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潮州大桥工程防洪影响评价分析
通过韩江三角洲网河区较大范围一维河网数学模型和工程局部河段平面二维水流数学模型，对潮州大桥建设前后对韩江的防洪影响进行了综合分析和评价，并提出了主要防治和补救措施的建议，可供类似工程参考。
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孙辛桥防洪评价报告(审查后修改)
1概述1.1项目背景宁家河流域为舅嫌巫笾еЯ鳎⒃从诤０1763.5m的雾山，流向由西北向东南，流域承雨面积为35.0km2。宁家河从源头流经4km纳入秋木板河，再流经2.5km后纳入右岸的成天河后于下游1km的茶园汇入干流，其中秋木板河承雨面积为6.7km2，成天河承雨面积为13.8km2。宁家河上游森林茂盛，植被良好，雨量充沛，流域内人口密度小，人类活动对环境影响小，区域内未被开发，含沙量小，水土流失轻微，十分适合修建水电站工程。1.2评价依据防洪影响分析评价的主要依据为现行的国家法律法规、技术规范和标准、设计方案及相关规程等，本次分析评价主要依据如下：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）《湖北省河道管理实施办法》（日湖北省人民政府令第33号发布）；（5）《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》（水政[1992]7号）；1.2.2 技术标准（1）《防洪标准》（GB50204-94）；（2）《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）；（3）《水电枢纽工程等级划分及安全标准》（DL）；（4）《堤防工程设计规范》（GB50268-98）；（5）《水利水电施工组织设计规范》（SL303-2004）；（6）《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【号）；（7）《水利水电工程施工导流设计导则》（DL/T）；（8）《水利水电工程建设征地移民设计规范》（SL290-2009）；1
1.2.3 相关资料（1）《湖北省鹤峰县宁家河流域河坪水电站初步设计报告（送审稿）》宜昌市水利水电勘察设计院；（2）区域内相关水文气象及河道内调查资料。1.3技术路线及工作内容本报告编制采用宁家河河道特性、流域水文、地质等基本资料，采水文、水利相关计算方法，对工程防洪进行分析，根据《水法》、《防洪法》、《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》及防洪评价要求综合提出以下方面影响分析以评价。（1） 是否符合流域综合规划及区域发展规划，对规划实施有何影响。（2） 评价本项目是否 符合防洪标准和有关技术要求。（3） 对河势稳定、水流形态、冲淤变化不利影响。（4） 是否妨碍行洪、降低河道泄洪能力。（5） 是否妨碍防洪抢险。（6） 对堤防、护岸和其他水利工程安全影响。（7） 项目防御洪涝的设防标准与措施是否适当。（8） 是否影响第三人合法水事权益。（9） 是否符合其他有关规定和协议。本报告除特殊注明外均采用黄海高程。
2基本情况2.1建设项目概况2.1.1建设项目名称、地点、目的建设项目名称：湖北省鹤峰县宁家河流域河坪水电站工程地点：宁家河流域河坪水电站，位于鹤峰县东北部，地处中营乡，地理位置东径110°03′~110°10′，北纬30°21′~30°25′。宁家河流域河坪水电站距鹤峰县城30km，恩施市180km。为充分利用水资源，宁家河流域河坪水电站枢纽工程由河坪电站1#车间、河坪电站2#车间组成。河坪水电站1#车间干流坝址位于自生桥上游700.0m处，河坪水电站2#车间干流坝址位于河坪1#车间厂房下游200m处。工程建设目的：该工程的主要任务是发电2.1.2建设规模、特性、防洪标准为充分利用水资源，该枢纽工程由河坪1#车间、河坪2#车间组成。1、河坪水电站1#车间，系拦截宁家河干流及成天河、秋木板河两条支流水资源发电。干流宁家河坝址承雨面积8.69km2；成天河、秋木板河坝址支流承雨面积分别为6.22 km2和4.15 km2，总承雨面积19.06km2。河坪水电站1#车间干流坝址位于自生桥上游700.0m处，坝型为混凝土重力坝，泄流方式为坝身表孔自由泄流。坝顶高程867.90m，最大坝高12.9m。引水系统由一条引水主干线（宁家河引水主干线）和两条引水支线组成（成天河引水支线、秋木板引水支线），全长4745.0m，其中成天河支线设计引用流量0.52m3/s，总长2220m，秋木板河支线引用流量0.37 m3/s，长1480.0m；宁家河引水主线引用流量1.65 m3/s，长970.0m。前池正常水位为864.15m，厂址位于宁家河干流右岸河坪处，厂房尾水位为696.69m，电站净水头为163.06m。电站装机容量2×1000kW，年发电量600.1万度，年利用小时3001h，设计流量1.46 m3/s。2、河坪水电站2#车间，拦截1#车间厂房尾水、1#车间坝址以下区间来水和 3
成天河支流水资源发电。电站2#车间总承雨面积为31.24 km2，其中干流宁家河坝址承雨面积24.54 km2，成天河坝址支流承雨面积6.7 km2。河坪水电站2#车间干流坝址位于河坪1#车间厂房下游200m处，坝型为混凝土重力坝，泄流方式为坝身表孔自由泄流。坝顶高程696.63m，最大坝高12.85m。引水系统由一条引水主干线（宁家河引水主干线）和一条引水支线组成（成天河引水支线）。引水线路主要建筑物为引水隧洞，全长2600.0m，其中成天河支线设计引用流量0.45 m3/s，总长1300m；宁家河引水主线引用流量2.1 m3/s，总长1300.0m。前池正常水位为691.46m，厂址位于宁家河干流左岸河泡桐树湾处，厂房尾水位为638.00m，电站净水头为51.36m。电站装机容量2×400kW，年发电量268.5万度，年利用小时3356h，设计流量1.88 m3/s。根据《防洪标准》GB50201-94、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000和《小型水力发电站设计规范》GB的规定，河坪水电站装机容量小于1万kW，属Ⅴ等小⑵型工程，水工建筑物为5级。根据SL252-.2：“当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游最大水头差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。”确定1#车间宁家河大坝、支流成天河和秋木板取水坝设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20年一遇。2#车间宁家河大坝、支流成天河取水坝设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为20年一遇。依据《防洪标准》GB50201-94及《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-.5的规定确定电站厂房设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。工程特性表见下：工程特性表
