西成铁路涝河对角岔钢桥防洪评价探析

王丽霞（户县水务局　陕西　户县　710300）

工程

西成铁路涝河对角岔钢桥防洪评价探析

王丽霞
（户县水务局陕西户县710300）

通过分析研究西成铁路对角岔钢便桥对涝河防洪影响、涝河洪水对钢便桥的影响，计算确定钢架桥是否满足过洪要求，对项目防洪方案进行评价，并对不利影响提出措施，以确保西成铁路建设顺利进行。

涝河；对角岔钢桥；防洪；评价

1　概况

1.1西成铁路对角岔钢便桥情况

西成铁路全长约660km，其中西安至成都铁路客运专线 XCZQ-2标段，正线长度34.301km，路线起于秦岭北麓低中山区户县境内，主线由清凉山隧道引入，终于大秦岭隧道的1#斜井段。西成铁路户县涝河对角岔钢便桥位于涝河上游大岔沟口以上约200m处，为西成铁路物料运输横跨户县涝河的一座临时性钢结构便桥，横跨涝河主河道，便桥全长36m，分3跨，跨径12m。两岸桥台与桥墩基础采用C20片石砼，埋深3.5m，迎水面宽1.5m，顺水流长6.0m，桥面为10mm钢板；栏杆为16#工字钢，栏杆中间用φ50mm钢管连接。该桥主要承担纸坊一号隧道的石渣外运和钢材、混凝土等材料的运输，服务期4年。

1.2涝河概况

涝河属渭河一级支流，发源于秦岭北麓静脑峪，流域面积663km2，河道全长82km，天然落差2092.0m，平均比降24.3‰。本次钢便桥桥址处控制流域面积271.5km2，峪口以上流域全为土石山区。涝河流域属暖温带大陆性季风气候区，多年平均降雨量750.8mm，多年平均径流量1.33亿m3，实测最大洪峰流量904m3/s（1957年），多年日平均流量4.21m3/s。

1.3项目区防洪情况

西成铁路户县涝河对角岔钢便桥位于秦岭深山区，河谷狭窄，水流湍急，两岸基岩裸露，岸坡及顶坡植被良好，相对高差达300m～600m，山谷两岸坡度在45°～85°左右。项目区所处河段为户县东流水电站保护区，现状右堤护岸采用浆砌石护坡和防洪墙砌护（其中0+000～0+168段为浆砌石护坡，0+168～ 0+318段为浆砌石防洪墙），设防防洪标准为30年一遇洪水；左岸浆砌石护岸为西汉高速路施工时为了保护户菜路而进行的局部加高加固，未设防洪标准。

2　河道演变

2.1河道历史演变

对角岔钢便桥地处秦岭北麓石质山地河谷区，该区域地形大致呈羽状，地势南高北低，地质构造复杂。经过漫长的岁月里，岩性地质表层不断风化，在雨水侵蚀、冲刷和水流下切作用下，坡面漫流向断裂带汇集，逐步形成小溪—河沟—河道，随之涝河便不断发育成熟。

2.2河道近期演变

由于东流水电站和西汉高速路的建设，涝河河道纵向演变存在冲刷和下切趋势，随着水流与河床的自动调整，河床纵向向着平衡方向发展。河道弯曲基本定型，基岩、边岩虽然会风化，但河床及岸边岩性相对坚硬，加之，左右堤岸已进行浆砌石砌护，弯曲段和顺直段变迁可能性很小，狭谷和宽谷只会在漫长的岁月里变得稍宽敞一些，但这种变化速度是微小的。

3　防洪评价

根据西成铁路户县涝河对角岔钢便桥的功能作用，综合考虑确定西成铁路户县涝河对角岔钢便桥的防洪标准为10年一遇，设计洪峰流量Q10%=312m3/s，工程等别为Ⅴ等，建筑物级别为5级。

3.1洪水分析

涝河对角岔钢便桥工程区附近没有实测洪水资料，采用下游涝峪水文站实测资料作为控制站进行设计洪水推求。涝河的洪水是由暴雨形成的，最早发生在4月，最迟出现在11月，但量级和强度较大的暴雨一般发生在7月～10月。洪水大多陡涨陡落，且流程短，比降大，因此洪水特征表现为汇流历时短，传播速度快，峰型多为尖瘦型，历时一般1天～2天；但由秋季连续阴雨的形成的洪峰，峰型矮胖，历时较长。

3.2洪水洪峰流量计算

洪峰流量的选样采用年最大值法，本次选用基础资料为涝峪口水文站1944年～2010年水文年鉴整编成果中洪水资料。根据涝峪水文站1944年～2010年67年洪水资料加入1898年调查洪水按不连序系列进行频率计算，得上游山区设计洪峰流量。洪峰流量计算时，将1898年洪水提出作为特大值处理，重现期为110年，1957年、1987年虽然发生的洪水较大，在67年的长系列资料中按照特大值处理时在1898年洪水控制的情况下影响不大，因此本次不将1957年、1987年洪水作为特大值处理。用矩法估算统计参数初始值，然后采用P—Ⅲ型曲线适线，适线后洪峰流量统计参数及不同频率洪峰流量成果见表3-1。

表3-1　　涝峪水文站不同频率洪峰流量计算成果表　　单位：m3/s

考虑本次设计洪水采用的系列资料与上级部门批复的《涝河治理规划》中系列资料相近，且计算结果也基本一致，为保持与《涝河治理规划》的一致性，本次设计采用上级部门批复的《涝河治理规划》中10年一遇洪峰流量368m3/s作为设计依据。

