对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

文章编号：（）#$$!@AB"C!$$!$#@$$$D@$B

第!"卷第#期!$$!年"月

华北水利水电学院学报

%&’()*+&,-&(./0/1)*2)3.1.’.4&,5*.4(0&)34(6*)7*)9:9(&4+47.(17;&<4(88

=&+>!"-&>#!

?*(>!$$!

对沁阳市紫陵—葛村沁河公路大桥

桥位河段防洪影响评价

李怀志，张小稳

（焦作市黄河河务局，河南焦作C）AC$$#

摘要：通过桥渡水文计算，确定了设防流量及设防水位，校核了大桥主要特征值；并对建桥后对防洪工程、河

势变化、沁河水质、环境、通航等影响进行了评价，经论证，采取一定措施后，大桥的主要设计技术指标满足防洪要求>

关键词：沁河；公路桥；防洪影响；评价

G中图分类号：E=#CF>A

文献标识码：H

沁阳市紫陵镇至焦巩黄河大桥段公路，穿越沁河需建特大桥#座，经方案比较，桥位最终选在北岸王村至南岸期城>在初步设计中已对桥位河段的水文泥沙、河床演变等进行了分析和计算，确定了大桥的主要技术指标>

初步设计中该桥的主要指标如下：大桥长度I桥梁全宽##>BF>#BJ，A>$J>

大桥桥跨"孔数为"!>$>$J，!孔>桥面设计标高#（黄海标高，下同），">"C>AC"J

桥底标高#"!>FFBJ>

桥下预留净空$C>>A$J>

该断面两岸堤距##实际压缩河床A>$D>A$J，浅滩#（北岸压缩C南岸压缩I"FJ!>AJ，C>AJ）>

"大桥百年一遇设计流量A#／，雍水高B>I"J3

度$波浪高度$河床淤积$>$D"J，>"AJ，>B$J>

前后桥位河段的有关防洪特征值进行分析计算>#>#基本资料

#>#>#沁河洪水

沁河是黄河下游的一条支流，是黄河洪水的重要组成部分>沁河五龙口以上为山区，两岸峡谷陡峻，河谷弯曲窄深，属峡谷型河道>沁阳紫陵—葛村沁河大桥距五龙口约#沁河洪水出山谷后，来"KJ>势迅猛，峰高量大，对桥具有较强破坏力>

沁河历史洪水情况见表#>

［］#表#沁河洪水统计表

年份#CD!#FB##DIA#DIA#IC"#IC"#IAC#ID!#ID!

站名阳城九女台小董五龙口小董五龙口小董小董五龙口小董

"@#流量／ J3

备注调查洪水调查洪水调查洪水调查洪水调查洪水调查洪水实测洪水实测洪水实测洪水

#C$$$A$$$AF$$BI$$C#!$"IF$"$A$C!C$C#"$

该桥引桥与两岸大堤的交叉形式为平交>F>

因该桥为特大型桥梁，根据有关规定，需对建桥可能引起的沁河河势变化和对上下游沁河防洪工程的影响等进行论证并编制详尽的防洪评价报告>

#桥渡水文计算

大桥建成后，由于过流断面缩小，水流边界条件相应发生变化，必将影响水流运动>为此，需对建桥

五龙口站历年实测最大洪水洪峰值（#IA""经验频率计算表见表!#IIB年）>

!

收稿日期：；修订日期：!$$#@#$@$D!$$#@#!@$"作者简介：李怀志（，男，河南武陟人，焦作市黄河河务局工程师，主要从事沁河防洪工程建设项目规划及管理#IBB@）

工作>

对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

第!$卷第’期李怀志等：沁阳市紫陵至葛村沁河公路大桥对桥位河段防洪影响评价

*

表!

按年份先后排序年份’)*+’*/$’*+$’*+/’*++’*+0’*+,’*+)’*+*’*0-’*0’’*0!’*0$’*0/’*0+’*00’*0,’*0)’*0*’*,-’*,’’*,!’*,$’*,/’*,+’*,0’*,,’*,)’*,*’*)-’*)’’*)!’*)$’*)/’*)+’*)0’*),’*))’*)*’**-’**’’**!’**$’**/’**+’**0

流量"#$ %&’

+,--/’!-’+--!+!-’---’$0-’---’+!-,-!