2.1.3涉河建筑物设计方案河坪水电站共设两个生产车间，河坪水电站1#车间在宁家河上游段筑坝引水，拦截宁家河干流及成天河、秋木板河两条支流水资源发电，厂址位于河坪处。河坪水电站2#车间，拦截1#车间厂房尾水、1#车间坝址以下区间来水和成天河支流水资源发电。主要建筑物包括河坪水电站1#车间挡水建筑物、河坪水电站1#车间引水建筑物、河坪水电站1#车间厂房及开关站以及河坪水电站2#车间挡水建筑物、河坪水电站2#车间引水建筑物、河坪水电站2#车间厂房及开关站。（1） 河坪水电站1#车间挡水建筑物1#车间宁家河浆砌石重力坝，由溢流坝段、非溢流坝段、消力池、冲砂闸及进水口等组成。坝顶高程867.90m，坝顶宽度3.0m，坝顶轴线长27.7m。大坝建基面高程855.00m，最大坝高12.9m，溢流坝最大坝底宽度为11.8m；非溢流坝最大坝底宽度为11.5m。非溢流坝体上游坝坡为铅直面，坝顶宽度3.0m，下游坝坡在866.00m以下为1:0.7，在866.00m以上为铅直面，大坝建基面855.00m，上游齿槽宽2.5m，深1.0m，下游齿槽宽1.5m，深1.0m。大坝上游迎水面采用0.5m厚C20钢筋混凝土防渗面板，大坝共设置2道横缝，左、右岸非溢流坝块与溢流坝块结合处各设置一道，采用一道铜片止水。经大坝稳定和应力计算，坝体抗滑稳定、抗倾稳定和应力各项指标均在规范允许范围内。对于取水工程，由于线路长，泥沙淤积后，隧洞清淤工程量大，因此，考虑泥沙不进入引水隧道，考虑采用排沙措施，本次设计冲砂孔设置在右岸非溢流坝上，轴线距离大坝中心线10.20m，紧靠坝式进水口布置，冲砂效果好，进口底板高程为862.56m，充分考虑冲砂效果，孔口尺寸为1.2m×1.2m，冲砂箱涵衬砌30公分，冲砂孔坝身段有压泄流（主要考虑洪水期冲砂），根据有压坝身泄水孔布置形式，底板无纵坡，采用同一高度，出坝身后采用1:3的纵坡放至溢流边墙， 10
在边墙上开孔，出口设置一挑角，出口高程860.00m，挑射角为5o。冲砂孔设一道闸门，启闭机房设置在坝顶，检修时将闸门提至坝顶。不工作时可用钢板盖住坝顶闸孔，方便行人通过。为满足进水口的检修需要，或由于某种原因，需要泄空水库，本工程考虑放空管和冲砂闸相结合的方式，放空管、冲砂孔和二为一，先将水库放空至冲砂闸底板862.56m，然后进行人工抽排。坝体排水采用预埋排水管的型式，排水管为预制无砂混凝土管，管径0.2米，位于混凝土防渗墙下游，距离坝面2.0米，间距3米。坝体排水管通至溢流坝面。重力坝由三个坝块组成，左岸非溢流坝段长度3.75m，中间溢流坝段长18.0m，右岸非溢流坝段长度5.93m。大坝溢洪道采用无闸的溢洪表孔，单孔布置，进口总净宽18.0m，堰顶高程865.00m，正常蓄水位865.00m，设计洪水位866.91m，校核洪水位867.10m。溢流堰采用幂曲线曲线，方程为y=0.，曲线段末端接1:0.7直线段，然后接反弧段，反弧段后接消力池，反弧半径5.0m，圆心角为50o，各结点均以相切形式连接。消能方式采用底流消能，消力池底板高程为858.12m，进口宽度为18.0m，出口宽度渐变为15.6。考虑到消力池下部还有约2.0m深砂卵石层，设计时进行挖除，回填C15埋石混凝土。消力池池长11.1m，坎高1.7m。（2） 鹤峰河坪水电站1#车间引水建筑物鹤峰河坪水电站1#车间引水建筑物主要由支流取水坝、沉砂池、引水隧洞、溢流堰、前池及压力管道等组成。无压引水系统工程总长4.745km，共4段隧洞、2座取水坝、2座沉砂池、1座溢流堰。前池总长54.70m，压力管道主管长210.60m，支管总长16.78m。无压引水隧洞总长4.670km，其中：1#隧洞长2220m，2#隧洞长1480m，3#隧洞长880m，4#隧洞长90m。引水隧洞坡降为1:1000，设计最大过流量1.65m3/s，隧洞开挖断面为最小施工断面，城门洞型。受地形条件和枢纽布置限制，1#隧洞沉砂池位于成天河底拦栅坝与1#隧洞之间，为洞内式结构，池长30m，桩号为1#引0+020.00~1#引0+050.00，沉砂池首端5m长渐变段与1#隧洞进口段相连，末端经5m长的渐变段与1#隧洞衔接，沉砂池 11
最大水深H=0.57m，沉砂池宽4.0m。冲砂闸布置与沉砂池末端右侧，闸孔尺寸0.5m*0.5m，闸门后接冲砂廊道，底坡i=1/25，廊道宽1.0m。3#隧洞出口接前池，为洞内前池。前池总长54.7m，其中渐变段长20m，底宽由1.6m逐渐变为5.0m；前室长20.0m，宽5.0m；进水室长5.0m，宽度3.0m。在进水室前段设置拦污栅，进水室末端为压力管道进水口，为渐变段，其后接方形变圆形段，再接工作阀门室。前池正常蓄水位为864.15m，最低水位为863.68m，最高水位为864.56m。前室底板高程860.53m，进水室底板高程为861.53m，前池顶部平台高程为865.51m。电站压力管道主管成直线布置，分岔后两支管各有一处空间转弯；在立面布置上，管线大体呈一倒斜“Z”字型布置，主管共有三处转弯，分岔后左右支管各有一处空间转弯。钢管采用两机一管的联合供水方式，主管 (进口至岔管中心) 总长210.60m，内径φ800mm，通过设计流量时的平均流速3.581m/s，在经济流速范围内。进水口渐变段长度为1.0m，中心高程为861.93m。（3） 河坪水电站1#车间厂房及开关站根据地形条件，厂房总体布置形式采用沿山体平行布置，厂房轴线与河道夹角约为50°，由于占用了一段原村村通公路，需在厂区外围新整修一段公路与原公路衔接。整个厂区基本为长条形布置，总长56.00m，总宽23.00m。厂区内设置主副厂房、厂区回车场、厂区维修通道、主变场、围墙及门卫室等。由于厂区占用一部分较浅冲沟，因此，在厂区下游靠山侧冲沟内设排水沟，采用浆砌石结构，断面尺寸为500mm×700mm（宽×深），排水沟入口采用扩大截面聚水，最大宽度2000mm，排水沟出口在电站尾水出口下游。厂房总长37.92m，总宽18.97m，高16.60m(自尾水室底板算起至屋顶)。厂房由主厂房和电气副厂房组成。主厂房由安装场和主机室组成，安装场位于主厂房右侧。电气副厂房由高压开关室和中控室组成，整个电气副厂房位于主厂房右侧，高压开关室位于靠山侧，中控室位于靠河床侧。主、副厂房之间及安装场与主机室之间均设2cm沉降缝，采用铜片止水方式。12
主厂房分二层布置，第一层为安装场层，地面高程为698.80m，长7.20m，宽11.55m，有楼梯可直接下到主机室；第二层为主机室层，地面高程为697.30m，长20.40m，宽11.55m，分别有楼梯可通向安装场和厂区。主变场位于厂房右侧，中间设有6m宽厂区道路，平面尺寸8.0m×10.00m，地面高程704.00m。靠山侧设有楼梯通向厂区。两台机组的尾水涵在厂外汇合后，采用箱涵段和梯形明渠段布置方式出流。（4） 河坪水电站2#车间挡水建筑物河坪电站2#车间宁家河浆砌石重力坝，由溢流坝段、非溢流坝段、消力池、冲砂闸及进水口等组成。坝顶高程696.63m，坝顶宽度3.0m，坝顶轴线长35.4m。大坝建基面高程683.78m，最大坝高12.85m，溢流坝最大坝底宽度为12.5m；非溢流坝最大坝底宽度为7.5m。非溢流坝体上游坝坡为铅直面，坝顶宽度3.0m，下游坝坡在694.93m以下为1:0.7，在694.93m以上为铅直面，大坝上游齿槽宽3.0m，深1.8m，下游齿槽宽1.0m，深1.8m。大坝上游迎水面采用0.5m厚C20钢筋混凝土防渗面板，大坝共设置2道横缝，左、右岸非溢流坝块与溢流坝块结合处各设置一道，采用一道铜片止水。经大坝稳定和应力计算，坝体抗滑稳定、抗倾稳定和应力各项指标均在规范允许范围内。对于取水工程，由于线路长，泥沙淤积后，隧洞清淤工程量大，因此，考虑泥沙不进入引水隧道，考虑采用排沙措施，本次设计冲砂孔设置在坐岸非溢流坝上，轴线距离大坝中心线14.0m，紧靠坝式进水口布置，冲砂效果好，进口底板高程为690.15m，充分考虑冲砂效果，孔口尺寸为1.0 m×1.0m，冲砂箱涵衬砌30公分，冲砂孔坝身段有压泄流（主要考虑洪水期冲砂），根据有压坝身泄水孔布置形式，底板无纵坡，采用同一高度，出坝身后采用1:5的纵坡放至溢流边墙底部，出口设置一挑角，出口高程687.95m，挑射角为5o。冲砂孔设一道闸门，启闭机房设置在坝顶，检修时将闸门提至坝顶。不工作时可用钢板盖住坝顶闸孔，方便行人通过。为满足进水口的检修需要，或由于某种原因，需要泄空水库，本工程考虑放空管和冲砂闸相结合的方式，放空管、冲砂孔和二为一，先将水库放空至冲砂闸底板690.15m，然后进行人工抽排。13
