呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告

目目 录录 1 概述概述1 1.1 项目背景.1 1.2 评价依据.6 1.3 技术路线及工作内容.8 2 基本情况基本情况10 2.1 建设项目概况.10 2.2 河道基本情况.12 2.3 大黑河防洪工程现状及其它设施情况.15 2.4 大黑河干流添密梁大桥所在河段防洪规划.15 3 河道演变河道演变17 3.1 河道历史演变情况.17 3.2 河道近期演变分析.17 3.3 结论.18 4 防洪评价计算防洪评价计算19 4.1 水文分析计算.19 4.2 桥位所在河段设计洪峰流量的确定.19 4.3 添密梁大桥所在河段水面线的推求.24 4.4 泥沙.27 4.5 冲刷计算.27 4.6 壅水分析计算.30 2 4.7 对拟建大桥过流能力的复核.32 5 防洪综合评价防洪综合评价34 5.1 建设项目对河道行洪及河势的影响分析.34 5.2 建桥后对堤防、护岸的影响.35 5.3 大桥的建设对第三人合法水事权益的影响.35 5.4 大桥对堤顶交通的影响.35 5.5 桥梁施工对防洪的影响.36 5.6 建桥对环境的影响.36 5.7 冲刷对大桥的影响.36 6 结论与建议结论与建议37 附附: 1、内蒙古自治区发展和改革委员会文件 内发改交运字 20051608 号关于某某市 2006 年农村公路建设工程可 行性研究报告的批复 2、路线平面缩图 3、添密梁大桥跨越大黑河平面布置图 4、添密梁大桥桥位平面图 5、添密梁大桥桥型布置图 （1/33/3） 6、添密梁大桥桥位地质剖面图 7、大黑河桥位所在河段横断面图（1/44/4） 8、大黑河桥位所在河段纵断面图 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 3 1 概述概述 1.1 项目背景项目背景 1.1.1 项目建设的必要性项目建设的必要性 (1)支援军工企业发展的需要 某公司是隶属于国防科工委大型军工企业，曾为我国国防航 天事业做出了巨大贡献，但由于近几年大环境影响，某公司处于 资金短缺状态，至使飞机场至黄合少镇公路（某公司基地通往自 治区首府某某市的一条专用三级公路，路面已严重破损）远不能 满足日益增长交通量的要求，在这种条件下，党中央发出了支援 军工企业的号召，为了落实这一号召，改善现有公路的通行能力， 建设飞机场至黄合少镇农村公路势在必行。 (2)现有公路已不能适应社会经济发展的需要 飞机场至黄合少镇农村公路是某公司基地通往自治区首府某 某市的一条专用线，全长 23km。起于飞机场高速连接互通匝道终 点处，穿越坝堰、白塔开发区、舍必崖、保素、五路、添密湾、 添密梁、南地村、黄合少镇、某公司，终于新脑包村。此公路是 某公司及沿线各乡镇与外界沟通的纽带，起着非常重要的作用。 现有飞机场至黄合少镇公路为三级公路，路面上层为沥青砼。现 有的路面宽度已远不能适应现有的交通量。经常发生交通事故， 4 因路面宽度所限，且车速较慢。现有的路况严重影响交通运输及 社会经济的发展，同时为适应本路段交通量快速增长的现状，建 设飞机场至黄合少镇公路成为必然。 (3)有利于促进某某市及沿线社会经济发展 某某市是内蒙古自治区首府，距国家重点能源基地准格尔大 型煤田 120km，距钢都包头市 150km，是东北亚经济圈和环渤海 经济区城镇体系中的重要“增长点”之一，具有技术经济辐射的 战略传递作用，是我国北方沿边开放地区的中心点和加快我国北 部边远少数民族地区开发战略实施依托的中心城市之一，是内蒙 古自治区对外联系和交往的重要门户，与包头市、鄂尔多斯市共 同形成了内蒙古资源富集的“金三角”地区。由于其得天独厚的 资源条件和地理条件，该段公路的建设，对增强某某及历史文化 名城的知名度和对外开放联系，对加速国家战略西移、促进和带 动我国中西部地区的经济发展，都具有非常重要的意义。 另外，公路沿线地处某某东郊，白塔高新技术开发区和黄合 少镇。呼市东郊属平原微丘区，地处土默川平原，土壤及生态环 境良好，沿线经济欠发达。随着国家西部大开发战略思想的出台， “十五”期间，更要重视中西部地区经济的发展，逐步加大工作 力度，缩小地区差距，切实解决乡镇居民致富之路。本项目的实 施，会对促进沿线地区的商品流通和居民脱贫致富有重要作用。 (4)是实施某某市公路网规划实现农村公路改造工程的重要举 措 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 5 该公路与国道主干呼包高速公路、国道 209 线、省道 102 线、 103 线、104 线、县道大添公路等直接或间接相连，形成四通八达 的城镇公路网络。该段公路的建设，对沿线乡镇连接与发展实现 农村公路改造工程，对加快自治区及某某城镇交通建设，完善自 治区及某某的城镇公路基础设施条件等方面都有重要的现实意义。 (5)是实施内蒙古自治区旅游开发需要 内蒙古自治区地处边疆，区域辽阔，自然生态环境保持良好， 民族风情浓郁，历史文物古迹众多，旅游资源丰富。内蒙古旅游 主要有九大景观，即草原、森林、沙漠、湖泊、温泉、冰雪、古 迹、名俗、边境线，合理开发和利用旅游资源，必将带动本地区 经济、社会的全面发展和进步。