/*!’’’-’’,-))-’-/-’0)’0/-,$,’$’-!+-’$,-’,!-/’)’’!-!,*+,!0)$/*+$,*!+/0,,/0)/!/-)--!’)+!*’!!!0’))-$$$)$.*$0.*+!-’-0-’0-$/,’!)-

经验频率计算表

频

序

号

计算值

’!$’!$/+0,)*’-’’’!’$’/’+’0’,’)’*!-!’!!!$!/!+!0!,!)!*$-$’$!$$$/$+$0$,$)$*/-/’/!/$//

-.*,’.*/!.*’+.’!,.$!*.+$’’.,/’$.*/’0.’+’).$0!-.+0!!.,,!/.*)!,.’)!*.$*$’.0-$$.)-$0.-’$).!!/-./!/!.0$//.)//,.-//*.!++’./0+$.00++.),+).-,0-.!)0!./*0/.0*00.*-0*.’’,’.$’,$.+!,+.,$,,.*$)-.’/)!.$+)/.++)0.,0)).*,*’.’,*$.$)*+.+**,.,*

率"(

采用值

’.-!.-$.-+.!,./*.0’’.)’/.-’0.!’)./!-.0!!.)!+.-!,.!!*./$’.0$$.)$0.!$).$/-.+/!.,//.*/,.’/*.$+’.++$.,++.*+).’0-.$0!.+0/.,00.*0*.!,’./,$.0,+.),).-)-.!)!./)/.0)0.))*.-*’.!*$./*+.0*,.)

按流量大小排序年份’)*+’*)!’*/$’*)!’*+/’*,’’*00’*+)’*+$’*,-’*+0’*0)’**0’*0!’*,$’*0’’**$’*0/’*++’*+,’*0$’*))’*)$’*0,’*+*’*,0’*)-’*,+’*)+’**!’*,,’*0-’*)’’*,!’*,)’**+’*)*’*,/’*),’*,*’*0*’*)/’*0+’**/’*)0’**-’**’

流量"#$%&’

+,--/!/-/’!-/!/-!+!-’,!-’0/-’+!-’+--’$,-’$0-’$’-’!)-’’,-’’!-’’’-’-0-’-/-’---’---))-))-)--,$,,-!0)$0,,+,!+!*+!-/*+/*!/0)/’)$,*$/,$$$!,*!0’!+/!+-!’)’0)’0-’!!)$.*)/$0.*$,

对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

!(

华北水利水电学院学报

#((#年$月

!"!"#洪水资料可靠性分析

均有历史洪表!中所列为历史调查洪水资料，灾记载，洪水痕迹可靠，上下游痕迹一致，经反复调查、测量、论证，资料基本可靠"表#所列历年洪水洪峰资料，均为建站后实测并经核审的数据，真实可靠"!"#

设计流量推求

紫陵—葛村大桥距五龙口水文站仅有!$%&，

而桥位断面无洪水资料，因此桥位断面的水文计算采用五龙口水文站的资料，以五龙口水文站百年一

/&

$&&0,

#

#

1

0&当发生百年一遇洪水，流量为0(((&$)*时，通过试算得下列数据

0北滩&(’++&，0南滩&#’$,&，

0槽&0’’(&，/北滩&(’-0&)*，/南滩&!’(!&)*，/槽&$’.!&)*，

/&)总3.总&#’(+&)*’遇流量加上区间暴雨径流作为设计流量值［#］"

!"#"!频率计算

将’(((&$)*以上流量作为特大值处理，从实测资料中抽出!+,#年的洪水流量’#’(&$)*作为特大值，加上调查资料中!,+-年的流量-.((&$)*，

!+’$年的流量’!#(&$)*组成特大值系列，年数!）为$/，调查期年数（"）为!(#/，实测年数（#

）为’’/"!’,#年特大洪水作为参考值，没有参加洪水频率计算"由计算结果绘制经验频率曲线"