坝体排水采用预埋排水管的型式，排水管为预制无砂混凝土管，管径0.2米，位于混凝土防渗墙下游，距离坝面2.0米，间距3米。坝体排水管通至溢流坝面。大坝溢洪道采用无闸的溢洪表孔，单孔布置，进口总净宽22.0m，堰顶高程692.50m，正常蓄水位692.5.00m，设计洪水位695.55m，校核洪水位695.93m。溢流堰采用幂曲线曲线，方程为y=y=0.，曲线段末端接1:0.7直线段，然后接反弧段，反弧段后接消力池，反弧半径5.0m，各结点均以相切形式连接。消能方式采用底流消能，消力池底板高程为686.45m，进口宽度为22.0m，出口宽度渐变为19.56m。消力池池长16.36m，坎高2m。（5） 河坪水电站2#车间引水建筑物鹤峰河坪水电站2#车间引水建筑物主要由支流取水坝、沉砂池、引水隧洞、溢流堰、前池及压力管道等组成。无压引水系统工程总长2.670km，共2段隧洞、1座取水坝、1段明渠、1座沉砂池、1座溢流堰。前池总长55.20m，压力管道主管长65.00m，支管总长26.43m。无压引水隧洞总长2.590m，其中：5#隧洞长1330m，6#隧洞长1260m。引水隧洞坡降为1:1000，设计最大过流量2.1m3/s，隧洞开挖断面为最小施工断面，城门洞型。本站引水系统隧洞区间引水、连接建筑物共2处，分别为：5#隧洞进口拦取成天河支流的成天河底拦栅坝；及紧接其后的沉砂池。受地形条件和枢纽布置限制，5#隧洞沉砂池位于2#车间成天河底拦栅坝与5#隧洞之间，为洞内式结构，池长30m，桩号为5#引0+020.00~5#引0+050.00，沉砂池首端5m长渐变段与1#隧洞进口段相连，末端经5m长的渐变段与1#隧洞衔接，沉砂池最大水深H=0.50m，沉砂池宽4.0m。冲砂闸布置与沉砂池末端右侧，闸孔尺寸0.5m*0.5m，闸门后接冲砂廊道，底坡i=1/25，廊道宽1.0m。6#隧洞出口接前池，为洞内前池。前池总长55.2m，其中渐变段长20m，底宽由1.6m逐渐变为5.0m；前室长20.0m，宽5.0m；进水室长5.0m，宽度3.0m。在进水室前段设置拦污栅，进水室末端为压力管道进水口，为渐变段，其后接方形变圆形段，再接工作阀门室。14
前池正常蓄水位为691.46m，最低水位为691.09m，最高水位为691.91m。前室底板高程688.25m，进水室底板高程为689.25m，前池顶部平台高程为692.67m。在平面布置上，主管成直线布置，分岔后两支管各有一处空间转弯；在立面布置上，管线大体呈一倒斜“Z”字型布置，主管共有1处转弯，分岔后左右支管各有一处空间转弯。钢管采用两机一管的联合供水方式，主管 (进口至岔管中心) 总长65.00m，内径φ900mm，通过设计流量时的平均流速3.301m/s，在经济流速范围内。进水口渐变段长度为1.0m，中心高程为689.70m。根据管线布置，在桩号管0+055.200m处（竖向转弯，压力钢管1#转弯点）设置1#镇墩，中心高程689.70m，在镇墩下部设一伸缩节，距离镇墩边缘约2.5m，共1个伸缩节。（6） 河坪水电站2#车间厂房及开关站根据地形条件，厂房总体布置形式采用沿山体平行布置。厂房总长23.54m，总宽8.50m，高16.60m(自尾水室底板算起至屋顶)。整个厂房分二层布置，主机室地面高程为639.45m；安装场布置在主机室的下游侧，安装场地面高程为641.50m；副厂房布置在主厂房的上游侧，副厂房地面高程为641.50m，有中控室和卫生间等房间，主、副厂房之间设沉降缝。在副厂房上游侧布置一处5.0m×4. 0m的升压站，升压站地面高程641.20m。主厂房外靠河侧按机组段设尾水闸室，尾水闸室尺寸为2.1m×1.8m（长×宽），闸室内布置一扇闸门用于厂房尾水控制。 本站采用岸边地面厂房。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252)的规定，为Ⅴ等工程，电站厂房应定为5级建筑物。设计洪水标准为20年一遇，相应水位为640.25m，校核洪水标准为50年一遇，相应水位为641.07m。厂房总长23.54m，总宽8.50m，高16.60m(自尾水室底板算起至屋顶)。整个厂房分二层布置，主机室地面高程为639.45m；安装场布置在主机室的下游侧，安装场地面高程为641.50m；副厂房布置在主厂房的上游侧，副厂房地面高程为641.50m，有中控室和卫生间等房间。主、副厂房之间及安装场与主机室之间均设2cm沉降缝，采用铜片止水方式。15
主厂房分二层布置，第一层为安装场层，地面高程为641.50m，长4.80m，宽8.5m，有楼梯可直接下到主机室；第二层为主机室层，地面高程为639.45m，长14.44m，宽8.50m，分别有楼梯可通向安装场和副厂房。升压站位于副厂房上游侧，平面尺寸9.00m×5.00m，地面高程641.20m。 两台机组的尾水涵在厂外汇合后，采用箱涵段布置方式出流。工程总体布置见附图2。2.1.4涉河建筑物的施工方案(1)地形地质条件、本区地处鄂西南构造剥蚀、溶蚀中低山区，总体北东高，南西低。中部河谷深切，区内剥蚀、溶蚀残丘发育，峰顶高程m，山脉走向与区域构造线走向基本一致，呈北东南西展布。中部为宁家河、秋木板河，宁家河主流走向北北西，秋木板河主流走向北东，两河流发源地水系呈树枝状，整体由北向南蛇形汇入主河谷，主河河谷深切，断面以“V”型为主。一、坝区地质条件坝址呈“V”字型河谷，河谷深切，两岸山体陡峻雄厚，两岸基岩裸露，为纵向河谷。坝址区为单斜岩层，出露地层主要为奥陶系下统（O1)：青灰色泥质瘤状灰岩及生物屑灰岩、砂屑灰岩。坝址附近无区域性大断裂。层间褶皱和顺层裂隙发育，断层不发育。坝址区地下水主要为基岩裂隙水。坝址区地表岩溶不发育，岩溶泉少见。坝肩及坝基岩体以弱、微透水性为主，总体上岩体透水性相对较弱。坝基及绕坝渗漏不严重、坝基抗滑稳定性好。坝后岩体抗冲刷能力较强。坝基及坝肩主要以裂隙性渗漏为主，为了提高坝基和坝肩抗渗性能，建议进行适量的帷幕灌浆处理。建议对坝后岩体设置消能防冲设施，以提高岩体的抗冲刷能力。二、引水线路地质条件发电引水线路处于八字山背斜的北西翼，褶皱发育，区域稳定性较好，无区域性大断裂，但沿线岩层裂隙和小断层较发育。地下水类型以基岩裂隙水和岩溶水为主。另外在第四系残坡积、崩积层中也赋存有孔隙潜水。沿线主要分布寒武系中下统中～厚层白云岩、灰岩、泥质粉砂岩等岩体，岩 16
体完整性较好，属Ⅱ～Ⅲ类围岩体，具备成洞条件。隧洞大多为基本稳定的Ⅱ类围岩体，隧洞进出口、穿越沟谷段以及岩溶发育段围岩稳定差较差，多属Ⅲ类围岩。对于稳定性较差的洞段，应加强工程处理措施。由于发电引水线路主要穿越中等―强岩溶化地层，施工时岩溶涌水问题应引起足够的重视。三、厂区地质条件河坪电站厂址前池处基岩均有出露，前池布置于弱风化至微风化灰岩中，围岩类别属II~III类，前池的工程地质条件较好。1#车间电站压力钢管段山体地形坡度40°~65°，局部存在陡坡，沿线基岩裸露，出露岩性为武系中统耗子沱群(∈2hz)灰岩、白云岩，岩层产状25°∠28°，岩体完整性较好，呈弱风化状，右岸山脚发育八字山断裂，断层产状140°∠68°，影响宽度约10m，影响范围内岩体较破碎，承载力较低，建议厂房布置在右岸完整岩体上。2#车间电站压力钢管段压力钢管段山体地形坡度50°~65°，局部为陡坡，沿线基岩裸露，出露岩性为寒武系中统耗子沱群(∈2hz)灰岩、白云岩，岩层产状总体上20°~40°∠20°~30°，岩层倾角缓，岩层走向与山体坡面斜交，压力管线山体斜坡稳定性较好。厂址区河床砂卵石层厚度5~8m，左岸出露岩性为志留系中统S2s纱帽组：石英细砂岩、页岩，岩体完整性较好，强风化层厚4.5m，建议厂房开挖至弱风化岩体上，强度满足设计要求。(2)场地施工条件土料主用于作围堰防渗用料，工程区土料分布较少，选取的土料场位于坝址上游约150m处，主要取自于河漫滩表层的粉质粘土，满足防渗要求。石料场一处位于何家村民房公路边，该处修建进村公路时为开挖料场，出露岩性为奥陶系下统（O1）中厚层灰岩，储量约3000m3，距离秋木板河坝址约2km，质量满足工程要求。宁家河坝址料场位于寨湾水泥路边，为修建进村水泥路料场，出露岩性为奥陶系下统（O1）中厚层灰岩，储量约5000m3，距离宁家河坝址约3km，距离1#车间厂房约5km，质量满足工程要求。(3)施工导流17