按照内蒙古自治区旅游业开发计 划发展五大旅游区，六条旅游线路，形成内蒙古自治区“五区六 线”旅游发展格局。 白塔旅游开发区与该公路相邻，此旅游区以其悠久的历史， 名誉海内外，每年吸引着各方游客。该公路的建成势必加快了白 塔旅游区的发展，给内蒙古的旅游业带来新的前景。 (6)本项目的建设是实施国家西部大开发战略的需要 西部大开发作为我国“十五”规划的重要战略之一，是中国 面向新世纪做出的重大决策。实施西部大开发， 首先要发展基础 设施建设。交通要以公路为重点，全面加强铁路、机场建设，进 一步完善路网布局，提高登记和标准，增强综合服务功能，形成 6 连接区内东西部，辐射西北、华北、东北的干线运输网络，畅通 “联疆达海”出区通道和口岸运输国际通道。尽快改变交通落后 状况，是实施西部大开发的当务之急和长远大计。 内蒙古作为中西部地区，与东部地区的发展差距有逐渐拉大 的趋势。从公路交通来看，很多指标低于全国平均水平，归纳起 来有“五低” 。一是路网密度低，适应能力差；二是公路技术等级 低， “九五”以前二级以上公路占通车里程的比重为 4.9%，低于全 国 12.5%的平均水平。一级路占通车里程的比重更是严重低下，公 路等级低，抗灾能力比较弱，通行能力比较低，对经济发展的 “瓶颈”制约现象比较突出；三是高级、次高级路面占整个通车 里程的比重是 19.8%，低于全国 40.9%的平均水平；四是公路通达 深度低；五是晴雨通车里程低。 在西部大开发的伟大事业中，无论是资源开发转化，还是商 贸行为往来，旅游出行所有的经济行为和社会需求，都要求运输 业提供安全舒适、快捷、价廉的优质服务。加快交通基础设施建 设，提高路网通行能力，提供优质服务，是西部大开发最根本和 最迫切的需求。本项目的实施对于贯彻落实中央西部大开发战略， 加快西部大开发的步伐，促进内蒙古自治区公路交通发展，带动 经济发展都具有极其重要的现实意义和深远的历史意义。 1.1.2 项目前期情况项目前期情况 （1）内蒙古自治区发展和改革委员会关于某某市 2006 年农 村公路建设工程可行性研究报告的批复 （内发改交运字2005 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 7 1608 号 2005 年某某市公路勘测设计院有限公司承担了某某市飞机 场至黄合少农村公路改造工程可行性研究报告的编制工作。 2005 年 9 月某某市公路勘测设计院有限公司承担某某市飞 机场至黄合少农村公路改造工程一阶段施工图设计。于 9 月份 完成了外业测量，10 月份完成了一阶段施工图设计及编制工作。 2005 年 11 月由自治区发改委批准立项，该项目计划在 2005 年开工建设，2006 年竣工，工期二年。 2006 年 5 月受某某市公路工程局的委托，某某市科兆丰水业 勘测设计有限公司承担呼市飞机场至黄合少镇公路，跨越大黑河 添密梁大桥洪水影响评价工作。通过现场实地勘查、实测资料分 析计算，就大桥建设后可能对大黑河产生的影响进行了分析评价， 同时对设计洪水对大桥的影响进行了分析计算，提出了消除这些 影响应采取的措施和建议。 1.1.3 项目建设的地理位置项目建设的地理位置 呼市飞机场至黄合少镇公路改造工程是改善某某市农村牧区 交通条件，落实国家“十一五”农村公路建设目标的工程之一。拟 建公路起点位于呼市机场路连接匝道处，途径巴彦镇、太平庄乡、 黄合少镇，终点为黄合少镇新脑包村。路线全长 23 公里，路线走 向呈南、北向。它是某某市开发沿线资源、促进地区经济社会发 展的重要通道和经济干线。项目建设的地理位置详见飞机场至黄 合少农村公路改造工程路线平面缩图。 8 1.1.4 项目建设规模及防洪标准项目建设规模及防洪标准 （1）公路等级 公路等级：级 限制坡度：6，路线最大纵坡 3.3。 路段行车速度：80km/h。 预测 2010 年小客车日用量为：3047 辆/日 （2）大桥规模）大桥规模 添密梁大桥桥梁全长 240m，桥跨组成为 12 孔20m，桥墩深 24m，桥前设计水位为 1090.25m，详见添密梁大桥桥型布置图。 根据公路桥涵设计通用规范JTJ89 确定，规模属大桥 （100mL500m） 。 （3）防洪标准）防洪标准 根据防洪标准GB5020194 及内蒙古自治区大黑河流 域干流修订规划报告 ，同时结合现状情况，本次的防洪标准近期 为 100 年一遇（按不建库方案） ，添密梁大桥桥位处相应洪峰流量 为 4299m3/s；远期为 200 年一遇（按建红吉水库方案） ，相应洪峰 流量为 3363m3/s。 1.2 评价依据评价依据 1.2.1 国家法律、法规国家法律、法规 （1） 中华人民共和国水法 ； （2） 中华人民共和国防洪法 ； 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 9 （3） 中华人民共和国河道管理条例 ； （4） 内蒙古自治区水工程管理保护法 （5） 水利部办公厅文件办建管（2004）109 号。 1.2.2 规程、规范规程、规范 （1） 河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则 （试 行） ； （2） 城市防洪设计规范 （CJJ50-92） ； （3） 堤防工程技术设计规范 （GB502086-98） ； （4） 防洪标准 （GB50201-94） ； （5） 水利水电工程设计洪水计算规范 （SL44-93） 。 