根据经验频率曲线，由三点适线法试配理论频率曲线"试配结果如下：当$%&!’!,，$(&$’0时曲线拟合最好’查经验频率曲线得)!*求1--((&$

)*"

!"#"#区间流量

根据提供的水文计算成果，五龙口站至桥位区间汇水面积!’+%&#，百年一遇暴雨时，区间汇水流量为-+("(!&$)*"!"#"$

成果分析

!+.,年沁河河口村水库可研报告中提出五龙口站+1!2的流量为0!.(&$)*"!++0年南水北调中线沁蟒河改道工程可行性研究报告成果中五龙口站百年一遇设计洪峰流量为0(((&$)*"由于近期恰逢枯水期，随着系列延长，设计洪水数值有减少的趋势，因此计算采用--((&$)*成果是合理的"五龙口站百年一遇洪水加上五龙口至桥位区间的入流，组合流量为0(+(&$

)*，

考虑区间河道槽蓄影响，最终确定桥位百年一遇设计流量为0(((&$)*"!"$

设计水位

以!+,#年洪水为典型洪水过程线，由水位流量关系反算可求得

#槽&(’(#，#滩&(’(’

取

,&(’-!-［!］

’

现根据设计流量确定设计水位及参数，用如下

水力学计算公式

［$］

)&./

!"’

壅水计算

根据桥位断面资料计算出建桥前相应设计洪水

位（4设1!$!"’’$&）的过流断面面积为$!(#".+&#"由桥孔布设情况计算得，

建桥后过水面积只有#,.0"!+&#，则河滩路堤阻断的过水面积

3滩1$!(#".+4#,.0"!+1##0"0&#，其中3北滩1$(&#，3南滩1!+0"0&#")滩

&.北滩5/北6.南滩5/南

&$(5(’-06!+0’05!’(!&#!-’$.&$)*得

)滩)!*&0(((

&$’-+*壅水计算采用公式如下

［’］!78&—

"(/##9/—

#

)

式中!78———桥前最大壅水高度，&；

"—

——水流阻力系数，取值见表$；—/8—

——桥下平均流速，对桥下松软土壤取—

/81（/槽6)+3:;）3#&#"+(&$)*；:;—

——桥下净过水面积；/—

—

——断面平均流速"表$

水流阻力系数)滩3)!*<!(!!=$($!=-(>-("

(’(-

(’(.

(’!(

(’!-

!7&(’(-5（#’+(#9#’(+#）&(’#(#&按规定，桥下壅水取!7下&!73#&(’!(!&桥前壅水长度，?8&#!73,&.+!’#-(&!"-波浪高度

波浪高度按经验公式计算

［$］

9

(’.

4#’$5!’$56[(’.(?&/#

1

)](7)

9!

/

1

(!,(@A7A)

(’’- (’

/#561 9 (’. (’!$56[(’.(/#1

)]

（

对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

第’(卷第!期李怀志等：沁阳市紫陵至葛村沁河公路大桥对桥位河段防洪影响评价

!!

式中

——累积频率#$!%的波浪高度；!"———风速，取&’$!"#$%；&’—

——有效浪程系数，取()$!*&&；()—

——浪程，取)$!’&&#；)—

——沿浪程平均水深，取!$(*’&#*!—

代入公式计算

+

+

右岸堤顶超高!)"#，堤防的临背边坡均为!)(#，!4()

’)’!.1(年以前河势演变情况解放前沁河水量丰富，常年不断流，河势上提下挫频繁，被迫修建的险工比比皆是)桥位附近的坞头险工，范村险工、长沟险工就是在河势上提下挫、危及堤防安全时抢修而成的)根据历年河道大断面测量资料分析可知，’&世纪*&至,&年代桥位河段曾得!)*!"$&)"(#)

梁底高程计算

桥墩前面的水流冲击高度，称为桥墩冲高，是桥

墩阻碍水流运动造成的挠动波在墩前及其两侧产生斜击波环，并在墩前形成冲击水柱，冲击水柱是水流动能转化为势能的具体表现)

桥墩冲高采用如下计算公式

［+］!!墩$&*’&!&*(+

式中

!!墩———桥墩冲高，#；

&&———行近流速，&&$&槽$(*,!#$%)