1）施工时段划分河坪水电站所在舅饔蚴粲诘湫蜕角院恿鳎卮Ρ毖侨却痉缧褪笃蚯饔蚝樗杀┯晷纬伞１┯甓嘤煞婷嬗辍⑽星斜溆晷纬伞Ｊ挡饨邓柿贤臣票砻鳎饔蚰昶骄邓植贾饕性5～10月，年最大暴雨发生在6～8月居多。在尽量减少导流费用、充分利用枯水时段施工时间的原则下，据各期各频率施工洪水洪峰流量特征，将4～10月划分为汛期，11～3月划分为枯水施工期。2）导流标准本工程均为Ⅳ等工程，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303―2004和《水利水电工程施工导流设计导则》（DL/T）的规定，导流临时建筑物为5级。一、1#车间重力坝施工导流标准重力坝工程在一个枯水期内完成全部建筑工程，具备挡水和溢流条件。根据工程的实际条件，确定各阶段导流标准为：坝体施工期导流标准：坝体施工围堰挡水，施工围堰只使用一个枯水期，其临时性导流建筑物的洪水标准取枯水期11～3月3年一遇设计洪水，相应流量为6.7m3/s。二、2#车间重力坝施工导流标准重力坝工程在一个枯水期内完成全部建筑工程，具备挡水和溢流条件。根据工程的实际条件，确定各阶段导流标准为：坝体施工期导流标准：坝体施工围堰挡水，施工围堰只使用一个枯水期，其临时性导流建筑物的洪水标准取枯水期11～3月3年一遇设计洪水，相应流量为12.4m3/s。三、支沟建筑物施工导流标准1#车间引水线路在成天河、秋木板桥河均建设底栏栅坝取水，2#车间引水线路在成天河也设有底拦栅坝取水，工程规模较小，均在一个枯水期完成施工，其临时性导流建筑物洪水标准取枯水期11～3月3年一遇设计洪水，相应流量分别为5.5m3/s，4.3m3/s，1.7m3/s。四、1#、2#车间厂区施工导流标准电站厂房为地面式，属五级建筑物。根据水文资料，1#车间厂址处枯水期3 18
年一遇洪峰流量为17.0m3/s，相应水位为694.55m，而厂房最低开挖高程为694.00m，洪水对施工的影响较小。根据厂房布置，可利用厂房临河一侧挡墙挡水，多余渗水可利用水泵抽排，而无需另外设置施工围堰。2#车间厂址处枯水期3年一遇洪峰流量为15.2m3/s，相应水位为638.5m，而厂房最低开挖高程为637.2m，洪水对施工有影响。根据厂房布置，需设置施工围堰。3)导流方式本工程各挡水建筑物工程量小，施工期洪水流量小，经过对坝址区地形、地质、建筑物施工特性及河流水文特性的综合分析后，采用一次拦断河床、洪水经导流涵管宣泄。4)施工导流程序第一年11月初开始填筑上、下游围堰及围堰高压旋喷灌浆防渗。至11月中旬，完成导流涵管安装，11月底完成导流涵管具备通水条件。随后开始大坝的基础开挖施工，一期先施工右岸，二期施工左岸时，施工洪水由冲砂闸宣泄。(3)导流建筑物1)施工围堰上游围堰顶宽1.5m，堰顶高程867.64m，最大堰高约4.5m，设计挡水位867.14m，下游围堰顶宽1.5m，堰顶高程861.60m，上下游边坡坡比为1：1.5，采用干砌块石护坡。其余主要为石渣料或石渣混合料，围堰采用土工膜防2）导流涵洞导流涵管水力计算按短管公式计算：Q??cA2gH0式中：A―过水断面积（m2）；Q―流量，Q1#车间=6.7m3/s；μc―流速系数，g―重力加速度；H0―总水头；根椐管径断面比较，拟定导流涵管直径1.2m，导流管进口底板高程为863.14m。19
（5）弃渣场规划本工程弃渣集中堆放于距2#车间1公里处的大岭背后沿山坡堆放，底部采取拦挡措施。弃渣场堆渣高程为886m-893m，占地约0.8hm2，弃渣场本着“先拦后弃”的原则，渣料及时运到场地平铺，平整压实，随着渣料的增加，渣顶高程也相应抬高，最后渣顶平面高程达到渣顶高程，弃渣边坡侧控制在1：2.0左右,并边坡采用50cm厚块石护面，渣场底新建0.5m*0.5m盲沟100m，用于渣场排水，1#、2#总弃渣量为4.48万m3。弃渣场本着“先拦后弃”的原则，渣料及时运到场地平铺，平整压实，随着渣料的增加，渣顶高程也相应抬高，弃渣边坡侧控制在1：2.0左右，因弃渣场为人工再塑地貌，对渣场采取工程措施的同时再采用植物措施进行防治。拟对渣场坡、顶面进行土地整治后。顶面上覆耕织土，用于土地恢复保持水土，防止水土流失。2.1.5工程实施意见（1）前期工作（2）施工计划工程筹建期工程筹建期是工程正式开工前由业主筹划、组织、为承包商进场创造施工条件的时段。工程筹建期业主应进行进场公路改造、施工供电场外输电线路架设、征地和移民、场外通讯线路、招标和评标、与上级主管部门协商及与参与工程各方的协调等工作。主要进度控制1）施工准备期本工程施工准备期应完成的主要工作是：（1）建立现场测控网；（2）施工场地平整及建设场内道路、供水供电系统、通讯系统和部分供气系统；20
（3）建设砂石加工系统、混凝土拌和系统、钢筋加工厂、模板加工保养厂、机修汽修厂等施工辅助设施；（4）建设施工人员生活、办公房屋及施工期需要的各类仓库；根据本工程施工规模及特点，施工准备期于第一年9月～第一年10月底，共2个月。主要内容包括施工队伍进场，筹建期未完成的场内道路修建、场地平整、风水电的施工及维护、施工工厂设施修建等。2）主体工程施工期本工程1#车间引水线路总长4.9km，2#车间引水线路总长2.8km，引水系统包括取水口、引水隧洞、沉砂池、溢流堰及前池，是整个项目工期的控制性工程。1#及2#车间引水隧洞的开挖施工从第一年10月开始，至第二年8月引水隧洞全线贯通，工期共11个月，引水隧洞中单洞最长约2300m，中间有没有支洞，进、出口2个作业面同时进行施工，隧洞月平均进尺100m。从第二年9月至11月进行隧洞衬砌及混凝土喷护施工。各引水隧洞施工点分散，可多个工作面同时施工。各取水坝按排在第一年11月至次年3月施工，由于各取水坝工程量较小，均在一个枯水期可施工完成。压力管道开挖按排在前池、溢流堰开挖结束后，具体时间为第一年11月至12月，第二年1月至3月进行镇、支墩的浇筑，第二年4月至7月进行压力管道的安装。厂区建筑物施工：压力管道的土石方开挖和石方洞挖结束后，进行厂房的土石方开挖。具体时间为第二年1月至2月，厂房混凝土浇筑按排在第二年3月至7月完成，第二年8月份开始进行厂房机组安装，机组安装安排3个月的施工期，第二年10月底完成机组安装施工，同时，升压站和外送线路施工完成，具备电力外送条件。3）工程完建期第二年11～12月为完建工期，主要进行工程收尾、竣工验收及发电准备工作。
