适线成果必然要偏小直至合理故1970年成果是肯定偏大的由此可见本次采用成果因实测系列较长(51年),且加入了
1995、1996年特大洪水,适线成果更为合理
4.
1.
2.5桥位设计洪水位因舞水大桥处于七里桥水电站的库区,其各频率洪水位由电站回水控制,根据《芷江县七里桥水利水电工程防洪评价报告》,七里桥水电站的回水成果见表
4.
1.2-5,在此回水成果中,已经考虑下游龙津风雨桥、G209国道桥梁和高速公路桥梁的阻水影响,本次不再作影响分析舞水大桥各频率洪水位按回水成果中芷江宾馆处洪水位取用七里桥电站库区回水成果表表
4.
1.2-5地名累距深泓点P=50%P=20%P=10%P=5%P=2%P=1%天然建库天然建库天然建库天然建库天然建库天然建库CS1下坝址
0236.
29241.
22244.
00242.
82244.
00243.
92244.
08244.
80245.
00246.
09246.
33247.
13247.41CS2上坝址
190235.
05241.
38244.
04242.
95244.
10244.
04244.
22244.
91245.
12246.
18246.
42247.
13247.41CS3蒋家垄
760235.
66241.
85244.
19243.
38244.
40244.
44244.
64245.
30245.
53246.
53246.
76247.
48247.74CS4粮食仓库
1160234.
38242.
17244.
30243.
68244.
62244.
74244.
95245.
60245.
84246.
83247.
06247.
77248.00CS5毛家垄
1730235.
59242.
51244.
46244.
02244.
99245.
15245.
40245.
96246.
22247.
14247.
38248.
07248.29CS6向家台
2260237.
12242.
85244.
63244.
34245.
34245.
51245.
81246.
28246.
57247.
44247.
69248.
33248.55CS7下菜园
2820237.
33243.
33244.
85244.
76245.
66245.
87246.
17246.
62246.
91247.
83248.
07248.
68248.88CS8龙津风雨桥
3570237.
01243.
95245.
14245.
34246.
06246.
39246.
63247.
11247.
34248.
32248.
51249.
25249.38CS9芷江宾(舞水大桥)422023____
244.
41245.
39245.
80246.
39246.
81247.
00247.
56247.
74248.
72248.
86249.
68249.75CS10郭家祠堂
4950239.
72245.
00245.
76246.
36246.
85247.
32247.
48248.
05248.
22249.
13249.
25250.
03250.10CS11民族中学
5390239.
36245.
40246.
00246.
73247.
16247.
66247.
79248.
35248.
50249.
37249.
49250.
24250.31CS12铁路大桥
5710240.
55245.
72246.
22247.
03247.
40247.
93248.
05248.
60248.
74249.
64249.
74250.
47250.53CS13水文站
5970238.
84245.
94246.
39247.
26247.
60248.
15248.
26248.
84248.
98249.
90249.
99250.
70250.76CS14自来水厂
6520236.
85246.
26246.
65247.
61247.
91248.
51248.
61249.
26249.
366250.
35250.
44251.
19251.24CS15桃花溪林场
6870236.
70246.
47246.
82247.
83248.
10248.
74248.
84249.
51249.
63250.
63250.
71251.
49251.54CS16窑湾塘
7290232.
72246.
58246.
91247.
95248.
21248.
88248.
97249.
65249.
77250.
79250.
87251.
68251.72CS17围子边
7560237.
44246.
64246.
97248.
03248.
28248.
97249.
06249.
75249.
87250.
90250.
98251.
80251.85CS18县苗圃园
8050239.
60246.
97247.
26248.
37248.
60249.
34249.
42250.
12250.
23251.
27251.
34252.
21252.25CS19会龙桥
8470238.
87247.
36247.
60248.
76248.
95246.
69249.
76250.
46250.
55251.
99251.
65252.
52252.56CS20沙田冲__
50240.
72247.
72247.
8324914249.
30250.
08250.
13250.
83250.
91251.
93251.
98252.
85252.88CS21坡背
9600241.
37248.
24248.
39249.
64249.
76250.
59250.
63251.
34251.
40252..
43252..
47253.