代入公式得

!!墩$!*!*#综上所述，本次检核的主要指标的结果如下：!)百年一遇流量,!%-*&&&#(

$%，

相应水位!-!(!)++(#)

’)桥前最大壅水高度!--&)’&’#，壅水长度,.!)’"&#)

()桥下最大壅水高度!-下-&)!&!#)

+)累计频率.-!/的波浪高度，!"-&)"(#)")桥墩的冲高!!墩-!)!*#)*)"&0淤积厚度为&)*#

（由委托方提供水文计算书）)

,)桥下净空&)"#

［+］

)

1)梁底最低标高-/$!0!-下1!"2(0&**0&*"$

!(’*..,#，

取!(()&&&#*’河势影响评价

沁河自五龙口出山谷进入平原后，河道突然展

宽，根据历史资料及多年的河势观测，该段河道具有一定的游荡性)紫陵—葛村沁河公路大桥位于五龙口以下约!(2#处，北岸大堤公里桩号(3&""（公路

桩号为+3!&(），南岸大堤公里桩号(3’&*（公路桩号为"3’!!)"）处，该断面处’堤间距!!&1)"#)’)!桥位河段的防洪标准

桥位河段的防洪标准，左岸堤防等级为+级，右岸堤防等级为’级，’岸堤防均防御沁河小董站

+&&&#($%洪水

（’&0一遇），左岸堤顶超高为有过’股河，南岸有一宽度约为!"&#的串沟，深度!)&#左右，

紧靠南岸堤防行洪；北岸为主河槽，宽度变动范围在!&&5’"&#之间，深度’)&#左右，靠近北岸堤防行洪，滩岸摆动范围较小，一般在’&#范围内)主河槽摆动一般摆向南岸，最大摆幅大于!,&#)’&世纪,&年代后期以来，随着伏背险工的逐步完建，南岸的串沟逐渐消失，中小洪水时主流靠北岸下泄)

!1."年沁河涨水，五龙口发生",&&#($%大洪水，大流顶冲桥位附近北岸大堤，造成堤防决口，当时坞头抢险曾做过几十段埽体，靠河六七年后脱险；!.!1年洪水又顶冲此堤，情况紧急，抢修了’个垛，靠河十余年后又脱河；!."(年主流又靠北堤行洪，采用了挂柳护堤的办法抢护；!."+年河势下挫，又修了’个石垛，!."*年又脱河；!.,&年由于河势下挫，该险工以下的高滩出现坍塌，根据保滩护堤的原则，在险工下首的高滩又新修了’个垛，并于!.,!年加固了根石)上述历史河势变化情况表明，由于大河常年靠北岸下泄，河势上提下挫，造成了堤防险情不断，危及着堤防的安全)

’)(!"#$%&’’’年河势演变

从对桥位河段!.1(5’&&&年的河道主流线进行套绘的情况看，该处河道的主流均靠近北岸，但主溜线摆动较为频繁，一般摆动幅度为"&#左右，最大摆幅约!1&#；!..&年以来，由于受沁河来水及河道内采沙的影响，河道逐渐刷深，目前河道深为+)&5+)"#，

再加上近年河道流量偏枯，经常断流，河床表现较为稳定，平均年摆幅在"&#以内，没有出现大的摆动)

!.1(5’&&&年期间该段河势虽然时有上提下挫、左右摆动的现象，但流路基本上是稳定的，没有形成特别严重的、影响沁河整个流路的畸型河弯)但鉴于历史上该河段曾经出现过’股河，而对于产生’股河的机理尚没有进行深入的分析研究，故对此应给予应有的注意)’)+

大桥对上下游河势的影响

沁河是黄河的一条重要支流，其洪水特性与黄

对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

&"

华北水利水电学院学报"$$"年(月

河相似，素有“小黄河”之称!借鉴新荷铁路堡城复线黄河桥河工动床模型试验、京沪高速铁路济南黄河大桥河工模型试验的结果，只要桥跨、桥长布设合理，建桥后对桥位上下游的河势影响不大!另借鉴南水北调中线孤柏嘴穿黄渡槽方案的模型试验结果，尽管墩台对水流的梳理作用很大，但修建渡槽前后河势也没有发生大的变化!