2.2河道基本情况2.2.1流域概况鹤峰境内有澧水、清江、沅江三大水系，主要河流有舅退㈠⑺痹础⑾逃印姿拥龋舅退㈠⑺痹词翦⑺担逃邮羟褰担姿邮粲阢浣怠Ｈ厮试雌骄芰课44.6亿立方米，其中地表水总量35.3亿立方米，占79.1%，地下水总量9.3亿立方米，占20.9%，人均水资源2.07万立方米，居全省第一位。县内主要有舅⑾逃酱笏怠舅粲阱⑺囊淮笾Я鳎⒃从诒鞠叵缕合绾秃煅液右淮谖蚁亓鞒147.5公里，干流落差600米，县内流域面积为2392平方公里，占全县总面积的83%，理论蕴藏量为73.61万千瓦，占总量的93.4%。咸盈河属清江支流，发源于本县燕子乡芹草坪一带，县内流程31公里，流域面积232.23平方公里，理论蕴藏量5.15万千瓦，占总量的6.5%。本次河坪电站所在的宁家河流域为舅嫌巫笾еЯ鳎饔蚍⒃从诤０1763.5m的雾山，流域从源头流经4km纳入秋木板河，再流经2.5km后纳入右岸的成天河后于下游1km的茶园汇入干流，流域比降116‰。鹤峰县水能资源极为丰富，境内支流密布，流程大于3公里的河流112条，其中干流2条（舅印⑾逃樱患吨Я38条，二级支流26条，河流常流水水面面积11.5平方公里，河流总长度998.9公里。多年平均降雨量为1760毫米，年均径流量为1223毫米，径流总量为35.3亿立方米，每平方公里径流量为122.3万立方米。2.2.2水文气象特性鹤峰县属亚热带大陆性季风气候区，四季分明，春暖夏凉，秋爽冬寒，雨量充沛，雨热同季。据统计，舅嫌问挡獾フ咀畲蠓逵炅3048.9mm（1983年中营站），实测最小降雨量1207.3mm（1971年燕子坪雨量站）。由于受地理地形影响，降雨分布不均，总趋势是由北而南递增，同时随着地形抬升而增加，经统计，鹤峰站以上流域多年平均降雨量1770.6mm（年）。河坪水电站所在舅饔蚴粲诘湫蜕角院恿鳎玖饔蚝樗杀┯晷纬桑 22
水发生频繁，洪水陡涨陡落，具有山区河流洪水特征。每年4～10月为汛期，年最大洪水多发生在6～8月，洪峰形态以双复峰为主。洪水历时1～2天，也有单峰出现。据鹤峰水文站实测资料统计，最大洪峰流量1960m3/s（日），最枯流量（日），洪枯比为2333。电站气象特征值见表2.2，电站坝址处施工期洪水计算成果见表2.3，坝址下游及厂址处水位流量关系分别见表2.4。表2.2
电站有关气象特征值表
各站11月~次年3月分期施工洪水
单位：m3/s
各设计断面天然河道水位流量关系表
2.2.3泥沙基本情况坪电站所在流域森林植被较好，本流域泥沙主要来自暴雨对区内裸露表土的侵蚀及雨洪对地表、河床的冲刷，来沙量绝大部分集中在汛期。由于没有泥沙实测资料，现借用鹤峰水文站年均悬移质含沙量0.539kg/m3、推移质为悬移质的20%计算各坝址年均来沙总量。表2.6
河坪电站各坝址来沙总量成果表24
2.3现有水利工程及其他设施情况洛河高新区河段于年进行了综合治理，其治理长度为魏屯桥以上2.5km，防洪标准100年一遇。桥址位于该河堤治理段上游约2km。桥址上游大约320m，有白村渠首工程，2004年对白村渠首段以下582m右堤进行过加固治理。桥址处两岸现有堤防堤距560m，大堤工程质量较差，大部分堤防凌乱不堪，部分位置为垃圾填筑，左堤堤顶宽度3～6m。防洪标准不足二十年一遇。2.4水利规划及实施安排根据《洛阳市城市总体规划》和《洛阳市城市防洪排涝规划》，该河段大堤规划防洪水标准应为100年一遇，堤防工程级别为Ⅰ级。该河段已进行了统一规划，尚未治理。
3河道演变3.1河道历史演变概况在中生代以前的漫长地质历史中，河流区经过多次大的地壳运动，反复被海水侵占和抬升剥蚀。到中生代三迭纪后，受燕山运动的影响，发生整体抬升，以前形成的岩层都遭到构造变动和块状断裂，同时岩浆活动强烈，对地表起伏形态的变化发展都有强烈影响。地壳整体抬升，使全区的地势急剧增高，块状断裂的结果，地表起伏加剧，断块隆起使小秦岭、崤山、熊耳山和伏牛山等形成高峻的山岭，形成了伊洛廛涧河的发源地和分水岭。断块之间的断裂下陷地带是河谷发育的构造基础，并形成了许多大小不等的断陷盆地。现代地貌的基本轮廓就此奠定。燕山运动以后，地壳处于相对稳定状态，断块隆起山地受到剥蚀，山间断陷盆地接受堆积，一些盆地积水成湖，洛阳盆地就是较大的湖盆，新生代基地埋深达到3500m，最深处位于市区东南部。到第三纪的喜马拉雅运动，是对燕山运动的继承，使本地区再度整体抬升，地势增高，山地形态重显高峻，山间盆地被抬升的同时又受河流切割，湖盆干涸，盆地与河谷相通，伊、洛河穿通洛阳盆地、宜阳洛宁盆地和伊川嵩县盆地等。喜马拉雅运动以后，地壳又趋于相对稳定，地表经外力剥蚀和堆积，山地高度减低，山间盆地堆积加厚，起伏形态变缓和。26
第四纪以来的新构造运动，使本地区又处于上升之中，上升具有间歇性，侵蚀和堆积为主呈交替变化，又有地区差异。山间盆地的第三纪红色砂砾岩层，受到深度切割，形成沟壑纵横的红色丘陵地貌，北部黄土分布地区严重遭受侵蚀切割，现代冲沟十分发育。伊、洛、涧较大河流，宽谷段多有2～3级阶地分布，狭窄河谷地段大多河流强烈下切，有的深切曲流非常明显。据《水径注》及《新唐书?地理志》、清乾隆《偃师县志》记载和印证分析，伊洛河汇流口三国时期以前在汉漠魏故城以南的河头、大郊岩一带，后下移至王庄，今在杨村，向下游移动15km左右，根据洛阳市文物考证，汉魏以前，洛河自宜阳入洛阳，沿龙门山北麓的二级阶地边缘向东进入偃师境内，经太平庄、西大郊、东大郊，从偃师老城南流入巩义县向东后注入黄河。当年隋炀帝为乘船游江南，征发河南郡百万余人在洛阳开凿了通济渠，通济渠成了当年南北大运河的重要渠段，每年都有大批粮食从通济渠运抵洛阳存在含嘉仓内，为了利于漕运，当时又对通济渠扩宽疏导，把洛河水全部引入通济渠中，形成了洛河现今河道。洛河改道北徙约7公里，使洛阳的几个王都遗址――东周王城、汉魏洛阳城、隋唐洛阳城都遭到不同程度的破坏。沿河人民勤劳顽强，世代与水旱灾害作斗争，据《河渠志》，洪武二十九年（1369年）偃师县修筑洛南大堤；清光绪二十三年（1897年）、民国十年（1921年）都较大规模的修筑了伊洛河堤防，洛阳市区段南关堤防始建于民国二十一年（1932年），1929年华北水利委员会在洛河下游设洛河巩县水文站，1934年国民政府的黄河水利委员 27
会迁至黑石关设站观测至今。3.2河道近期演变分析据调查和史料记载，近代河道仍在变迁。由于自然和人为诸多因素的影响，河道中下游河床逐渐抬高。根据洛阳水利勘测设计院对洛河长水至偃师五处河床大断面从1965年至1985年间的测量资料对比，在13～20年间，平均每年淤高3.06～9.15cm，当然，淤积随水土不同来量具有阶段性，不能按所测几年的平均值长时间推算淤高总量，并且近几年以来洛河焦枝铁路桥以下至偃师段，由于人工采砂及砂石料，河床呈逐渐降低的趋势。洛河长水以下河道在河床抬升的同时也向两岸扩展，主流左右摇摆不定，使窄深型河床向宽浅游荡型河道演变。如光绪三十四年八月（1908），洛宁县临河的孙珠、南马院被冲走，洛宁小街村在新中国成立初期有三分之一的村庄被冲走，迫使洛阳到长水的公路在此段两次北移等。3.3河道演变趋势分析新中国成立后，共产党和人民政府坚持除害兴利相结合，通过长期规划分期实施，急治其标，缓治其本，标本兼治，进行水土保持，整治河道和兴修各类水利工程等综合措施。国家为配合黄河防洪在洛河、伊河干流上分别修建了故县、陆浑大型水库，流域内还修建中型水库10座，小型水库318座，可控制流域面积12920km2，总库容29.81亿立方米，在防洪、发电、灌溉、供水、养殖等方面起到了相当大的 28
作用。沿河各县市对洛河干流河床也都多次进行整治，特别是洛河长水以下，都不同程度的筑堤防洪和改滩淤地缩窄了河床。洛河洛阳市区段经过10余年的综合治理，近13.8km的河道两岸大堤得到了加高加宽，防洪标准达到百年一遇，对堤顶进行了园林绿化。洛阳孙辛大桥桥址处5km市区段河道（其中桥址上游3km，桥址下游2km）未进行系统治理，防洪标准不足二十年一遇，远达不到规划防洪标准100年一遇要求。
4防洪评价计算4.1水文分析计算根据中华人民共和国1994年颁布的国家标准《防洪标准》（GB50201―94），洛阳市孙辛大桥防洪标准按300年一遇设计，桥址处大堤规划防洪标准为100年一遇，现状大堤防洪标准为20年一遇，本次分别对三种情况进行了冲刷复核。桥址处设计洪峰流量的确定受多种因素影响，尤其是故县水库建成以后，其运用受本身、黄河花园口流量及故县、陆浑、小浪底三库联合调度运用的影响。由于桥址位置无水文测站，缺乏实测资料，桥址距宜阳水文站和白马寺水文站都较远，所以桥址处300年一遇设计洪峰流量根据以往宜阳站和白马寺站的计算成果分析比较，合理选用。（1）白马寺站和宜阳站以往洪峰流量计算成果我们根据1964年黄委会《黄河三门峡至秦厂区间洪水分析报告》、1965年洛阳水利勘测设计院《洛河长水以下干流河床整治规划》、1986年洛阳水利勘测设计院《伊洛河流域开发治理规划》，以及1988年黄委会勘测规划设计研究院《洛河故县水库调洪运用方式研究报告》等以往成果资料，按其频率分析参数，计算得到宜阳水文站和白马寺水文站300年一遇洪峰流量成果，其中宜阳站300年一遇洪峰流 30