1.2.3 相关设计报告及文件相关设计报告及文件 （1） 某某市中小河流及重要城镇防洪规划 （2000 年 10 月） （2） 内蒙古自治区某某市城市防洪工程可行性研究报告 （内蒙水设院 2001 年 12 月） （3） 内蒙古自治区大黑河流域干流修订规划报告 （内蒙水 设院 2004 年 5 月编制） （4） 大黑河干流防洪工程可研报告 （呼市水设院 2000 年 8 月） （5）某某市水利勘测设计院 2006 年 5 月实测工程所在位置 的河道纵横断面资料。 （6）地质资料采用呼市交通设计院提供的地质报告 10 1.3 技术路线及工作内容技术路线及工作内容 1.3.1 技术路线技术路线 添密梁大桥位于某某市飞机场至黄合少镇某公司专用公路 K11+659.495 桩号处，位于大黑河美岱水文站下游约 5km。评价工 作利用内蒙古自治区某某市城市防洪工程可行性研究报告 （内 蒙水设院 2001 年 12 月） 、 内蒙古自治区大黑河流域干流修订规 划报告 （内蒙水设院 2004 年 5 月编制）的基本资料，根据某某 市水利勘测设计院 2006 年 5 月实测工程所在位置的河道纵横断面 资料，对桥位河段的设计流量、设计水位进行分析评价。根据大 黑河 1：10000 地形图，结合河道纵横断面的实测资料进行河势分 析。 根据内蒙古自治区某某市城市防洪工程可行性研究报告 、 内蒙古自治区大黑河流域干流修订规划报告中有关堤防与河 道的规划设计，对飞机场至黄合少镇农村公路改造工程可行性 研究报告添密梁大桥轴线与河道洪水主流方向的夹角、桥墩的 布置形式、桥墩的结构尺寸、大桥布置与防洪堤的关系、防洪抢 险等进行防洪影响评价分析。 1.3.2 工作内容工作内容 分析建设项目对河道行洪及河势的影响； 分析建设项目对堤防、护岸及其它水利工程的影响； 分析建设项目的建设对第三人合法水事权益的影响； 分析建设项目对堤顶交通的影响； 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 11 分析建设项目施工对防洪的影响； 分析设计条件下洪水对建设项目的冲刷影响； 分析河道摆动对建设项目的影响； 结合评价并提出消除或减轻影响的措施以及建议。 12 2 基本情况基本情况 2.1 建设项目概况建设项目概况 某某市飞机场至黄合少镇某公司专用公路起点位于呼市机场 路连接线匝道处，途经巴彦镇、太平庄乡、黄合少镇，终点为黄 合少镇新脑包村。路线全长 23Km，路线走向呈南北向。 原添密梁大桥规模为 1022 孔，始建于 1963 年，本身的承 载力已不能适应现有的交通状况，而且大桥现有的过流能力不足 以下泄百年一遇的洪水，拟建的添密梁大桥位于某某市飞机场至 黄合少镇某公司专用公路 K11+659.495 桩号处，位于原添密梁大 桥上游 11 米，在上游 157.4 米处有某专用铁路桥，本次农村公路 改造工程在新添密梁大桥建成后，就将原添密梁大桥拆除。 本次防洪评价的主要对象是呼市飞机场至黄合少农村公路改 造工程跨越大黑河拟建的添密梁大桥（以下称添密梁大桥） 。 2.1.1 建设项目名称、地点和建设目的建设项目名称、地点和建设目的 （1）建设项目名称 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程（添密梁大桥） 。 （2）建设项目地点 某某市飞机场至黄合少镇某公司专用公路起点位于呼市机 场路连接线匝道处，途经巴彦镇、太平庄乡、黄合少镇，终点 为黄合少镇新脑包村。路线全长 23Km，路线走向呈南北向。 添密梁大桥位于某某市飞机场至黄合少镇某公司专用公路 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 13 K11+659.495 桩号处，根据某某市公路工程局提供桥位处两岸堤防 坐标为：左（17349.484，40290.456） ，右（ 17568.882，40293.653） 。 （3）建设目的 由于某某市飞机场至黄合少镇某公司专用公路是一条三级公 路，路面已严重破损，现有的路面宽度已远不能适应现有的交通 量，导致经常发生交通事故。同时改善现有公路的通行能力，是 实施西部大开发战略的需要，有效的实现了公路网的改造，可大 大促进某某市及沿线的社会经济发展，带动旅游业的发展，可提 高人民生活水平，为实现地区经济协调持续发展具有重要的意义。 同时，由于原添密梁大桥本身承载力已不能适应现有的交通 状况，而且大桥现有的过流能力不足以下泄百年一遇的洪水。 2.1.2 建设项目的规模、防洪标准建设项目的规模、防洪标准 （1）添密梁大桥规模 拟建的添密梁大桥桥梁全长 240m。 根据公路桥涵设计通用规范JTJ89 确定，规模属大桥 （100mL500m） 。 （2）防洪标准 根据防洪标准GB5020194 及内蒙古自治区大黑河流 域干流修订规划报告 ，本次的防洪标准按近期为 100 年一遇， 远期为 200 年一遇。 