37253.40CS22蟒塘溪大坝下
10040235.
50248.
53248.
64249.
93245.
03250.
88250.
91251.
65251.
69252.
75252.
78253.
72253.
734.2壅水分析计算
4.
2.1工程阻水要素分析芷江县城舞水大桥处河道有不同程度大小的滩地、台地,滩地或种植树木或为农田菜地、预制场,大洪水时有不同程度的漫滩左岸有一预制场,宽18m,高程约为
244.5m,二年一遇洪水(
245.39m)即已漫滩;右岸台地高程约为248m,__年一遇洪水(
247.74m)不漫滩,五十年一遇洪水(
248.86m)漫滩严重根据怀化市公路勘察设计院提供的桥型布置图、桥位平面图、实测断面图,并结合实地勘察及断面上下游地形情况,确定建桥前后实际过水__及水面宽,成果见表
4.
2.1-1舞水大桥桥墩阻不要素表表
4.
2.1-1水位(m)现状桥墩阻水__(m2)桥墩阻水宽度(m)建桥后河道__m2桥墩占有__比例%桥墩占有宽度比例%__m2河宽m
245.
39139526358.
39.
61336.
74.
183.
65246.
391695264.
267.
99.
61591.
14.
093.
63247.
001821265.
173.
89.
61747.
24.
053.
62247.
742018266.
180.
99.
61937.
14.
013.
61248.
862319270.
592.
79.
62226.
34.
003.
55249.
752441274.
1101.
39.
62339.
14.
153.
504.
2.2各断面水位壅高计算阻水建筑物的水位壅高计算公式都源于水力学的能量守恒原理,但由于各种建筑的特性和河道洒床水文水力特性的差异,在计算水位壅高值时,不同的科研单位及学者对原计算式采取了不同的技术处理其目的是推算工程阻水引起的水位壅高变化和壅水长度,目前采用的方法主要有水面曲线法和经验公式法本次采用水面曲线法和两种经验公式法(湖南省常用经验公式)推求桥墩的阻水影响
4.
2.
2.1水面曲线法天然河道兴建阻水建筑物后,除引起行洪断面__的减小外,还会由于阻水建筑物造成水流边界形状的突然改变,使边界层发生离体并产生漩涡,消耗机械能,其水面曲线基本方程为式中Z上、Z下——上、下断面水位V上、V下——上、下断面流速(m/s)Q——河段流量(m/s)Δs——上、下断面间距(m)α——动能校正系数取α=
1.1——河段平均流量模数,取ζ——河段平均局部水头损失系数g——重力加速度另n——河段糙率A——过水__(m2)R——水力半径(m)——工程阻水造成的局部水头损失工程阻水造成的局部水头损失,根据经验公式估算,用汉德逊(F.M.Henderson)公式式中ζ——与桥墩形状有关的系数,因本桥址是圆端墩,取ζ=
0.
184.
2.
2.2经验公式
(1)用公式一计算式中α——动能校正系数,取α=
1.1ε——过水断面收缩系数,取ε=
0.90B——无桥墩时水面宽V——建桥前断面平均流速H——建桥前断面平均水深ΔZ——最大壅水高度Σb——建桥后过水断面总宽
(2)用公式二计算(铁科院曹瑞章公式)式中Vm——桥下平均流速Vm=Qp/AjQp——设计流量Aj——桥下净过水__——天然状态下平均流速Qom——天然状态下通过的设计流量Aom——桥下过水__k——壅水系数g——重力加速度上述3种方法的计算成果见表
4.
2.2-1各方法计算桥墩阻水壅高值比较表表
4.
2.2-1频率(%)水位(m)各方法计算的壅高值公式一公式二水面曲线法
50245.
390.
0510.
0730.
04520246.
390.
0870.
1210.
08210247.
000.
1160.
1620.
1055247.
740.
1500.
1970.
1302248.
860.
1720.
2280.
1611249.
750.
2210.