量成果见表4-1。另外，根据《洛阳市城市防洪规划报告》中涧河洪水计算分析参数，计算得到涧河在入洛河口处300年一遇洪峰流量为5800m3/s。表4-1
宜阳站和白马寺站300年一遇洪峰流量表
（2）桥址处设计洪峰流量①按流域面积比拟法推算桥址处流量根据上述分析得到的宜阳水文站和白马寺水文站300年一遇洪峰流量成果，按流域面积比拟法推算桥址处300年一遇洪峰流量。按流域面积比拟法分别由上述两站推算桥址处300年一遇洪峰流量采用公式如下：Q1?(F1n)Q2 F2式中：Q1DDD桥址断面流量（m3/s）
F1DDD桥址断面以上流域面积（km2）
Q2DDD水文站址处流量（m3/s）F2DDD水文站控制流域面积（km2）
nDDD经验系数，取n＝0.60将有关数据代入，由宜阳水文站和白马寺水文站推算得到桥址处300年一遇洪峰流量，见表4-2。表4-2
桥址处300年一遇洪峰流量计算成果表
②桥址处300年一遇洪峰流量的选定洛河干流上故县大型水库建成后，1988年6月黄委会勘测规划设计研究院在《洛河故县水库调洪运用方式研究报告》中，分别按洛河下游防洪要求和黄河下游防洪要求两种情况，分析了故县水库不同运用方式作用下各站洪峰流量。从结果看：故县水库敞泄运用与无水库情况58型100年一遇以上高频率洪水的洪峰流量非常接近，也就是说水库对大洪水的削减作用非常有限，因此，我们按桥址上下游水文站无水库情况计算的成果选用桥址洪水。由宜阳水文站和白马寺水文站推算到桥址处的洪峰流量可以看出两站计算结果相差较大。因宜阳站与桥址处控制流域面积相差较小，相对来说较白马寺站更为接近些；另外，白马寺站还受涧河、e河洪水影响，涧河是洛河的最大支流，而且洪水所占比重往往较大， 32
所以洛河在涧河口上下游流量应有明显差别。经分析研究，认为桥址处洪水应以宜阳站计算的结果为主，且其结果与白马寺站流量直接减去涧河相应流量后得到的数值相近。因此，采用根据1964年黄委会《黄河三门峡至秦厂区间洪水分析报告》中宜阳水文站洪峰流量按面积比拟法计算的桥址处300年一遇洪峰流量10200m3/s。100年一遇洪峰流量根据洛阳水利勘测设计院编制的《洛阳市洛阳新区防洪规划报告》“洛阳城市区涧河口以上洪水100年一遇洪峰流量为7530m3/s”。根据洛阳水利勘测设计院编制《洛阳市城市防洪规划报告》，确定20年一遇洪水洪峰流量为5400 m3/s。桥位处设计洪水位计算：(1)桥址处河势桥址处河段较为顺直，河滩滩面基本平整，对桥两端的连接有利。主流摆幅小，枯水期河槽稳定，建桥后对流势影响不大。(2)桥梁主要参数孙辛大桥桥长1256m,全桥结构分为两大部分，即由主桥和两岸引桥组成。主桥按双塔双索面斜拉桥美化构造进行设置，跨径布置为（5×36）m+(4×36+6+4×36）m+（6×36）m+(22+4×36+22)m，主桥桥长878m，桥面宽度为（人行道2×2.5m+非机动车道2×6m+机动车道17m）34m。33
上部结构采用最大跨径36m的单箱双室连续梁结构，上下行分离，上下行桥设剪力铰，桥面为整体式。单幅梁宽17.0m，墩顶梁高2.0m，跨中梁高1.7m。箱梁为斜腹板，翼缘板宽3.5m，顶底板厚度0.25m。主桥跨河部分568m，梁底高程变化范围为160.564～161.758m。下部桥墩结构为钢筋混凝土花瓶型墙式墩，下设承台，承台下为钻孔灌注桩基础，桩径1.8m；桥台结构为双柱式台，钻孔灌注桩基础，桩径1.5m。桥梁美化工程的主题设计采用两座高塔，塔高分别为83.5m和63.5m，桥面以上高度分别为70m和50m。塔身桥面以下部分为钢筋混凝土结构，桥面以上为钢结构，两侧设拉索，基础采用群桩基础。为提高塔身刚度和横向稳定性，桥塔与桥墩间设钢筋混凝土系梁一道。拉索采用OVM.GJ15－3型钢绞线整束挤压索。左测引桥段为跨越左大堤和滨河路，右侧引桥为跨越右大堤和快速路。综合考虑跨径布置及合理经济的主梁形式，两岸引桥以单箱双室连续梁为主要结构形式。左岸为5×36m的预应力钢筋砼箱梁，右岸为一跨5×36m的预应力钢筋砼箱梁。其中为了过桥管线跨过洛河大堤后落地埋入地下以及引桥需上跨滨河路与滨河西路，在两岸各采用了一跨预应力钢筋砼箱梁。两岸引桥总长360m。(3)基本资料①洛阳市洛河孙辛大桥平面图；②洛阳市洛阳孙辛大桥桥型布置图；34
③桥址上游、下游河道实测横断面图；(4)设计洪水位计算复核洛阳市孙辛大桥桥址处防洪标准为300年一遇洪水，本次依据桥址上下游一定范围内河道断面及河道水面比降，采用明渠均匀流公式进行了计算复核。明渠均匀流公式为：Q?ACRJ式中：Q――洪峰流量，Q300=10200m3/s ，Q100=7530m3/s，Q20=5400m3/s；A――过水断面面积；J――水力比降；比降采用为1/550（0.00182）。C――谢才系数，C=1/n*R1/6；n――河道糙率，查《水力计算手册》，主河槽取0.028，河滩地取0.036；R――水力半径，R=A/x；x――湿周将数据代入以上公式，迭代试算算得桥址处300年一遇洪水水位155.17m，100年一遇洪水水位154.40m，现状20年一遇洪水水位153.67m。根据《洛阳市洛阳新区防洪规划报告》（洛阳水利勘测设计院），桥址处百年一遇洪水位为154.22m，与计算基本一致。4.2壅水分析计算(1)壅水高度计算35
桥位处300年一遇洪峰流量为10200m3/s ，300年一遇洪水位155.17m 。100年一遇洪峰流量为7530 m3/s，100年一遇洪水位154.40m。20年一遇洪峰流量为5400 m3/s，20年一遇洪水位153.67m。300年一遇洪水时有关参数计算：河道过水总面积A=。桥梁桩柱、桥台及桥两端阻水面积
W阻=177.51m2；净过水面积
W净=。100年一遇洪水时有关参数计算：河道过水总面积A=。桥梁桩柱、桥台及桥两端阻水面积
W阻=153.26m2；净过水面积
W净=。20年一遇洪水时有关参数计算：河道过水总面积A=。桥梁桩柱、桥台及桥两端阻水面积
W阻=130.26m2；净过水面积
W净=。壅水高度采用《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062―91）书中介绍的桥前最大壅水高度计算公式计算，其公式如下：?Z??V2?V0 ?2?式中：△Z――桥前最大壅水高度η――系数，与水流进入桥孔阻力有关，查《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062―91），η表取用0.05。36
V?V――桥下平均流速，QW净；V0?QW；
V0――桥前全断面平均流速，将以上数据代入公式计算，得300年一遇洪水时桥址上游最大壅水高度0.117 m，桥上游水位达到155.287 m。100年一遇洪水时桥址上游最大壅水高度0.100m，桥上游水位达到154.500m。20年一遇洪水时桥址上游最大壅水高度0.086m，桥上游水位达到153.756m。(2)波浪高度计算波浪高度计算按《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062―91）附录十四的公式计算。??0.45???gD?0.70.0018???2??gh???V2V???????2.3?0.13th?0.7?th?2?0.7??gV????gh???????0.13th?0.7??2?????V???????????h1%经计算，桥址处波浪高度为h1%=0.510m。根据规范规定，复核桥梁底高程时，取计算浪高的2/3计入，也即2/3 h1%=0.340 m。(3)桥梁底高程核算按设计水位计算的桥梁底高程为Hmin=Hp+△Z+2/3h1%+△hj，根据《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062―91）的规定，按设计水位计算要求的桥下净空△hj=0.5m，300年一遇设计洪水位Hp=155.17m，水位壅高△Z=0.117m，桥址处波浪高度为h1%=0.510m，将以上数据代入，按设计水位计算的桥梁底高程为Hmin=Hp+△Z+2/3h1%+△ 37