14 2.1.3 大桥主要特征指标大桥主要特征指标 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程的原添密梁大桥为 11 孔20m（宽） ，拟建的添密梁大桥桥梁全长 240m，为 12 孔 20m（宽） 。 大桥上部构造为 1220m 的装配式部分预应力混凝土连续箱 梁，采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连 续的结构体系；下部构造的桥墩采用双柱式墩、钻孔灌注桩基础， 桩深 24 米。 2.1.4 工程施工工程施工 箱梁施工为先预制主梁，混凝土达到设计强度的 90%后，压 注水泥浆并及时清理箱梁底板通气孔，设置临时支座并安装永久 支座，逐孔安装主梁。2005 年 11 月由自治区发改委批准立项，该 项目计划在 2005 年开工建设，2006 年竣工，工期二年。 2.2 河道基本情况河道基本情况 2.2.1 流域概况流域概况 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程路线的主要河流就是 大黑河，大黑河是黄河水系中 28 条主要支流之一，发源于内蒙古 西部乌兰察布市卓资县境内的骆驼脖子坝顶村。大黑河流域东北、 西南分别与黄旗海、岱海流域相邻，西至美岱沟流域分界线；北 以阴山分水岭为界，南至蛮汉山分水岭。流域范围地理坐标介于 东经 1101511241与北纬 40104120之间。全 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 15 流域涉及乌兰察布市的察右中旗、卓资县、凉城县，某某的武川 县、新城区、赛罕区、回民区、玉泉区、土左旗、和林格尔县、 托克托县和包头市的土右旗，共 12 个旗县区。干流由东北向西南 流经乌兰察布市卓资县、某某市的赛罕区、玉泉区、土默特左旗、 托克托县五个旗县区，于托克托县的河口镇汇入黄河，全长 225.5km，流域面积 15911km2,总落差 550m。 2.2.2 水文气象水文气象 大黑河流域属温带干旱半干旱大陆性气候。 山丘区多年平均降水量 406.1mm，多集中在七八月的的雨季，多以 暴雨形式出现：年平均蒸发量 16002000mm，是降水量的 45 倍；年 平均气温 2.0，7 月份最高气温达 32，1 月份最低气温为-35， 全年无霜期 90120 天；干燥多风是本区气候的一个显著特点，全年 主导风向为西北风，冬春两季风大，最大风速可达 14m/s。 平原区多年平均降水量 410.1mm，降水的时空分布极不均匀，年内 降水主要集中在 69 月份，其降水量约占全年降水量的 77%以上，降 水量年际变化大，变化范围在 155.1929.7mm 间（1965 年、1959 年） ； 年平均蒸发量 1783mm，为年降水量的 4.13 倍；年平均气温 5.6,极 端最高气温 38.0，极端最低气温为-29.9；平均无霜期 133 天；最 大风速 28.0m/s；最大冻土深 1.56mm。 2.2.3 桥位河段干流河道概况桥位河段干流河道概况 拟建的添密梁大桥位于某某市飞机场至黄合少镇某公司专用 公路 K11+659.495 桩号处，大桥所在河道段属于美岱下游段，公 16 路沿线地形特点为平原微丘区，地下水位较深，两侧为部分建筑 物、农田耕地、人工树林。桥位处河段开阔，河槽均为季节性河 流，平时无水或有区段性的少量常流水，只有雨季发生洪水。 2.2.4 桥址处工程地质桥址处工程地质 （1）地层岩性与承载力 主要由第四纪全新世-上更新世冲洪积沉积层和中更新世湖相 沉积层组成，从整体上看，上部土层水平分布较复杂，呈现小夹 层多的特点，下部分布比较稳定均匀。 本次勘察场地内根据地层结构特征，共划分为二大层，自上 而下岩性与各层承载力为： 圆砾：黄色、黄褐色，稍湿饱和，稍密-中密-密实，层厚 23.4026.70m，0=500kpa； 1 砾砂：黄色、黄褐色，饱和，稍密-中密，层厚 2.804.60m， 0=450kpa； 亚粘土：深灰、灰黑色，含有有机质，可塑，顶板埋深 23.4026.70m，该层没有揭穿，最大揭露厚度 11.60m，属中压缩 土， 0=220kpa。 （2）土壤最大冻结深度：1.56m （3）水文地质特征 由于勘察地为大黑河河床，浅层地下水为潜水。地下水埋深 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 17 为 1.502.90 米，地下水主要赋存在圆砾、砂砾及卵石层中，主 要来源于地面降水入渗补给，地面降水对混凝土无侵蚀性。 （4）桥址处地震动峰值加速度为 0.2g，地震基本烈度：。 据钻探资料显示：勘察场地在地表下 15.00m 深度范围内，没有可 液化的土层，设计时可不考虑场地土的液化性。 2.3 大黑河大黑河防洪防洪工程工程现状现状及其它设施情况及其它设施情况 拟建的添密梁大桥位于某某市飞机场至黄合少镇某公司专用 公路 K11+659.495 桩号处，位于原添密梁大桥上游 11 米，在原大 桥上游 157.4 米处有某专用铁路桥，本次农村公路改造工程在新添 密梁大桥建成后，就将原添密梁大桥拆除。 拟建的添密梁大桥所在河段，现状沿河两岸有部分堤防，大 桥与铁路桥之间左右岸堤防为浆砌石堤，现状防洪标准仅为 510 年一遇，现有堤防标准严重偏低。