潮州大桥工程防洪影响评价分析

堤防名称
位置
4.2.4.2 潮州大桥建设对两岸堤防的影响分析 由数模计算成果可知： （1）潮州大桥建设后，左汊桥址上游最大壅水 1.3cm、右汊桥址上游最大壅水 0.8cm，对两 岸堤防的防洪态势不会带来明显不利的影响。 （2）右汊河道内桥墩顺水流方向布置，左汊河道内采用两列桥墩顺水流方向交错投影布置， 受到桥墩束水和挑流作用，两岸堤防附近的水流流速均有所增大，将造成对两岸堤防的冲刷，必 须采取相应的工程防护和补救措施，降低对堤防和护脚的冲刷。 4.3 防洪影响主要防治和补救措施建议 （1）堤防防护和补救工程措施建议 根据数模计算成果，潮州大桥的建设对仙洲岛左、右两汊的行洪安全和河势稳定会构成一定 影响，应采用一定的工程措施，减少和消除桥墩建设对堤防的不利影响。建议对对左汊左岸东厢 堤上游 50m、下游 100m、右汊右岸南堤上下游各 50m 范围以及仙洲岛右岸上游 200m、下游 50m 和左岸上游 150m、下游 50m 范围岸滩和堤防进行防护。 （2）东厢堤和南堤还未达远期规划防洪标准，为避免今后堤围达标加固施工的困难和对大桥 安全产生影响，在桥墩建设的同时，应对跨东厢堤和南堤桥址上下游各 50m 范围内的堤防按达标 加固工程进行加固。 （3）建议在进行边墩施工的围堰设计时，把边墩和附近河段堤防的加固施工一起考虑，需特 别注意堤防的防渗设计与处理，争取做到和拟建桥梁三同时建设。
图 4 潮州大桥桥式修改方案平面布置简图 45
4.2 防洪影响分析与评价 防洪影响分析主要包含项目建设与有关规划的关系及影响分析，与现有防洪标准、有关技术 和管理要求适应性的分析，对河道行洪安全、河势稳定、河道分流比、堤防及其它水利工程及设 施、防汛抢险的影响分析等内容，本文重点介绍对河道行洪安全、河势稳定、河道分流比及两岸 堤防的影响分析等内容。 4.2.1 对河道行洪安全的影响分析 由数模成果可知，在各级洪水频率（P＝20％、P＝10％、P＝5％、P＝2％、P＝1％）下，潮 州大桥建设后，左汊桥址上游最大壅水 1.3cm、右汊桥址上游最大壅水 0.8cm。根据韩江两岸堤防 规划和目前防洪标准及堤顶高程现状，潮州大桥的建设对河道的防洪不会产生明显不利的影响。 4.2.2 对河势稳定的影响分析 由二维数模成果可知，工程实施后，工程上、下游一定范围内的水流流速、流态将发生一定 的变化和调整，桥墩附近局部有绕流产生，受到桥孔束流作用，桥孔上下游一定范围内流速有所 增加，受到桥墩挑流及桥墩束流的影响，工程河段上下游堤防内侧一定范围内水流流速有所增加， 工程的建设将对工程河段一定范围内两岸堤防造成一定的冲刷，对工程局部河势稳定将带来一定 的影响。 从工程前后水流流速、流态的变化来看，主河槽内除个别点工程前后流速变化较大外（例如 位于墩前、墩尾的采样点和位于桥孔中间的采样点） ，其他采样点的流速变化不是太大；从流速差 等值线图来看，工程前后流速差变化绝对值较大的范围不大，绝对值变化较大范围主要集中在 20cm/s 和 10cm/s（P=1%时工程河段工程前、后流速变化等值线图见图 5） ，这种影响变化是可以 通过适当的工程措施来控制的。因此，要减小或消除工程建设对河势稳定所带来的不良影响，必 须对工程河段两岸堤防和堤脚采用适当的工程防护和补救措施。 4.2.3 对河道分流比的影响分析 拟建潮州大桥工程处在韩江潮州段仙洲岛洲尾处，工程建成后，由于处于左、右汊河道中的 桥墩阻水面积各不相同，受桥墩的阻水作用，左、右两汊的分流比可能会受到影响，本文利用一、 二维数模计算成果来分析拟建工程对两汊分流比的影响。表 2 即是在 P＝1％条件下的左、右两汊 分流比的统计表，由表 2 可知，潮州大桥建设对仙洲岛左、右两汊的分流比影响很小。