hj=156.127m。又根据《桥位设计》，桥箱梁底面至计算水位的净高不得小于0.5m，设计梁底高程为160.564～161.758m，桥梁梁底高程满足规范要求。(4)回水影响长度桥址处壅水对河道影响长度采用《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062―91）一书回水长度计算公式计算，其公式如下：L?2?Zi式中：L――壅水曲线全长（m）；△Z ――最大壅水高度，其值300年一遇洪水情况为0.117m；100年一遇洪水情况为0.100m，20年一遇洪水情况为0.086m；i――水面比降，其值为0.00182 ；将已知数据，代入上式计算得：300年一遇洪水情况下壅水曲线长度为128.57m，100年一遇洪水情况下壅水曲线长度为109.89m，20年一遇洪水情况下壅水曲线长度为94.51m，即300年一遇洪水情况下，建桥对河道上游的回水影响长度为128.57 m。100年一遇洪水情况下，建桥对河道上游的回水影响长度为109.89m，20年一遇洪水情况下壅水曲线长度为94.51m。4.3冲刷与淤积分析计算桥位处河床表面为砂卵石，砂卵石下面为粘土岩，河床冲刷深度计算按《桥位设计》桥墩、桥台一般冲刷计算公式计算。38
1、 一般冲刷计算（桥墩冲刷计算）（1）公式一（桥下断面一般冲刷64-2简化公式）：?Q2???Bc?hp?1.04?A??Q??1?λμBc?2???0.90.66hmax公式中：
hp――桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）Q2――桥下河槽通过的设计流量（m3/s）Qc――天然状态下河槽流量（m3/s）?B??A――单宽流量集中系数
A???H???0.15BC――计算断面天然河床宽度（m）λ――设计水位下，桥墩阻水面积与桥下过水面积比值μ――桥台前缘和桥墩两侧的漩涡区宽度与桥孔长度之比B2――桥下断面河床宽度（m）hmax――桥下河槽最大水深（m）经计算得300年一遇洪水情况下，桥址处一般冲刷深度为2.86m，100年一遇洪水情况下，桥址处一般冲刷深度为2.39m，20年一遇洪水情况下，桥址处一般冲刷深度为2.01m。（2）公式二（桥下断面一般冲刷64-1公式）：?AQ2??hp????LEd1/6??j?3/5hmaxhc公式中：hp――桥下河槽一般冲刷后最大水深（m）Q2――桥下河槽通过的设计流量（m3/s），当桥下河槽能扩宽至全桥时，Q2=Qs39
Lj――桥孔净长（m）?B??A――单宽流量集中系数
A???H???0.15hmax――计算断面下河槽的最大水深（m）hc――计算断面下河槽的平均水深（m）d――河床泥沙平均粒径（mm）μ――桥孔压缩系数E――与汛期含沙量有关的系数经计算得300年一遇洪水情况下，桥址处一般冲刷深度为3.51m，100年一遇洪水情况下，桥址处一般冲刷深度为3.09m，20年一遇洪水情况下，桥址处一般冲刷深度为2.76m。2、局部冲刷计算由桥墩局部冲刷65－1修正式hb=KξKηB(v0-v00.6l′'?v?v0?)??v?v'???00?nhb――桥墩局部冲刷深度（m）从一般冲刷后床面算起；Kξ――墩型系数；Kη――河床颗粒影响系数；B1――桥墩计算宽度（m）；v――墩前行近流速（m/s）；v0――河床泥沙起动流速（m/s）；v0′――桥墩起冲速度（m/s）；n――指数。40
由公式一、公式二计算一般冲刷后床面起算局部冲刷深度，经计算两公式局部冲刷计算结果相同，300年一遇洪水情况下，桥址处局部冲刷深度为 2.09m，100年一遇洪水情况下，桥址处局部冲刷深度为 1.97m，20年一遇洪水情况下，桥址处局部冲刷深度为 1.83m。公式一、公式二相应计算结果见表4-3-1，4-3-2：表4-3-1
公式一及相应冲刷深度计算成果
公式二及相应冲刷深度计算成果
经复核，由公式一及相应计算结果，20年一遇洪水总冲刷深度3.84m，最大冲刷位置高程145.76m；100年一遇洪水总冲刷深度4.36m，最大冲刷位置高程145.24m；300年一遇洪水总冲刷深度
4.95m，最大冲刷位置高程144.65m；均高于桥梁设计冲止高程143.42m，满足要求。由公式二及相应计算结果，20年一遇洪水总冲刷深度4.59m，最大冲刷位置高程145.01m；100年一遇洪水总冲刷深度5.06m，最大冲刷位置高程144.54m；300年一遇洪水总冲刷深度5.60m，最大冲刷位置高程144.00m；均高于桥梁设计冲止高程143.42m，满足要求。综上所述，复核百年一遇洪水、300年一遇洪水和现状20年一遇洪水冲刷深度均高于桥梁设计冲止高程，桥梁设计冲止高程满足冲刷规划要求。5防洪综合评价5.1与现有水利规划的关系与影响分析根据《洛阳市城市防洪规划报告》拟定的洛河市区段治导线间距要求，桥址处河段的规划线两岸堤防间距为560m。拟建的洛阳市孙辛大桥桥址处河槽宽约560m，拟建大桥主桥长878m，大桥跨河部分568m，符合洛阳市市区河道防洪规划的总体要求。5.2与现有防洪标准及规划要求的适应性分析拟建大桥防洪标准按300年一遇设计，桥址处河道规划防洪标准为百年一遇，规划标准低于大桥设计标准，符合所在河段规划防洪标准及有关技术要求。5.3对行洪安全的影响分析根据洛河两岸公路位置和河道现状，孙辛大桥桥址处河道较为顺 42
直，有利于两岸连接和减少对流势影响，桥墩走向与主河槽方向一致，下部结构采用矩形桥墩、基础为钻孔灌注桩。在小流量行洪时，桥墩对水流导向作用小，不会对主河槽流势产生大的影响；300年一遇洪水时，桥址处设计洪水位为155.17m，按设计洪水位计算的桥梁底高程为Hmin=Hp+△Z+2/3h1%+△hj=156.127m。又根据《桥位设计》，桥箱梁底面至计算水位的净高不得小于0.5m，设计梁底高程为160.564～161.758m，高于计算梁底高程，桥梁梁底高程满足规范要求。300年一遇洪水时，建桥对河道上游的回水影响长度为128.57 m。100年一遇洪水情况下，建桥对河道上游的回水影响长度为109.89m。现状20年一遇洪水情况下，建桥对河道上游的回水影响长度为94.51m。回水影响范围较小。此外，根据《洛阳市城市防洪规划报告》，桥址处规划左右两河堤堤距560m，跨河部分主桥长568m，桥墩会局部阻水，桥上游会产生壅水，遭遇300年一遇洪水时，壅水高度为0.117m， 100年一遇洪水时，壅水高度为0.100m，现状20年一遇洪水时，壅水高度为0.086m。除了桥墩有部分阻水外，桥面对河道行洪没有影响。总之，孙辛大桥的修建，对洛河河道防洪影响很小。5.4对现有防洪整治工程及其它水利工程影响分析项目建成后，工程影响范围内堤防近岸流速会有所加大，所以会加大对现有堤防护坡的冲刷，应加强护砌。43