河道比降为 1/350，堤距 250900 m。 2.4 大黑河干流添密梁大桥所在河段防洪规划大黑河干流添密梁大桥所在河段防洪规划 （1）堤防设防标准 依据内蒙古自治区大黑河流域干流修订规划报告中成果， 添密梁大桥所在河段按城市防洪标准为近期 100 年一遇、远期 200 年一遇。 （2）设防流量 18 根据内蒙古自治区大黑河流域干流修订规划报告 ，防洪标 准按不建库方案时，近期 100 年一遇大桥桥位处洪峰流量为 4299 m3/s，远期 200 年一遇桥位处洪峰流量为 5096m3/s；防洪标准按建 红吉水库方案时，近期 100 年一遇大桥桥位处洪峰流量为 2990m3/s；远期 200 年一遇大桥位处洪峰流量为 3363m3/s。 （3）桥位附近河段两岸防洪堤情况 本次拟建的添密梁大桥位于大黑河美岱水文站下游 5.025km 处，近期防洪标准为 100 年，远期 200 年一遇。规划桥位处堤距 为 350m，左右岸堤顶宽 8m，内边坡为 1：3，外边坡为 1：2.5。 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 19 3 河道演变河道演变 3.1 河道历史演变情况河道历史演变情况 大黑河是黄河水系中 28 条主要支流之一，发源于内蒙古西部 乌兰察布市卓资县境内的骆驼脖子坝顶村，于托克托县河口镇汇 入黄河。因大黑河属季节性河流，上游山区出现大暴雨，便会山 洪暴发，致使中下游河道改道，据有关资料记述：“清朝嘉庆 8 年（公元 1830 年）五路修起大渠将村南逐步淤平垦植，使大黑河 向南移了 2 里多。 ” “在民国 22 年（公元 1933 年） ，一场洪水淤平 河闸，导致大黑河改道，使民丰渠成了大黑河的主道，青冢（昭 君坟）由大黑河北岸变为大黑河南岸。大黑河改道民丰渠后，下 游河道水分几股，流向多变，解放后，为保护萨、托二县数万亩 耕地，开挖了泄洪渠，1958 年大黑河出现有史以来特大洪水，美 岱实测流量达 2190m3/s，泄洪渠和堤防多处决口，使许多村庄受 灾，但水过之后淤出数万亩好地，1959 年，为了防治水害，大黑 河下游重新改道，由托县东湾村经白家营村及河口镇西入黄河。 3.2 河道近期演变分析河道近期演变分析 大黑河干流美岱以上为上游段，美岱以下为下游段。上游段 为山区，是主要产流区；下游段为平原区，是主要的用水消散区。 地形特点为平原微丘区，地下水位较深，两侧为部分建筑物、农 20 田耕地、人工树林。桥位处河段开阔，河槽均为季节性河流，平 时无水或有区段性的少量常流水，只有雨季发生洪水。大黑河的 泥沙主要来源于蛮汗山，蛮汗山气候条件恶劣，植被差，一有降 雨，泥沙很容易流入大黑河，根据美岱站 19511998 年的实测资 料计算，多年平均悬移质输沙量为 413 万吨。 由于沉积在河段的泥沙不易确定，美岱以下为下游段，地形 相对平坦，是大黑河刚流出山区的河段，山区洪水刚进入平原地 带，携带的泥沙会淤积下来，本次防洪评价根据某某市水文局 1998 年实测大黑河添密梁大桥位附近河道的横纵断面资料和我公 司 2006 年 5 月实测的部分横纵断面比较分析，主河槽的平均河底 高程变化不大，说明河道冲淤变化不大。 3.3 结论结论 通过以上分析拟建桥位主流摆幅不大，通过对河道历史演变 概况与近期演变并结合桥位附近河道横纵向变化，认为现状河势 基本稳定，本河段主槽比较稳定。 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 21 4 防洪评价计算防洪评价计算 4.1 水文分析计算水文分析计算 （1）流域特征 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程路线的主要河流就是 大黑河，大黑河干流由东北向西南流经乌兰察布市卓资县、某某 市的赛罕区、玉泉区、土默特左旗、托克托县五个旗县区，于托 克托县的河口镇汇入黄河，全长 225.5km，流域面积 15911km2。拟 建添密梁大桥位于大黑河干流美岱站下游约 5.025km。 （2）水文站概况 在大黑河干流旗下营站下游 29.6km 处，于 1950 年 7 月设立 美岱水文站；1963 年 1 月该站下迁 170m，为美岱（二）站；1963 年 3 月迁移至乾通渠道进水口处，改名美岱（三）河道水文站。 4.2 桥位所在河段设计洪峰流量的确定桥位所在河段设计洪峰流量的确定 4.2.1 大黑河美岱站设计洪水计算大黑河美岱站设计洪水计算 大黑河干流上设有美岱（二）水文站，本次收集到至 2001 年 内蒙水文总局的资料。2001 年以后没有大的暴雨，对成果影响不 大。大黑河美岱历史特大洪水摘自内蒙水文总局洪水调查结果， 美岱站 1929 年洪峰流量调查值为 3660m3/s，1934 年洪峰流量调查 值为 3200 m3/s。 大黑河美岱水文站因上游有取水口需要进行洪水还原计算， 22 美岱站以上引洪渠道多数无水文站，只有乾通渠引水口处于 1963 年 3 月设站，本次采用干流与乾通渠引水两个水文站实测洪水过 程线叠加的方法进行还原计算，以便推求美岱站合成洪峰和 24 小 时洪水资料系列。大黑河美岱站天然洪水系列见表 4.2-1。 