太湖涉水建设项目防洪影响控制性技术指标初探

太湖涉水建设项目防洪影响控制性技术指标初探
陆志华;王元元;蔡梅;马农乐
【摘要】为规范太湖流域涉水项目的建设，保障流域防洪安全，在调查分析太湖流域主要涉水项目建设状况的基础上，提出了太湖流域涉水建设项目防洪影响控制性技术指标体系，初步构建了以“防洪安全”为目标层，以“建筑物形式、行洪畅通、河势稳定、水利工程安全、防洪标准、规划相适性、其他影响”等7个方面为准则层，以23项具体指标为指标层的防洪影响控制性技术指标体系。

指标体系的构建为太湖流域涉水建设项目的设计、审批与管理提供了技术支撑。

%In order to standardize the construction of water related projects in the Taihu Lake Basin and ensure the flood control safety of the basin, on the basis of the survey and analysis of the major water related project in the Taihu Lake basin, we put for-ward the controlling technical indexes of the influence on flood-control and establish a control technical index system including 23 solid indexes with 1 target layer of flood control safety, 7 criteria layers of architecture forms, flood discharge, river regime stability, water resources project safety, flood control standard, planning adaptability and other influences. The control technical index system will provide technical support for the design, approval and management of water related construction projects in the Taihu Lake Basin.
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2016(000)003
【总页数】4页(P1-4)
【关键词】涉水建设项目;防洪影响;控制性技术指标;太湖流域
【作者】陆志华;王元元;蔡梅;马农乐
【作者单位】太湖流域管理局水利发展研究中心，上海200434;太湖流域管理局
水利发展研究中心，上海200434;太湖流域管理局水利发展研究中心，上海200434;上海东南工程咨询有限责任公司，上海200434
【正文语种】中文
【中图分类】TV87
太湖流域为长三角经济开发区的核心地带，是我国大中城市最密集、人口最集中、经济最具活力和潜力的地区之一。

流域内平原河网水系发达、河流纵横，河流坡降平缓，流速小。

随着流域内城市建设快速发展，涉水行业蓬勃发展，分布广泛而密集。

但是，大量涉水项目建设占用了河道行洪过流面积，改变了河道水流形态，对河道行洪产生累积性影响，严重威胁流域防洪安全。

因此，迫切需要摸清流域涉水工程基本情况，提出涉水项目防洪影响控制性技术指标，规范流域涉水项目建设与管理。

涉水建设项目是指在河道(包括河滩地、湖泊、水库、人工水道、行洪区、蓄洪区、滞洪区)管理范围内新建、扩建、改建的建设项目[1]。

本文重点研究桥梁、码头等涉水项目。

太湖流域重点河湖管理范围内涉水建设项目主要有6类：跨河桥梁类，跨穿湖、
临湖路桥类，跨越、穿越河湖的隧道、管线类，码头、避风港类，生态修复类，取土、清淤类。

2002~2012年新增涉水建设项目75项，最多的为桥梁工程，共27项，占总数的36%。

望虞河、太浦河为流域性引排水重要河道；锡澄运河、白屈港为武澄锡虞区引排水
骨干河道，对区域汇水调水起主要作用；海盐塘、长山河、盐官下河是杭嘉湖区重要的防洪排涝输水线。

这些河道上的桥梁、码头分布情况见表1,2。

(1) 桥梁工程。

桥梁属跨河建筑物，桥墩的修建压缩了河道过水断面，造成局部流速加大，壅水、流态紊乱和冲刷，对河道行洪产生较大影响[2]；堤身的桥墩可能
形成渗流通道；桥上车辆行驶时产生的振动会对堤防工程产生不利影响。

(2) 码头工程。

码头属临河建筑物，可以产生阻水、挑流作用改变局部流态，影响河道行洪、输水、输沙，易造成建筑物上下游输沙不平衡，产生冲刷淤积，导致河势不稳定，对堤防及其他防洪工程均造成影响。

(3) 其他工程。

穿河管线(输水管道、输气管道、缆线等)对行洪的影响较小，造成
的壅水高度较低，但会加大局部流速，对河道演变和堤防工程有一定影响。

穿堤管道与堤土的接触面往往因受到扰动而发生变化，可能发生渗透破坏。

(4) 临河景观工程。

这类工程一般占用较长的河滩地。

由于亲水要求，许多设施建在洪水位以下、常水位以上，一些园林、休闲场所常有阻水、挑流作用，对河道行洪有影响。

(5) 生态修复类工程。

如种植的水生植物、陆生植物，辅助修复水生态种植的消浪桩、围栏、围网等设施，会对河道行洪造成一定影响。

值得注意的是，单个涉水工程对河势稳定、河道行洪的影响一般是有限的，但是多个涉水工程组成的工程群将产生累积性叠加效应，对河网水动力条件乃至水情变化产生重要影响。

已有较多的学者开始对此进行研究[3-7]。

文献[3]的研究表明,当工程群的合计阻水面积比小于5%时，珠江三角洲网河水动力环境不会发生大的变化；但当阻水面积比大于11%后，广州片河网及中山、顺德等三角洲腹部地区水位将
明显抬高，甚至直超上一级频率流量的水位；当阻水比大于15%时，珠江三角洲
洪水水位除口门区外将全线升级，防洪压力全面加大[3]。