表2 拟建潮州大桥对仙洲岛左、右两汊分流比的影响统计表（P＝1％） 一维数学模型计算结果 洪水频率 河道 流量变化（m3/s） P＝1％ 左汊 右汊 -14 14 分流比变化（%） -0.079 0.079 二维数学模型计算结果 流量变化 （m3/s） -100 100 分流比变化 （%） -0.56 0.56
2.2 平面二维数学模型
（1）
2.2.1 地形资料和研究范围 由于韩江河道近年来地形变化较大，二维计算采用工程 2009 年新测地形，计算范围上起桥址 上游 2.6km 仙洲岛上游约 500m 附近，下起桥址下游 1.2km 潮州水利枢纽东、西溪水闸处，共约 4km 范围。计算网格图见图 2。.
图2
图3
潮州大桥原设计桥式方案平面布置简图
3.2 原设计方案计算成果初步分析及建议 潮州大桥原设计方案布置桥墩较多，阻水面积比较大，由数模计算成果可知，工程建成后， 桥址上游最大壅水 6.7cm，总体来讲壅水较高；另外，左汊桥轴线与水流夹角过大，桥墩又是板 墩结构，易形成导流或挑流作用，对两岸堤防防洪非常不利；因此需对原设计方案进行优化，并 减小河内桥墩个数，缩小桥梁阻水面积比，从而减小工程建设对两岸堤防防洪带来的影响。
3 原设计方案及防洪影响初步分析
3.1 原设计方案介绍 潮州大桥的桥墩原设计方案采用板墩结构，右汊桥轴线与水流方向基本成正交布置，左汊桥 轴线和水流方向有一定夹角（夹角约成 35°），主河道内共布置有桥墩 个，其中右汊主河道内 布置桥墩 7 组，左汊主河道内布置桥墩 18 组（平面布置简图见图 3），各级洪水频率下，桥墩阻 水面积比左汊最约为 16.4%～17.2％，右汊约为 5.6%~6.2％。
0.1 0.1 0 0 0.1 0 0.1 0 0 .10 0.1 0 .10 0.1 0 0 0.1 0
0
0.1
0 .10 0 .10 0.1 0 0 .10 0.1 0 0.1 0.1 0 0.1 0 .10 0.1 0 0 .10 0.1 0 0 0 0 .10 0 .10
0 .10
0 .10 0 .10 0 .10
潮州大桥工程防洪影响评价分析
张从联，刘树锋，苗青
（广东省水利水电科学研究院，广州，510610）
摘 要：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建议，可供 类似工程参考。 关键词：韩江；大桥；防洪；评价
0 .10
0.1
0
0 .10
0 .10
图5
工程河段工程前、后流速变化等值线图（P＝1％） 46
4.2.4 对两岸堤防的影响分析 4.2.4.1 两岸堤防现状 潮州大桥两岸堤防主要包括南堤、东厢堤和仙洲岛上的仙洲岛大堤，各堤防情况见表 3。
表3 河 道 左 汊 右 汊 两岸堤防基本情况表 现堤顶 高程 15.0 13.5 15.75 高程： （珠基，m） 水位（P＝1％） 省厅颁布 本次采用 2009 年地形计算现状 成果 14.40 水面线成果 11.74 11.74 11.62 11.62 堤防防洪标准（年） 近期规划 标准 东厢堤 仙洲岛大堤 仙洲岛大堤 南堤 左 岸 左 岸 右 岸 右 岸 50 20 50 现建设 标准 30 20 50 14.40