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 23 表 4.2-1 大黑河美岱站天然洪水系列表 年份Qm(m3/s)W24(万 m3)年份Qm(m3/s)W24(万 m3) 19293660994819768653256 1934 320086621977235137 19512807081978573542 19529252622197912142902 19531242591980205350 19543829381981479694 19553976131982235307 19564886571983372758 195760713241984350528 19582222646019858222610 1959128042001986358418 19601303691987200178 196116724160198811471001 196227410341989552703 1963358603.419906162063 19641106295019915861044 1965267239.519929523507 1966103233861993282389 196718664244199418995167 19682394501995412863.9 196921657019964951070 197043498819975891149 1971527468199817714317 19722388491999309433 19731764642000200472 197463411202001218228 19756441500 24 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 25 大黑河美岱站历史特大洪水重现期按 73 年考虑，实测洪峰、 洪量系列按不连续系列进行频率计算。适线见频率曲线图。 经适线计算大黑河美岱站的洪水成果见表 4.2-2。 表 4.2-2 美岱站洪峰流量频率计算成果表 频率曲线参数各频率设计值 站名项目 均值CVCV/CSP=5%P=2%P=1%P=0.5% 洪峰流量 （m3/s） 7191.242.52500354043605200 美岱 （二） 站 洪量 （104m3） 17091.42.5642694271182014280 4.2.2 大桥桥位处设计洪峰流量的确定大桥桥位处设计洪峰流量的确定 大桥所在位置距美岱水文站约 5.025Km，根据某某市水文勘 测局 1998 年所作河道测量及水文调查成果报告 （大黑河美岱 河口段）中成果，洪水沿程蓄减系数约为 9.5128m3/s/Km，从 美岱到添密梁大桥段洪峰沿程自然总衰减 47.8140.7m3/s，洪水 演进采用加里宁不稳定流洪水演进方法进行计算。该方法的原理 是将不稳定的长河段分割为近似流的短河段（即特征河长） ，以此 特征河长求得反映调蓄作用的传播时间。本次洪水计算是按照 内蒙古自治区大黑河流域干流修订规划报告不建库方案通过 洪水演进计算得添密梁大桥所在位置 100 年一遇的洪峰流量 4299m3/s。 4.3 添密梁大桥所在河段水面线的推求添密梁大桥所在河段水面线的推求 4.3.1 水面线的推求水面线的推求 26 纵横断面资料采用某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 于 2006 年 5 月实测的成果。高程为黄海高程系统。自下游向 上游推求，计算方法采用伯努力能量方程。 1 ) 11 ( 2 22 1 2 2 2 L KAAg QZZZ 下上 式中: 3 4 21 2 21 2 3 4 2 2 2 ) 2 .() 2 ( 1 . 1QQAA n RA n k Z上、下游水位差（米） Z 上、Z下上、下游断面的水位 Q计算河段的流量（m3/s） 动能修正系数 L河段长度 n糙率 依据给水排水设计手册第七册，天然河道糙率选用 表，大黑河添密梁段的河道糙率选用 n=0.027。 本次防洪评价按照内蒙古自治区大黑河流域干流修订 规划报告中堤防设计成果，桥位处规划堤距为 350 米，结合 规划堤线及现状实测的横纵断面资料，采用伯努力能量方程进 行水面线推求。按照拟建大桥（桥长为 240 米）结合规划堤线 进行水面线推算，得出大黑河添密梁段的设计洪水水面线成果 （见表 4.3-1） 。 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 27 表 4.3-1 大黑河添密梁段水面线推算成果 P=1% 注：该表为复核拟建大桥水面线成果 起始水位 1087.668 m Q=4299m3/s n=0.027 桩号 水位 （m） 过水面积 （m2） 水面宽 （m） 水力半径 （m） 流速 （m/s） 堤距 （m） 备注 0+0001092.8361280.3426.13.1493.32450 0+428.21091.6151081.9361.32.9543.97350 0+627.71091.1301008.8358.42.7584.26350铁路桥 0+710.61091.120987.2362.53.3574.34350 0+785.11090.950797.4242.72.8515.38240添密梁大桥 1+083.01088.9491105.7454.82.4243.89450 1+520.91087.6681143.5416.42.7343.76450 28 4.3.2 添密梁大桥桥址处设计洪水成果添密梁大桥桥址处设计洪水成果 本次洪水计算是按照内蒙古自治区大黑河流域干流修订规 划报告不建库方案通过洪水演进计算得添密梁大桥所在位置 100 年一遇的洪峰流量 4299m3/s，经水面线推算求得，拟建的添密梁 大桥（桥宽 240 米）桥址处设计洪水位为 1090.950m。 