为保障河道防洪、涉水项目安全，太湖流域管理部门已初步提出了涉水项目建设的
技术审查要点[8]，但所涉及的参数仍缺乏系统性和完整性，导致审批、管理过程中出现较大的任意性。

针对太湖流域涉水项目建设情况以及审查、管理要求，分析确定控制性技术指标是十分必要的。

笔者认为，涉水建设项目控制性技术指标是为协调好涉水建设项目与流域防洪安全之间的矛盾，规范开发利用活动和控制开发强度，保证河道行洪、堤防安全以及涉水项目自身运行安全而提出的技术参数。

这些参数可为涉水项目审批、管理提供依据，起到了涉水项目的设计指导作用。

从实际需求出发，在力求达到指标体系完备性与可行性平衡的基础上，本文构建了涉水建设项目防洪影响控制性技术指标体系,包含3个层次[9]，即目标层、准则层和指标层，具体如下。

(1) 目标层。

全面反映涉水建设项目防洪影响的系统层。

涉水项目防洪影响控制性技术指标的总目标是维护防洪安全，促进涉水项目建设与防洪安全的和谐统一。

(2) 准则层。

涉水项目的建筑物形式与布置直接影响涉水项目的阻水程度，对河道行洪和河势稳定造成影响，并且关系自身安全运行。

准则层由建筑物形式、行洪畅通、河势稳定、水利工程安全、防洪标准、规划相适性及其他影响等7个方面组成。

(3) 指标层。

指标层对应准则层的具体指标，表述各个分类指标的不同要素。

通过定量或定性指标反映涉水项目建设对防洪安全各个方面的影响状况以及可以通过各种手段进行控制的要素。

(1) 跨河桥梁建筑物形式指标。

① 桥跨布置。

桥梁孔跨布置，亦称为桥梁分孔或者叫墩位选择。

② 桥墩形式。

桥墩为多跨桥的中间支撑结构，是桥梁的主要支撑物,按平面形状可分为圆形、椭圆形或流线型等。

③ 承台顶高程。

承台是桩与柱或墩的联系部分，承台的迎水面宽度大于桥墩。

主槽的承台埋设在河床床面下。

承台顶高程即为承台顶部的高程。

④ 桥墩轴线与水流方向夹角。

桥墩轴线与水流方向夹角是指桥墩组中轴线与水流方向的交角，夹角过大会对水流流态产生影响，从而影
响下游河床和岸坡的稳定性。

⑤ 桥墩顺水流长度。

桥墩顺水流长度是指桥墩沿水
流方向的的长度，长度过长，会对水流流态和流场产生影响，造成冲刷。

⑥ 梁底
标高。

梁底标高是指桥梁底部的标高值，应能满足行洪畅通、防汛抢险、堤防管理维护及今后堤防加高加固等要求，且不影响通航。

⑦ 桥墩与堤防布置关系。

桥墩
不应布置在堤身迎水坡和堤顶。

当桥墩确需布置在堤身背水坡时，需要满足堤身安全的要求。

(2) 码头建筑物形式指标。

① 码头布置。

码头布置形式一般有顺岸式、突堤式、挖入式等。

顺岸式码头前沿线与自然岸线大体平行。

太湖流域平原河网地区大多数码头为顺岸式。

② 码头前沿线与水流方向有夹角。

对于顺岸式码头，码头前沿线与
水流方向的夹角会影响过流面积和水流流态，对下游河床和岸坡的稳定性产生影响。

③ 码头高程。

低水码头前沿顶高程、高水码头梁底高程均需满足一定的要求。

4.2.1 行洪能力指标
(1) 阻水面积比。

阻水面积是指桥墩及其承台等阻水设施下部结构在某一水位下阻挡水流所占面积(在水流方向的投影面积)和侧面产生涡流阻滞水流所占面积。

将阻水设施阻水面积除以该水位下的河道断面总面积，即为阻水面积比，也称为行洪面积侵占率，可通过调查统计分析得到。

(2) 洪峰流量变幅。

涉水项目建成后，河道断面缩小，河道过流能力将会受到一定的影响。

洪峰流量变幅是指设计洪水条件下，河道洪峰流量减少的百分比。

一般情况下，单座涉水项目引起的洪峰流量变幅较小，该指标可以定量地表征涉水项目工程群对河道洪峰流量的累积性影响程度，可通过一维水流数学模型计算分析得到。

(3) 造峰期水量变幅。

涉水项目建设后，河道过水能力下降，导致河道排洪能力会受到一定影响。