上游距离桥址位置约320m，现有白村渠首工程。遭遇300年一遇洪水时，河道由于建桥产生的回水长度128.57m， 100年一遇洪水时，河道由于建桥产生的回水长度109.89m，现状20年一遇洪水回水长度94.51m，对渠首工程没有影响。大桥9号墩位于右大堤上，26号墩位于左大堤上，这两个墩会对大堤渗流和稳定产生不利影响，建议在堤后设复堤，消除因堤上桥墩建设造成的不利影响。施工时可采用钢板围护，尽可能减小对大堤的影响，做好大堤渗水与稳定的防护工作，同时施工完后，大堤开挖部分应回填压实，并进行灌浆处理，以增强大堤的防渗及稳定性。右堤梁底至规划堤顶实际净高在4.122m，左堤梁底至规划堤顶实际净高在4.074m，均小于《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021―89）中最小净高5.0m的要求。为了便于汛期防汛车辆通行，左、右岸堤防桥位处部分降低堤顶高程，以满足防汛道路交通要求；同时迎水面堤顶设防浪墙，防止高水位河水倒灌影响防汛车辆通行。降低部分堤段后设复堤，以满足防汛堤顶高程要求和大堤稳定安全要求。5.5建设项目防洪的设防标准与措施是否适当建设项目本身设计防洪标准为300年一遇，洪峰流量10200m3/s，大于规划要求的100年一遇洪峰流量7530 m3/s，满足河道堤防规划设计要求，但应加强两岸大堤迎水坡护砌，提高抗冲刷能力。
6工程影响防治措施与工程量估算该项目建成后，会加大对现有的堤防护坡及齿墙的冲刷，所以在桥上游、下游各250m的范围内建议采用M7.5浆砌石加强护砌，护砌范围为迎水面堤脚至堤顶。大桥9号墩位于右大堤上，26号墩位于左大堤上，这两个墩会对大堤渗流和稳定产生不利影响，建议在堤后设复堤，消除因堤上桥墩的建设造成的不利影响。施工时可采用钢板围护，尽可能减小对大堤的影响，做好大堤渗水与稳定的防护工作，同时施工完后，大堤开挖部分应回填夯实，并进行灌浆处理，以增强大堤的防渗及稳定性。右堤梁底至规划堤顶实际净高在4.122m，左堤梁底至规划堤顶实际净高在4.074m，均小于《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021―89） 45
中最小净高5.0m的要求。为了便于汛期防汛车辆通行，左、右岸堤防桥位处部分降低堤顶高程，以满足防汛道路交通要求；同时迎水面堤顶设防浪墙，防止高水位河水倒灌影响防汛车辆通行。降低部分堤段后设复堤，以满足防汛堤顶高程要求和大堤稳定安全要求。现状大堤防汛路较窄，路面为土路，汛期路面泥泞不利于通行，对防汛极为不利，需对左右堤防汛道路进行路面硬化。为消除建桥后的不利影响，建议对桥址上下游各200m范围内进行河床整治。经估算四项工作工程量：C20混凝土1760 m3，土方回填15960m3，M7.5浆砌石5350m3，河道清理整平方量。施工方案考虑非汛期主河道施工方案，因考虑河面较宽，建议在主河槽采用筑岛法施工，并在岛上游设置7m宽施工便道或修建临时桥梁，确保钢筋、砼运输正常。开工后，先进行主河道施工。在下部结构施工结束后，及时拆除筑岛物，确保河道原有宽度和正常行洪能力及施工安全。在施工中设立专人负责的防汛小组，负责人员提前与洛河上游水利及水坝部门取得联系，及时、准确掌握河水涨落事宜。建立健全防汛记录、资料、在河道施工区沿岸设置水位标志，及时观察水位情况，确保施工安全。
7结论与建议7.1评价结论孙辛大桥桥长1256m,全桥结构分为两大部分，即由主桥（和两岸引桥组成。主桥按双塔双索面斜拉桥美化构造进行设置，跨径布置为（5×36）m+(4×36+6+4×36）m+（6×36）m+(22+4×36+22)m，主桥桥长878m，桥面宽度为（人行道2×2.5m+非机动车道2×6m+机动车道17m）34m。上部结构采用最大跨径36m的单箱双室连续梁结构，上下行分离，上下行桥设剪力铰，桥面为整体式。单幅梁宽17.0m，墩顶梁高 47
2.0m，跨中梁高1.7m。箱梁为斜腹板，翼缘板宽3.5m，顶底板厚度0.25m。在墩顶，考虑横向抗剪抗弯，设置了部分预应力。下部桥墩结构为钢筋混凝土花瓶型墙式墩，下设承台，承台下为钻孔灌注桩基础，桩径1.8m；桥台结构为双柱式台，钻孔灌注桩基础，桩径1.5m。桥梁美化工程的主题设计采用两座高塔，塔高分别为83.5m和63.5m，桥面以上高度分别为70m和50m。塔身桥面以下部分为钢筋混凝土结构，桥面以上为钢结构，两侧设拉索，基础采用群桩基础。为提高塔身刚度和横向稳定性，桥塔与桥墩间设钢筋混凝土系梁一道。拉索采用OVM.GJ15－3型钢绞线整束挤压索，索体3根环氧喷涂钢绞线组成，索体外包PE。左测引桥段为跨越左大堤和滨河路，右侧引桥为跨越右大堤和快速路。综合考虑跨径布置及合理经济的主梁形式，两岸引桥以单箱双室连续梁为主要结构形式。左岸为5×36m的预应力钢筋砼箱梁，右岸为一跨5×36m的预应力钢筋砼箱梁。其中为了过桥管线跨过洛河大堤后落地埋入地下以及引桥需上跨滨河路与滨河西路，在两岸各采用了一跨预应力钢筋砼箱梁。两岸引桥总长360m。根据中华人民共和国1994年颁布的国家标准《防洪标准》（GB50201―94），洛阳市孙辛大桥属于洛河上的特大桥，其防洪标准按300年一遇设计，桥址处大堤规划防洪标准为100年一遇，现状防洪标准不到20年一遇。桥面设计高程为162.564～163.758m，梁底设计高程为160.564～ 48
161.758 m。经复核，300年一遇洪水时，桥址处设计洪水位为155.17m，按设计水位计算的桥梁底高程为Hmin=Hp+△Z+2/3h1%+△hj=156.127m。又根据《桥位设计》，桥箱梁底面至计算水位的净高不得小于0.5m。大桥所在河段堤防规划防洪标准为100年一遇，现状大堤右堤堤顶高程156.20m，左堤堤顶高程156.35m；规划两岸大堤堤顶高程均为156.49m，设计梁底高程为160.564～161.758m，桥梁梁底高程满足规范要求。300年一遇洪水时，建桥对河道上游的回水影响长度为128.57m；100年一遇洪水情况下，建桥对河道上游的回水影响长度为109.89m；现状20年一遇洪水情况下，建桥对河道上游的回水影响长度为94.51m；影响范围较小。根据《洛阳市城市防洪规划报告》，桥址处规划左右两堤堤距560m，大桥跨河部分桥长568m，桥墩会局部阻水，桥上游会产生壅水，遭遇300年一遇洪水时，壅水高度为0.117m， 100年一遇洪水时，壅水高度为0.100m，现状20年一遇洪水时，雍水高度为0.086m。在行洪时，除了桥墩有部分阻水外，桥面对河道行洪没有影响，且桥墩走向与主河槽方向平行，对水流导向作用小，不会对主河槽的流势产生大的影响。评价结论：洛阳市洛河孙辛大桥桥孔布置1256m，主桥跨河部分长度为568m，河道两岸现有连续堤防，基本满足《洛阳市城市防洪规划报告》中规划的堤距要求；桥梁梁底超高符合《公路桥涵设计通 49
用规范》要求，除了桥墩对河道行洪稍有影响外，桥面对河道防洪没有影响；桥前雍水高度及回水影响范围较小，对河道现状防洪基本无影响，根据大桥施工方案，大桥施工期间对河道行洪基本无影响。但建桥后，由于河道过水断面减小，桥址处河道流速加大，将加大对堤的冲刷；另右堤梁底至规划堤顶实际净高在4.122m，左堤梁底至规划堤顶实际净高在4.074m，影响堤顶防汛交通。总之，孙辛大桥的修建，对洛河河道防洪影响很小。7.2意见和建议(1)桥墩与河道两岸堤防连接要顺畅，以利于河道行洪。(2) 建议对桥上下游200m范围的河床进行整治，以减少建桥对洛河河道行洪的影响。(3)桥下现状堤顶至梁底净高小于《公路桥涵设计通用规范》最小净高5.0m的要求，影响防汛车辆通过。为便于汛期防汛车辆通行，左、右岸堤防桥位处部分降低堤顶高程，以满足防汛道路交通要求。（4）现状大堤防汛路较窄，路面为土路，汛期路面泥泞不利于通行，对防汛极为不利，建议对左右堤防汛道路进行路面硬化。（5）建议在桥上游、下游各250m范围内采用M7.5浆砌石对现有的堤防进行护砌加固，以提高抗冲能力。（6）9号墩位于右大堤上，26号墩位于左大堤上，两墩对大堤渗流和稳定产生不利影响，建议在堤后设复堤，以消除因堤上桥墩的建设造成的不利影响。施工时可采用钢板围护，尽可能减小对大堤的影响，施工完成后，应进行回填压实恢复，并进行灌浆处理，以增强 50
大堤的防渗及稳定性。
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