2770.192从计算成果来看,以上几种方法中以水面曲线法计算值最小,以公式二成果最大水面曲线法的计算值与经验系数的取值有较大关系,系数的取值对成果影响较大,且全断面平均流速代表性不强,其计算值往往偏小;但公式一主要考虑了建桥前后过水断面宽度变化,而没有考虑建桥后对天然河道过水断面减少的影响,有一定的局限性;公式二为桥梁壅水计算公式,考虑了建桥后对天然河道过水__变化影响,并考虑了建桥后断面流速增加对河床的冲刷影响,其考虑因素较公式一相对全面;因此,本河段桥梁阻水壅高值采用公式二的计算成果
4.
2.3壅水范围
4.
2.
3.1壅水长度计算壅水长度公式为式中L——桥前壅水长度(m)ΔZ——桥前最大壅水高度(m)S——水面比降各河段属山区性河流,因县城河段位于七里桥水电站的库区,故本河段洪水期水面坡降与电站回水线坡降一致,查七里桥水电站回水成果可知,本河段洪水时水面坡降在
0.505~
0.664‰之间,因而计算的壅水长度较小,成果见表
4.
2.3-1桥位壅水长度计算表表
4.
2.3-1频率(%)天然水位m壅高值m水面坡降(‰)壅水长度m
50245.
390.
0730.
50528720246.
390.
1210.
62638110247.
000.
1620.
6644905247.
740.
1970.
6546062248.
860.
2280.
5757871249.
750.
2770.
53710244.
2.4壅高水面线计算壅高水面线计算公式为式中S——天然(回水)水面坡降ΔZ——最大壅水高度(m)X——距桥位里程(m)Y——相应里程的壅高值(m)建桥后壅高水面线成果见表
4.
2.4-1大桥壅高水面线成果表表
4.
2.4-1距桥位里程(m)P=50%P=20%P=10%P=5%P=2%P=1%现状水位(m)壅高水位m现状水位(m)壅高水位m现状水位(m)壅高水位m现状水位(m)壅高水位m现状水位(m)壅高水位m现状水位(m)壅高水位m0(桥址)
245.
39245.
46246.
39246.
51247.
00247.
16247.
74247.
94248.
86249.
09249.
75250.
03100245.
44245.
53246.
45246.
54247.
07247.
19247.
81247.
97248.
92249.
12249.
80250.
06200245.
49245.
50246.
52246.
57247.
13247.
23247.
87248.
01248.
98249.
15249.
85250.
08300245.
54245.
54246.
58246.
60247.
20247.
26247.
94248.
04249.
03249.
18249.
90250.
11400245.
59245.
59246.
64246.
64247.
26247.
29248.
00248.
07249.
09249.
21249.
95250.
14500245.
64245.
64246.
71246.
71247.
33247.
33248.
07248.
10249.
15249.
23250.
00250.
16600245.
69245.
69246.
77246.
77247.
39247.
39248.
13248.
13249.
21249.
26250.
05250.
19700245.
74245.
74246.
83246.
83247.
46247.
46248.
20248.
20249.
26249.
29250.
10250.
22800245.
79245.
79246.
90246.
90247.
53247.
53248.
26248.
26249.
32249.
32250.
15250.
24900245.
84245.
84246.
96246.
96247.
59247.
59248.
32248.
32249.
38249.
38250.
20250.
271000245.__
245.__
247.
02247.
02247.
66247.
66248.
39248.
39249.
44249.
44250.
25250.
301100245.
95245.
95247.
11247.
11247.
74247.
74248.
46248.
46249.
49249.
49250.
30250.
334.3河势影响分析计算舞水经上游册区性河流演变为一般山丘性河流,水流坡降减小,流速变缓,河道展宽,尤其是舞水自贵州进入湖南后,河谷开阔,坡度平缓舞水大桥位于舞水流域中下游芷江县城内、七里桥水电站库区桥位处河道较开阔,水流自西向东流,河段较顺直,河床断面较平整,河道断面主河槽宽约为260m河床为砂卵石,局部基岩出露,两岸为台地河床高程约为
237.92~
244.69m,左岸滩地高程约为
244.5m,右岸高程较高,约为248m工程修建后,由于桥墩的布置占了河道泄洪断面,减少了过水__,使得桥址下游流速有所增大,流速变幅为
4.35%~
6.78%(详见表
5.