紫陵—葛村沁河大桥上下游工程的布设型式与武陟杨庄改道工程沁河大桥桥位布设有相似之处!武陟沁河大桥桥位处河势从南岸朱原村险工到北岸堤防进行加固!建国后，国家对沁河的治理更加重视，分别于&-#&年、&-#*年、&-.(年(次对桥位河段堤防进行了加高加固!桥位北岸上游约.+)以上为

坞头险工，迎对岸伏背险工来溜，北岸下游约(,#)处为范村险工，水流经范村险工后被送至北岸鲁村险工，鲁村险工又将水流送至南岸的王曲险工!伏背险工（右岸&/$-&’&/(#-处）始修于&-,$年，&-+"年建成，现有坝*道，全为散抛石裹护，总裹护长度（左岸"/"$(’"/-#+处）始修于("()!坞头险工

现有工程,座，全为散抛石裹护，总裹护长&-&.年，

东关险工，主流顶冲东关险工，公路桥位于东关险工下首!紫陵—葛村沁河公路大桥上游主溜从伏背工程导向坞头险工下首，大桥亦正好位于坞头工程下首，两者河道与桥位形势比较相似!从武陟沁河公路大桥运行多年以来的观察来看，尽管上游朱原村险工的送溜作用有限，但建桥前后主溜一直靠北岸下泄，流路基本稳定，没有发生很大的河势变化!由此可以佐证，修建本公路桥后对桥位河段的河势不致于发生很大影响，但在大桥建成后仍应加强对河势的观测!"!#

河势变化对桥台的影响

近"$%以来，水流出伏背险工后，一直靠近北岸下泄，虽然随着来水量大小的变化主流在北岸时有上提下挫现象，引起桥位断面主流位置的南北摆动，但摆幅较小，主流保持在距北岸大堤&$$’($$)范围内，该处主河槽宽度一般在"#$)左右!由于近年来沁河来水偏枯，再加上该段河道内人为采沙的影响，目前河床深度已达*!$’*!#)，河床深度仍有进一步下切的趋势!若来较大洪水，水流将更加集中，冲刷力将更强!另外考虑到历史上该段河北岸曾经多次出险，被迫修建了许多防护工程，建桥后，桥墩又具有阻水作用，因此，北岸桥台的防护不容忽视，需要采取必要的工程防护措施!

若按目前的河势情况考虑，桥位段若遇较大的设计洪水将会发生漫滩，滩地水深不大，多在&!$)左右，且漫滩水流速较小，主流仍会靠近北岸下泄，南岸桥台附近只有漫滩水，流速不大，冲刷力较弱!但如前所述，桥位处河段不是没有出现"股河的可能，因此，滩地墩台也应采取适当措施加以防护!

(

防洪工程影响评价

(!&

桥位河段河道工程概况

据查证，桥位处两岸堤防修建于清乾隆二十六

年（&+,&年），距今已有"*$%的历史!民国期间，民

国政府曾采用“整修沁堤，改埽为石”的方法对两岸

度&#()!范村险工（左岸(/*"$’*/*&.处），始修

于&-"$年，现有坝(道、垛(座，护岸"段共.座工程，全为散抛石裹护，裹护长度(*#)!(!"对防洪工程的影响评价

&!大桥北岸长年靠河，

河势时有上提下挫现象，威胁堤防安全，历史上曾多次出险!桥位处上游为坞头险工下首，坞头险工已经护砌，为确保该处河势稳定，建议将北岸桥台上游的护砌延长至坞头险工下首，桥位下游增加#$’&$$)的护砌长度!

"!修建大桥后，桥位上游将产生壅水，建议根据新的防洪水位对壅水影响范围内的大堤超高进行复核，并采取必要的加高、护砌等措施!

(!根据初步设计提供的数据，

该桥实际压缩河床浅滩&(+)，其中北岸压缩*"!#)，南岸压缩-*!#)!南岸压缩河床较多，不符合有关规定，建议在南岸增加(孔桥跨!

