（陕西黄河生态工程有限公司,陕西 西安 710021）
跨河桥梁施工是以河道行洪断面为基础的,是重要的渡河建筑物[1]。建设施工时河道行洪断面缩短,这使得河道安全正常运行存在风险[2-3]。因此,需要对其进行防洪影响评价,减轻对现有水利工程、河道行洪等的不良影响,这也是河道管理重要内容之一[4-5]。本文针对跨河桥梁对河道防洪的影响进行评价分析。
拟建麟游至法门寺高速公路,由绛法高速公路向北延伸至麟游县城,是南北向的银昆高速（G85）和福银高速（G70）的加密和完善,全长46.185 km,沿线跨河桥梁35 座,选取具有代表性的三座大桥进行分析计算：九成宫特大桥位于县北河；漆水河大桥位于漆水河；西叉沟大桥位于美阳河。
县北河（澄水河）：是麟游县境内漆水河左岸一级支流。发源于页岭南麓的麟游县招贤镇阁头寺村杨家沟,在九成宫镇以东城关村汇入杜水河。流域面积161 km2,干流长22.9 km,河道平均比降12.7‰,平均最大流量为每秒16.8 m3/s,含沙量少,河水清澈。
漆水河：是渭河左岸一级支流,位于宝鸡和咸阳交界。发源于宝鸡市麟游县招贤镇西北永丰村硬里沟,干流全长152 km,流域面积3824 km2,河道平均比降4.7‰。多年平均径流量2.07 亿m3,年平均流量6.56 m3/s。
美阳河：是扶风县韦水河左岸一级支流。发源于扶风县北部乔山石槽涧。干流长36 km,流域面积230.4 km2,河道平均比降11.6‰。年总径流量1213.7 万m3。
本研究评价桥梁涉及的河流均属无水文资料河段。因此,本次评价采用的设计洪水计算方法主要是《宝鸡市水文手册》和《陕西省暴雨洪水图集》拟采用“地区经验公式法”“由暴雨资料推求设计洪水法”和“面积水文比拟法”。沿线各桥梁流域特征值,见表1。
表1 沿线各桥梁流域特征统计
2.1.1地区经验公式法
根据《宝鸡市水文实用手册》（1988年2月）经验公式和项目所处位置,查得经验公式为：
式中：Qp为设计频率为P的洪峰流量,m3/s；F为设计流域面积,km2；J为主河道平均比降,‰；H6p为设计频率为6小时的暴雨量,mm。
根据《宝鸡市水文实用手册》中分区确定各参数以及计算结果分别为：九成宫特大桥洪峰流量为589 m3/s、漆水河大桥洪峰流量为737 m3/s、西叉沟大桥洪峰流量为111 m3/s。
2.1.2 设计暴雨推求设计洪水
（1）设计暴雨计算
根据《陕西省中小流域暴雨洪水图集》《宝鸡市水文手册》以及桥位断面以上的流域及河道特征计算设计暴雨,计算时段采用1 h,取Cs=3.5Cv,按照公式（2）计算,12 h的设计点暴雨按照公式（3）、（4）计算。点面系数a的计算公式和面雨量计算公式分别为式（5）和式（6）计算。
式中：为点面系数；a、b为参数；F为流域面积,km2。
式中：γ为流域修正系数,计算方法为γ=1.086×F-0.036。
（2）产流量计算
根据《水文手册》宝鸡渭河以北地区损失量计算式,推求扣损之后的各时段净雨量,计算结果见表 2。
表2 不同设计频率的净雨时程分配
（3）汇流计算
用《水文手册》提供的推理公式进行设计洪峰流量的推求。
① 推理公式的基本形式如下：
1）当流域产量历时大于汇流历时（tc>τ）,属全面积汇流:
2）当流域产量历时小于汇流历时（tc<τ）,属部分汇流:
② 洪峰流量计算：
a.计算汇流参数m,计算公式为：
b.计算Qm~τ曲线,假设Qm并将m、L、J值代入公式：
c.计算Qm~t曲线,将累计净雨过程代入公式：
d.采用图解法推求洪峰流量,经推算,桥位洪峰流量计算成果见表3。
表3 汇流参数及暴雨推求设计洪水成果
2.1.3 水文参证站法推求设计洪水