4.2-1)桥址处河床为砂卵石层,层厚0~10m,平均厚度为4m,其成份以砾石、卵石及漂石为主,另有少量的粘土、砂层,地质条件良好,洪水对下游河床的冲刷影响不大总之,由于桥墩阻水对河势的影响主要体现在局部河段,其影响范围有限,对整个河段河势的影响并不大5防洪综合评价
5.1工程与现有水利规划的关系及影响分析芷江县城舞水大桥位于舞水中下游河段,上距蟒塘溪电站(已建)
5.82km,下距七里桥水电站(在建)
4.22km根据工程壅水的影响范围大小,因本桥梁处于七里桥电站的库区,同时其壅水长度最长为
1.024km,故其建设对上游的蟒塘溪电站发电没有影响
5.2工程与现有防洪标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析根据《公路工程技术规范》、《公路桥位勘测设计规范》,舞水大桥设计防洪标准为100年一遇,符合规范要求
5.3工程对行洪安全的影响分析芷江县城舞水大桥修建后,桥址断面过水__发生变化,在发生2年一遇至100年一遇洪水时,大桥侵占断面过水__分别为
58.3~
101.3m2,占断面过水__的4~
4.18%由于桥墩阻水,河道过流断面减少,在原设计水位下,过流量减少,断面过流能力有不同程度的降低,影响程度见表
5.3-1建桥后桥址断面过水能力分析表
5.3-1洪水频率(%)天然水位(m)天然设计流量(m3/s)建桥后天然水位可通过流量(m3/s)减少过水流量(m3/s)减少过水能力(%)
50245.
3923402300401.
7120246.
3936203550701.
9310247.
00465045501002.
155247.
74570055801202.
112248.
86706069101502.
131249.
75807079001702.11由表
5.3-1可知,断面过水流量的减幅为
1.71~
2.15%建桥后水位壅高,对河道行洪、河道两岸及滩__生一定影响,因此需采取一定的补救措施来消除或减弱桥墩阻水河道行洪的影响
5.4工程对河势稳定的影响分析
5.
4.1对水流流态及中泓的影响
5.
4.2对水流流速及河道冲淤的影响由于工程兴建后,桥墩侵占河道过水__形成阻水,抬高上游水位,致使上流流速变缓,桥址下游流速较建桥前有不同程度的增加,见表
5.
4.2-1建桥后桥址断面流速变化表表
5.
4.2-1洪水频率%天然水位(m)天然设计流量(m3/s)现状流速(m/s)建桥后流速(m/s)变化幅度(%)
50245.
3923401.
6771.
754.
3520246.
3936202.
1822.
336.
7810247.
0046502.
5542.
716.
115247.
7457002.
8252.
975.
132248.
8670603.
0443.
184.
471249.
7580703.
3063.
454.36工程实施后,水位的壅高使得上游河段流速减少,下游河段流速迅速增大,桥墩壅水高为
0.073~
0.277m,壅水长度为287~1024m由于壅水,桥址上游河段流速将减缓,一定程度上将回忆泥沙的淤积,但上游有已建的蟒塘溪电站大坝,起到了较好的拦砂作用,两岸虽有残坡积分布,但植被较好,水土流失甚微,固体迳流来源少,故本桥梁的兴建对淤各无多大影响下游河段由于过流断面的束窄,水流坡降变陡,流速加快,流速分布较以前紊乱、集中、容易对下游河床、河段产生一定冲刷,桥墩下游局部地区可能会形成冲刷坑桥址处河床为砂卵石层,层厚0~10m,平均厚度为4m,其成份以砾石、卵石及漂石为主,另有少量的粘土、砂层,地质条件良好,桥梁对水流输沙平衡的破坏主要体现在局部河段,其影响范围有限,故洪水对下游河床的冲刷影响不大总体来看,本工程对整个河段的河势不会有大的影响
5.5工程对现有堤防、护岸及其他水利工程设施的影响分析
5.6工程对防汛抢险的影响分析