*!依据黄河下游堤防建设标准，

该桥位河段南岸堤防为"级堤防，堤防标准为顶宽.)；北岸堤防为*级堤防，堤防标准为顶宽,)，“十五”期间将予以实施!建议将上下游护砌范围内堤防帮宽至设计标准，避免将来河务部门进行堤顶帮宽时要求公路部门重新拆建护砌工程!

*建桥对通航及环境的影响评价

经咨询航运主管部门，该河段没有通航要求，因

此设计中可以不考虑通航要求!

该桥工程规模大，施工又是在沁河河道内进行，施工期间将产生大量废渣、机械漏油等对河道水质有害的污染源，有关施工单位要采取有效措施，避免施工期对沁河水质产生危害并于完工前清理好施工场地!

该桥建成后将是晋煤外运的通道，粉煤灰也会对沁河水质造成污染，大桥投入运行后，大量的交通车辆要在桥上通行，特提请交通管理部门采取措施，避免污染源对沁河水质的污染!

对沁阳市紫陵-葛村沁河公路大桥桥位河段防洪影响评价

第$%卷第#期李怀志等：沁阳市紫陵至葛村沁河公路大桥对桥位河段防洪影响评价

#%

!结语

核定大桥的梁底高程!"根据计算的防洪水位，

而初步设计中梁底高程为#%$"))*(，为#%%"’’’(，建议设计部门予以调整"

大桥南岸桥台南*"根据初步设计提供的数据，

岸压缩河床较多，不符合有关规定，建议在南岸增加%孔桥跨"

根据以上分析，在该处修建沁河大桥的桥位选择、方案选定、设防标准等选定是可行的，但建桥后对该段河势、防洪工程、沁河水质等有一定的影响"修建大桥后，桥位上游#"根据前面的分析计算，

将产生壅水，对桥位河段的防洪工程有一定影响，但采取一定的工程措施后仍能满足河道行洪及保护堤防的要求"

桥位河段河势变化不大，但沁河河$"根据分析，道是游荡性的河道，建议设计单位考虑河势可能变化的不利因素，从而部分加深桥墩的埋深"

大桥的修建不会%"因目前沁河尚无通航要求，影响沁河通航"

&"大桥的修建对沁河的水质可能会有一定影响，但如加强管理和控制，则可减少或避免，提请建设单位予以重视"

参考文献

［#］温小国"沁河流域调查报告［+］焦作市黄河河"焦作：

河务局，#,,-"

［$］./&&0,%，水利水电工程设计洪水计算规范［.］"［%］叶镇国"水力学与桥涵水文［1］人民交通出版"北京：

社，#,)-"

［&］232’$#0-,，公路桥涵设计通用规范［.］"

!"#$%#&’()(*’)*$%+),+(*-’).#)/0’&.1’$’)/&(2+,%)-’)3’"+45’/67#.84’9/+

()*$((9,()&4($(*:4’9/+$(,#&’()/456789:;8，<5=>?@87A9BCD

（287A:6AECFFAB+8GCH=II78HJ6HC76，287A:6A&!&’’#，K;8D7）

;:<&4#,&：3;CLCM8NDCLL8MO;7HNC7DLLCM8NDCLIFAALFCGCF7HCLCPCH(8DCLQR;RLHAFAN8O7FOA(S6P7P8AD7DL(78DO;7H7O9PCH8MP8OG7F6CAI;8N;B7RQH8LNC8MO;COTCL"3;C8DIF6CDOCAI;8N;B7RQH8LNCADIFAALOADPHAFSHAUCOP，O;7DDCFF8DC，B7PCHV67F8PR，CDG8HAD(CDP，D7G8N7P8AD7DLMAAD8M7MMCMMCL"W8P;P;CCG7F67P8AD，8PO7DQCSHAGCLP;7PSH8(7HRLCM8NDPCO;9DAFAN8O7F8DLCXCM(CCPP;CHCV68HC(CDPAIIFAALOADPHAF8IDCOCMM7HR(C7M6HCM7HC7LASPCL"=+.7(49<：Y8D+8GCH；;8N;B7RQH8LNC；8DIF6CDOCADIFAALOADPHAF；CG7F67P8AD

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i9i4.html