4.4 泥沙泥沙 大黑河的泥沙主要来源于蛮汗山，蛮汗山气候条件恶劣，植 被差，一有降雨，泥沙很容易流入大黑河，根据美岱站 19511998 年的实测资料计算，多年平均悬移质输沙量为 413 万 吨，多年平均含沙量为 60.2Kg/m3，多年平均水蚀模数为 1230 吨/ 平方公里，输沙主要集中在 78 月份，78 月份输沙量占全年输 沙量的 90%。 根据美岱站 19511998 年的实测资料计算，多年平均悬移质 输沙量为 413 万吨。由于沉积在河段的泥沙不易确定，美岱以下 为下游段，地形相对平坦，是大黑河刚流出山区的河段，山区洪 水刚进入平原地带，携带大量的泥沙会淤积下来，所以每年也会 补充一定量的泥沙。 4.5 冲刷计算冲刷计算 建桥后，桥墩引起河床变形，即由于束窄河床引起的一般冲 刷和桥墩阻水改变水流结构引起的局部冲刷，考虑桥墩埋深必须 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 29 考虑桥渡引起的河床变形。 依据大黑河流域干流修订规划报告中不建库方案考虑， 大桥所在的大黑河段近期（2010 年）防洪标准为 100 一遇，设计 洪峰流量为 4299 m3/s。在分析计算中采用公路桥位勘测设计规 范 （JTJ062-91）中推荐的冲刷计算公式。 （1）一般冲刷 桥位附近由于束窄河床，流速加快，水流挟沙能力大，引起 河床普遍冲刷，直至恢复原有输水平衡，冲刷才会停止。 非粘性土河床的一般冲刷，计算公式为： 5/3 3/5 6/1 2 dE Ad p cq h cm h cj uB Q h 式中：hp桥下一般冲刷后的最大水深（m） Q2桥下河槽部分通过的设计流量（m3/s） Ad单宽流量集中系数，Ad=（）0.15 =1.0 2 2 H B u桥墩水流侧向压缩系数，取 0.98 Bcj河槽部分桥孔过水净宽（m） ， hcm河槽最大水深（m） hcq桥下河槽平均水深（m） 河槽泥沙平均粒径（mm）d E与汛期含沙量有关的系数 经计算，桥位处一般冲深为 2.98m。 （2）局部冲刷 30 桥渡冲刷的产生是由于桥墩阻碍了水流，使水流形态发生变 化，一般在墩前两侧发生集中现象，引起动能增加；另一方面水 流受阻后部分动能转化为位能，由于水流形态变化，桥墩附近水 流冲刷能力加大，在桥墩处产生冲刷坑。 非粘性土局部冲刷计算公式为 1 )( 00 0 00 6.0 11 n b VV VV VVBKKh 式中：桥墩局部冲刷深度（m） b h 墩形系数，取 1.0 K 桥墩计算宽度（m） ，为 1.2 m 1 B 河床泥沙平均粒径（mm） d 一般冲刷后水深（m） ， p h 一般冲刷后墩前行近流速（m/s） 。V 3/26 1 p hdEV 指数 1 n 19.025.00 1 )(d V V n 河床颗粒影响系数 1 K ) 11 (8 . 0 15 . 0 45 . 0 1 dd K 墩前泥沙始冲流速（m/s） 0 V 0 06.0 1 0 )(462.0V d V 河床泥沙起动流速（m/s） 0 V 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 31 72.0 14.0 0 10 332)(0246.0 d h d d h V pp 经计算，桥位处冲刷计算成果见表 4.5-1 表 4.5-1 冲刷深度计算成果表 大桥名称一般冲刷（m）局部冲刷（m）总冲深（m） 添密梁大桥2.984.637.61 4.6 壅水分析计算壅水分析计算 4.6.1 桥墩壅水分析桥墩壅水分析 在分析计算中采用公路桥位勘测设计规范 （JTJ062-91） 中推荐的壅水计算公式。 )( 2 2 0 2 mmVV g k Z 桥前最大壅水高度（m）Z 式中：桥下平均流速（m/s） ； mV 天然状态下桥平均流速（m/s） ； mV0 om Qom mV 0 天然状态下桥下通过的设计流量（m3/s） ； om Q 桥下过水面积（m2） ； om 桥下平均流速（m/s） ； m V 32 j p pm Q KV 桥下净过水面积（m2） ； j 设计流量（m3/s） ；Qp 考虑河床冲刷而引入的流速折减系数，可表达为：Kp ) 1(1 1 PA Kp 河床粒径系数，A 25 . 0 50 5 . 0 dA 按质量计 50%都较它为小的粒径（mm） ； 50 d 冲刷系数, ；P j P 桥下需要的过水断面面积（m2） ，(m2)； cos p p V Q 设计流速，可用河槽平均流速（m/s） ； p V 水流方向与桥轴法线方向的夹角（o） ； 壅水系数；K 0.1)1.0( 1 01 m mm vn V V gh V KKK 其中， =1m 1 h 定床壅水系数，取=1.5m n K n h 修整系数。 