渭河以北河流可采用安头水文站作为参证站计算桥位设计洪水。安头水文站集水面积为1007 km2,根据参证站设计洪水计算成果,推求桥位处设计洪水,计算成果见表4。
2.1.4 桥位断面设计洪水流量计算成果的比选与评价
本研究三座桥梁均无水文资料,采用三种方法计算成果见表4,经比较,采用安头水文站作为参证站的水文比拟法计算成果整体偏小。经过分析,九成宫大桥和西叉沟大桥选用暴雨推求设计洪水法,漆水河大桥选用水文比拟法。
表4 桥位断面设计流量计算成果 单位：m3/s
根据项目区所在情况不同,一般选用曼宁公式法和能量守恒法。经过分析计算得出,九成宫特大桥采用能量守恒法计算,设计洪水位为1009.62 m,漆水河大桥和西叉沟大桥采用曼宁公式法计算,设计洪水位分别为987.75 m和754.22 m。
（1）壅水分析计算
根据《公路工程水文勘测设计规范》《公路桥位勘测设计规范》和《桥涵水文》推荐的壅水计算公式和方法进行壅水计算,计算结果见表5。
（2）浪高分析计算
参考《堤防工程设计规范》附录C莆田实验站风浪要素公式进行计算。波浪高度按《公路桥涵设计手册·桥位设计》和《铁路工程水文勘测设计规范》中推荐的风浪要素公式进行计算,结果见表5。
（3）桥梁底部高度评价计算
本项目区桥位工程河段均无通航要求。桥梁的最低下弦高程根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC 30 -2015）和《公路桥位勘测设计规范》（JTJ 062 -91）和《公路桥涵设计通用规范》（JTGD 60 -2004）计算,计算结果见表5。由表5 可知,各桥梁的梁底下弦高程满足要求,并有一定富余。
表5 壅水、浪高和桥梁底部高度计算结果表
根据相关标准,利用实测桥位河道断面资料,河床泥沙粒径资料,设计洪水资料以及水文、地质条件,分析确定冲刷计算参数,计算成果见表6。根据计算结果,将涉河桥墩的基础埋深高程与最低冲刷高程进行比较,最低冲刷高程均远远高于桥墩的基础埋深高程。
表6 涉河桥梁工程断面冲刷计算及最低冲刷线评价成果
（2）根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD 60 -2004）和本文分析计算,九成宫特大桥300 年一遇洪水位为1009.62 m,桥梁设计梁底下弦高程为1018.86 m；漆水河大桥、西叉沟大桥100 年一遇设计洪水位分别为为989.73 m、754.22 m,桥梁设计梁底下弦高程分别为1024.14 m、818.61 m,三座桥梁梁底下弦高程均满足行洪要求。
（3）经计算大中桥建成后在300 年一遇设计洪水标准时,九成宫特大桥桥下壅水高度为0.62 m,最大壅水长度为75.19 m,桥位断面冲刷总深度为6.06 m。100 年一遇设计洪水标准时,漆水河大桥、西叉沟大桥桥下壅水高度分别为0.73 m、0.50 m,最大壅水长度分别为74.91 m、53.37 m。涉河桥梁河道对第三者影响不大。
（4）根据冲刷计算表可以看出,水流冲刷的影响深度（水面以下）在4.63 m~10.66 m之间,最低冲刷高程均远远高于桥墩的基础埋深高程。但主河槽中间桥墩较少,桥梁跨径较大,基本没有改变河势的水流影响条件。因此,经河势分析,大桥建设对河势稳定影响不大。
（5）项目建设桥梁为高架桥梁,全线多次跨越乡间道路和省道S306 线,经勘查计算分析,九成宫特大桥、漆水河大桥设计梁底净空均满足设计要求,项目建设对防洪抢险通行无影响。
（6）根据设计资料,考虑行洪安全,建议对与河道洪水流向存在较大夹角的桥梁,尽量增大孔跨。对于顺河桥梁,进行布局优化,尽量减少对河道的影响。河道主槽内的桥梁建议安排在非汛期施工,工程施工期间应加强管理,合理组织施工,减小对河道周围环境的破坏和影响。