3.3工程区设计洪水计算

依据控制站设计洪水洪峰流量计算成果，采用面积比拟法，经分析计算，本次工程区10年一遇涝河设计洪峰流量为312m3/s。根据确定的河道糙率、起始断面的水位～流量关系和设计河道断面，首先计算各横断面的水力因子，以下游控制断面为起始断面推算上游水位，从下游向上游采用能力能量守恒方程逐断面进行水面线计算，最后推求出该段规划河道设计洪水位。计算得起始断面水深2.24m，洪水水位为725.64m。

3.4雍水分析计算

西成铁路户县涝河对角岔钢便桥由于受地形及附近西汉高速路等条件限制，左岸桥台布置在河道滩地上，右岸桥台建河堤上，2个桥墩建在河道内，束窄了河道行洪断面，使过水面积减少，同时增大了水流阻力，造成桥位上游一定范围内水位雍高，行洪能力降低，阻水面积3.9m2，阻水宽度1.3m，对河道行洪有一定影响，对河势稳定也将产生一定的不利影响。根据公式计算的钢便桥处雍水成果见表3-2。

表3-2　　铁路规范公式大桥壅水高度计算成果表

表3-3　　梁底高程复核成果表　　单位：（m）

计算的雍水高度为0.08m，雍水曲线长度为8m。

3.5桥位处堤顶高程复核

依据《西安市实用水文手册》，桥位所在地区最大风速为17m/s；风区浪程长度分析取40m，10年一遇洪水的平均水域深度为2.50m，经计算的波浪高度为0.10m，桥下净空安全值取0.50m。

差值为“-”时，说明设计梁底高程低于本次复核要求的梁底高程。

从表3-3中可以看出，西成高铁户县涝河对角岔钢便桥设计左岸桥台和1#桥墩的梁底高程，低于本次复核要求的梁底高程，不满足桥位河段防洪和桥梁设计要求。

西成铁路户县涝河对角岔钢便桥建成后，10年一遇洪水桥前最大雍水高度为0.08m，西成铁路户县涝河对角岔钢便桥桥址安全堤（岸）顶高程=10年一遇洪水位729.98m+堤顶超高 0.8m+桥前雍水0.08m=730.86m，建桥前右堤护岸高度为731.97m，设计右岸桥梁底高程731.25m，均满足10年一遇洪水过洪要求；建桥前左岸滩面高程730.54m，设计左岸桥梁底高程729.80m，低于安全堤顶高度1.06m，均不满足10年一遇过洪要求，需抬高桥面或采取河道疏浚措施，增加河道行洪断面。

3.6河床冲刷分析

根据洪水冲刷计算，西成铁路户县涝河对角岔钢便桥计算基础最低冲刷高程为725.08m，而该钢便桥设计左岸桥台基础底高程726.30m、1#桥墩基础底高程723.85m、2#桥墩基础底高程724.02m、右岸桥台基础底高程727.75m，因此，钢便桥河道内的1#和2#桥墩基础埋深满足要求；而左岸桥台建在河道滩面上，且基础埋深不能满足抗冲刷要求；右岸桥台尽管有砌石护岸防护，但是桥台基础埋深不够。

3.7项目建设对第三人合法水事权益的影响分析

经现场勘查，该便桥所在河段上下游影响范围内，除东流水电站和人行便桥外，无其他企事业单位和蓄、引、提水设施。紧邻该桥下游右岸已建成东流水电站，现状护坡砌护高度为 731.97，该桥设计右岸桥梁底高程731.25m，因此对东流水电站防洪安全有一定影响。距该便桥下游70m处有一座钢架人行便桥，对人行便桥影响不大。

4　结论和建议

通过对西成铁路户县涝河对角岔钢便桥所在河段水文泥沙特性、河道冲淤变化规律、钢便桥建设对所在河段防洪影响，以及对第三合法权益人的影响分析，得出以下结论和建议。

4.1结论

（1）根据临时水工建筑物洪水设计标准需为10年～5年要求，结合西成铁路户县涝河对角岔钢便桥主要功能，综合考虑确定西成铁路户县涝河对角岔钢便桥的防洪标准为10年一遇，工程等别为Ⅴ等，工程级别为5级。经本次洪水分析计算，确定钢便桥处10年一遇洪水流量为312m3/s，洪水位为729.98m。

（2）按照本次防洪标准10年一遇洪水分析结果，设计右岸桥梁高程731.25m，而现状桥梁处护坡砌护高程731.97m，桥梁底低于该桥下游右岸东流水电站的现状护坡，降低了河道行洪能力，因此对东流水电站防洪安全造成影响，需对该桥下游护坡进行加高至731.97m，确保东流水电站的防洪安全。

（3）需抬高左岸桥台和1#桥墩梁底高程到730.52m或清理疏浚河道，增加河道行洪断面。

（4）经设计洪水冲刷计算，西成铁路户县涝河对角岔钢便桥1#和2#桥墩基础埋深满足要求；左岸桥台建在河道内，基础埋深不能满足抗冲刷要求，右岸桥台尽管有砌石护坡防护，但是桥台基础埋深不够，因此，便桥极易遭到洪水冲刷破坏。考虑到便桥为临时性桥梁，建议建设单位使用中随时关注，如遭破损，随时修复加固。

4.2建议

（1）钢便桥为临时性便桥，施工单位应根据桥梁荷载能力，限制超载车辆通行。

（2）项目区处于山区，暴雨洪水多发，山地灾害隐患严重，要加强与防汛、水文等部门的联系，汛期服从防汛部门的统一领导和调度，注意掌握流域雨、水、汛情信息，做好山洪灾害监测，制定切实可行的防洪预案，确保钢便桥及电站厂区安全。

（3）由于项目区在山区，要加强安全生产管理，注重安全教育。

（4）项目区车辆在运输行驶中既要重视保护山林生态环境，更要保护河道及水资源生态环境。陕西水利

（责任编辑：唐红云）

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