v K 经计算，=0.42mZ 4.6.2 壅水长度计算壅水长度计算 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 33 I Z L 2 式中：I水面比降计算取 I=1/350,其余符号意义同前； 经计算得，100 年一遇设计洪水桥前壅水长度 294m。 壅水高度及壅水长度值见表 4.6-1。 表 4.6-1 桥前壅水计算成果表 大桥名称壅水高度（m）壅水长度（m） 添密梁大桥0.42294 4.7 对拟建大桥过流能力的复核对拟建大桥过流能力的复核 拟建添密梁大桥桥梁全长 240m，桥跨组成为 12 孔20m，桥 墩深 24m，根据水力计算手册中桥孔流量计算式对大桥的过流 能力进行复核。 公式为 0 2 gQ 式中 桥孔过水总面积（m2） 上游壅高水头， 0 g2 2 0 0 水面壅高值（m） 上游渠道行近流速水头 g2 2 0 流量系数 经计算，拟建的添密梁大桥过流能力为 3560m3/s。 由于桥位处 100 年一遇的洪峰流量为 4299 m3/s，可见拟建大 34 桥不能满足行洪要求。本次结合大黑河干流规划，经水面线推算 （成果见表 4.7-1） ，建议在拟建大桥基础上再扩 4 孔20m，这样 大桥总长为 320m，规模为 16 孔20m。 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 35 表 4.7-1 大黑河添密梁段水面线推算成果 P=1% 注：该表为建议添密梁大桥水面线成果 起始水位 1087.668m Q=4299m3/s n=0.027 桩号 水位 （m） 过水面积 （m2） 水面宽 （m） 水力半径 （m） 流速 （m/s） 堤距 （m） 备注 0+0001092.819 1275.5421.23.0223.37450 0+428.21091.6121081.7360.92.9823.97350 0+627.71090.649935.9356.22.6154.59350铁路桥 0+710.61090.6491121.4359.33.1053.83350 0+785.11089.815850.4322.72.6275.05320添密梁大桥 1+083.01088.9491105.7454.82.4243.89450 1+520.91087.6681143.5416.42.7343.76450 36 5 防洪综合评价防洪综合评价 5.1 建设项目对河道行洪及河势的影响分析建设项目对河道行洪及河势的影响分析 5.1.1 大桥对河道行洪的影响大桥对河道行洪的影响 飞机场至黄合少镇农村公路改造工程拟建的添密梁大桥总长 240m,桥跨组成为 12 孔20 m。大桥主河道桥梁下缘设计高程最 低为 1091.355m，本次防洪评价按照内蒙古自治区大黑河流域干 流修订规划报告中不建库方案计算得出，桥址处 100 年一遇的 桥前设计水位为 1090.95m，比桥梁下缘设计高程低 0.405m，在考 虑桥前水位最大壅高 0.42 m、桥墩冲刷及淤积因素后，大桥不能 满足行洪要求。 由于大桥所在河段桥位处规划堤距为 350 米，而本次拟建大 桥桥长为 240 米，显然行洪断面在桥位处收缩，形成卡口，再加 上桥墩阻水，严重阻碍行洪, 建议在拟建大桥基础上再扩 4 孔 20m，这样大桥总长为 320m，规模为 16 孔20m。 5.1.2 大桥对河势的影响大桥对河势的影响 通过前面对河道历史演变与近期演变概况，并结合桥位附近 河道横纵向变化，认为现状河势基本稳定。在建桥后，由于桥墩 对水流的梳篦、分散、导流作用，桥位河段水流将出现散乱，将 对下游桥位附近河段的水流变化会产生一定影响，但是经计算分 析，在设计洪水条件下，大桥对河道、河势变化影响不大。 呼市飞机场至黄合少农村公路改造工程跨越大黑河添密梁大桥防洪评价报告 某某市科兆丰水业勘测设计有限公司 37 5.2 建桥后对堤防、护岸的影响建桥后对堤防、护岸的影响 按建议大桥（16 孔20m）修建后，缩窄了河道的过流断面， 改变了桥位断面的断面形态和桥位河段天然河道的水流结构，在 桥前会形成壅水。经分析计算，100 年一遇设计流量下大桥前的最 大壅水高度为 0. 17m，壅水长度为 119 m。由于降低了大桥上游壅 水范围内堤防的防洪标准，需对此范围内两岸堤防进行加高，加 高 0.17m。 由于现状桥位河段部分堤防洪水标准仅为 510 年一遇，远 期的防洪标准将要达到 200 年一遇，因此，修建大桥会给桥下及 大桥附近堤防以后的加固、加高带来影响。 5.3 大桥的建设对第三人合法水事权益的影响大桥的建设对第三人合法水事权益的影响 按建议大桥（16 孔20m）修建后，本次分析计算 100 年一 遇设计洪水桥上壅水长度为 119m，在回水范围之内，在拟建大桥 上游 157.4 米处有某专用铁路桥，本次农村公路改造工程在新添密 梁大桥建成后，就将原添密梁大桥拆除，而且在此范围之内也没 有临时性工程，所以大桥的建设对第三人合法水事权益无影响。 5.4 大桥对堤顶交通的影响大桥对堤顶交通的影响 由于大桥修建后在桥前产生壅水，设计堤顶高程相应加高， 但由于堤顶宽为 8m，在发生洪水时，对堤防