5.7工程对水质听影响分析
5.8工程对第三人合法水事权益的影响分析6工程影响防治措施与工程量估算
6.1法律法规依据根据中华人民___《水法》、《防汛法》、《河道管理条例》,水利部、国家计委水政
[1992]7号《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》,湖南省实施《中华人民___河道管理条例》办法等,凡在河道管理范围内新建、扩建、改建的建设项目,对防洪有影响的均应采取补救措施
6.2防治措施工程的兴建将使桥址上游一定范围内不同程度地抬高水位,而桥址附近则因流速的变化而产生局部冲刷,对河段的防洪将产生一定的不利影响,因此,须采取相应的防治措施,以消除建桥给当地人民群众的财产和正常生活带来的不利影响本次采取的防治措施主要有如下两种一是对桥址上下游一定范围内进行护砌;二是采取一定的补偿措施⑴芷江县城市防洪工程桥梁的建设应与县城防洪工程的修建作好衔接,根据桥梁壅水高度的分析计算,桥梁的建设将对芷江城市防洪工程606m长的堤防产生
0.197~0m的壅高(20年一遇洪水),需要进行必要的补偿⑵建桥后,桥址下游河道因流速增大而对下游河道两岸的冲刷影响加剧,桥址上游因壅水流速减缓,河水对上游河岸的浸蚀作用较以前增大,故需对桥址上游50m、下游200m进行护砌,其工作可以与城市防洪工程相结合考虑⑶根据怀化市公路勘察设计院提供的资料,舞水大桥的施工围堰为布置在每孔桩基周围的圆形钢板围堰,占用河道__较少,对河道的行洪影响较小同时,根据桩基的施工工艺情况,施工过程中基本上没有弃渣产生施工中产生的弃土弃渣主要来源于大桥两岸的开挖,应将弃土弃渣统一堆到固定的弃渣场,并作好弃渣场的水土保持工作施工结束后,应对施工中产生的施工杂物及废弃物进行__清理,不能留在河道中,以免影响河道的行洪安全
6.3防治措施的工程量对于舞水大桥的建设将对芷江城市防洪工程606m堤防产生
0.197~0m的壅高(20年一遇洪水),估计增__程量为挖方170m3,填方1210m3,浆砌石105m3,草坡护坡385m2,占地1亩,估计增加投资为12万元因桥址上下游的护砌与城市防洪工程相结合考虑,其补偿建议与当地有关部门协商解决上述工程量为估算成果,需由有资质的设计部门进行专项设计确定7结论与建议
7.1结论⑴芷江县城舞水大桥所在河段标准采用近期20年一遇、远景50年一遇,桥梁设计洪水标准采用100年一遇,符合《中华人民___防洪标准》和《芷江县城市防洪规划》⑵经分析,在城市近期防洪标准(20年一遇洪水)下,桥址水位壅高
0.197m,影响长度为606m;在城市远景防洪标准(50年一遇洪水)下,桥址水位壅高
0.228m,影响长度为787m⑶桥梁的建成,对河势的影响主要体现在对局部河段的冲刷,其影响范围有限,对整个河段河势的影响不大为防止桥梁建成后对河床、堤岸的局部冲刷,需采取护岸措施,对桥址上游50m、下游200m进行护砌,其工作可以城市防洪工程相结合考虑,其补偿建议与当地有关部门协商解决⑷对于舞水大桥的建设将对芷江城市防洪工程606m堤防产生
0.197~0m的壅高(20年一遇洪水),估计增加投资为12万元⑸根据芷江县城的城市规划,舞水大桥左右岸均有公路用于防汛抢险,桥梁与公路相接,对防汛抢险无影响施工期来回的车辆可能会对防汛抢险的畅通产生短暂的影响⑹施工期对水质有一定的影响,但其影响随着工程的建成而自然消失⑺不会对上游的蟒螂溪电站、芷江自来水厂和芷江水文站产生影响
7.2建议⑴建议设计单位对舞水大桥100年一遇设计洪水位和桥下净空进一步复核论证⑵根据《湖南省水法实施办法》的有关规定,防治措施所需经费就纳入建设工程预算⑶工程建设应按水土保持的要求,处理好施工弃碴、施工杂物及废弃物,以利行洪畅通,决不能将弃碴等倾倒在河道中,形成行洪障碍⑷补救措施的实施方案沿须由具有设计资质的水利水电设计单位专项设计,工程实施需由水利部门监督执行⑸加强工程运行维护管理。