对太湖而言,造峰期水量变幅是指在设计洪水条件下，洪水造峰期
间太湖出湖水量减少的百分比。

造峰期是指从最大30 d降雨开始到太湖水位最高的时段。

在太湖流域“91上游”、“91北部”设计洪水条件下,太湖洪水造峰期
为6月8日~7月16日，共39 d；“99南部”设计洪水条件下造峰期为6月7
日~至7月6日，共30 d；“54实况”洪水条件下造峰期为5月1日~7月31日，共92 d。

一般情况下，单座涉水项目对造峰期水量变幅影响较小。

该指标可
以定量地表征涉水项目工程群对河道宣泄太湖洪水能力的累积性影响，是太湖流域平原河网地区的特色指标，可通过一维水流数学模型计算分析得到。

4.2.2 壅水影响指标
(1) 水头损失。

水头损失包括局部水头损失和沿程水头损失。

单座桥梁的局部水头损失反映涉水项目建设引起的桥前水位与桥后水位差，而河道上下游水头损失则反映了阻水设施群对河道的累积影响，可通过数学模型计算分析得到。

(2) 最大壅水高度。

阻水设施建成后，水流受到压缩，上游形成壅水，水面壅高称为壅水高度。

最大壅水高度直接反映涉水项目对河道造成的壅水影响，可通过计算公式或数学模型计算分析得到。

壅水高度需满足行洪要求和规范要求，并保证堤防工程安全。

(3) 壅水叠加。

涉水项目建设势必会导致局部河段水位壅高，尤其是当工程相距较近时，会产生壅水叠加影响，相当于降低了防洪标准，增加了沿岸堤防的防洪压力。

多个阻水设施的壅水叠加不能简单地将单个阻水设施壅水结果累加得到，可以通过二维水流数学模型模拟分析得到。

壅水叠加指标表征涉水建设项目的防洪累积影响。

(4) 涉水项目建设密度。

涉水项目建设密度是指单位河道长上的涉水项目数量，可通过调查统计计算得到。

某一河段范围内涉水工程数量会影响上游水位抬高的幅度，应结合工程阻水面积比情况对各个河段的工程建设密度予以控制。

河势稳定指标涉及1项,即流速增幅指标。

涉水工程建成后缩窄了河道过水断面，
水流流速加大，容易使水流在桥台前缘、桥墩附近产生绕流，导致流速流向急剧变化，对河势造成一定影响。

流速增幅是判断涉水建设项目对桥位处流速影响相对值的指标，可通过数学模型计算分析得到。

(1) 堤脚冲刷。

涉水建筑物引起的堤脚冲刷包括一般冲刷和局部冲刷。

堤脚冲刷可能危及堤防的安全。

这一指标可通过计算公式或数学模型分析得到。

(2) 堤脚前沿流速增幅。

涉水项目建设以后，有可能使堤脚前沿流速增加。

堤脚前沿流速增幅指标是指洪水下泄时，堤脚前沿线流速的增加幅度，反映涉水项目建设对堤防稳定产生的影响，可通过数学模型计算分析得到。

防洪标准适应性指标用于表征涉水项目对防洪防凌标准、有关技术和管理要求的符合程度，属定性指标，是涉水项目建设合规的前提。

规划适应性指标用于表征涉水项目与所在河段的综合规划、防洪规划、治导线规划、岸线规划、河道(口)整治规划等的适应程度，属定性指标，亦是涉水项目建设合规的前提。

涉水项目还存在对防汛抢险、第三者合法水事权益、施工期等方面的影响。

本文重点考虑对防汛抢险的影响,专设防汛抢险影响指标。

综上所述，太湖流域涉水建设项目防洪影响控制性技术指标详见表3。

本文提出的太湖流域涉水建设项目防洪影响控制性技术指标体系还处于探索阶段，由于太湖流域河网纵横、水情工情复杂，指标体系需在实践中不断检验和完善，同时有待通过水工模型、数值模拟、专家咨询等手段进一步提出各个控制性技术指标的具体控制标准与控制范围，下阶段还需进一步研究合适的评价方法，将各个指标赋予合理的权重，为进行涉水建设项目的防洪影响安全程度的总体评价定基础。

【相关文献】
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