4 修改方案及防洪影响分析
4.1 修改方案简介 针对原设计方案壅水较高以及桥墩结构等的设计问题，设计单位经综合考虑各方面因素后， 提出了新的修改设计方案，和原设计方案对比，修改方案减少了桥墩，减小了阻水比，桥墩承台 均埋入河床以下，并把左汊桥墩改成了圆型，两列桥墩顺水流方向交错投影布置。方案修改后， 各级洪水频率下，左汊主河道内桥墩阻水比（投影面积比）为 7.04％～7.16％，右汊主河道内桥 墩阻水比（投影面积比）为 4.39％～4.42％。修改方案桥式布置方案简图见图 4。
1 工程简介
为了改善韩江两岸交通，缓解韩江大桥的交通压力，减缓城市中心区的交通拥挤，拉动当地 的经济发展，并为了更好地改善投资环境，加快城市建设步伐，潮州市政府决定建设潮州大桥工 程，拟建潮州大桥位于潮州市城市中心区，位于潮州市韩江大桥以南约 2.30km 处，座落在韩江大 桥和潮州供水水利枢纽之间，西岸距供水枢纽约 780m，东岸距水利枢纽约 770m，途经仙洲岛陆 地（工程位置见图 1）。为科学客观的分析潮州大桥建设对韩江的防洪影响，首先进行了数学模 型计算，根据计算结果及其他资料综合分析大桥建设对韩江的防洪影响。
（3）
（4）
44
2.3 计算水文条件 一维防洪影响数值计算主要考虑拟建工程对河道水面线（P=1%、2%、5%、10％和 20％）的 影响。模型的上边界采用控制站三河坝站各级频率设计洪水，下边界的东溪口站采用较洪水频率 低一到几个量级的高潮水位值，妈屿站以设计高高潮位均值对应上游各级频率洪水[1]。二维模型 主要研究工程段附近流场变化情况，一维计算成果为二维数学模型的水文组合提供边界条件[2]。
47
等措施。 （4）由于潮州大桥为双排桥墩设计，部分桥墩和承台尺寸较大，此对行洪不利，建议设计单 位在施工图设计阶段，在结构安全的前提下，可适当对桥墩和承台尺寸进行优化，以减小对行洪 的影响。
参考文献： [1] 韩江中下游及三角洲河段设计洪潮水面线计算报告（报批稿）, 广东省水利水电科学研究院.2005. [2] 广东省潮州市潮州大桥工程防洪评价报告, 广东省水利水电科学研究院,2009. [3] 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[2004]109 号，2004.7
工程局部河段平面二维计算三角形网格图
2.2.2 基本方程 连续方程：
∂h ∂ (uh) ∂ (vh) + + =0 ∂t ∂x ∂y
（2）
运动方程：
∂u ∂u ∂u ∂h ∂α 0 gu u 2 + v 2 ε xx ∂ 2 u ε yx ∂ 2 u +u +v + g( + = ) − fv + ( )+ ( ) ∂t ∂x ∂y ∂x ∂x ρ ∂x 2 ρ ∂y 2 c2h ∂v ∂v ∂v ∂h ∂α 0 gv u 2 + v 2 ε xy ∂ 2 u ε yy ∂ 2 u + u + v + g( + = ) − fu + ( )+ ( ) ∂t ∂x ∂y ∂x ∂x ρ ∂x 2 ρ ∂y 2 c2h
5 结论
（1）韩江三角洲河网一维数学模型计算结果表明，潮州大桥建设后，对仙洲岛左、右两汊的 分流比几乎不构成影响，左汊桥址上游最大壅水 1.3cm、右汊桥址上游最大壅水 0.8cm。根据左、 右两汊两岸堤防规划和目前防洪标准及堤顶高程现状，潮州大桥的建设对河道的防洪不会产生明 显不利的影响。 （2）潮州大桥的建设均给桥址上下游一定范围内的流速和流态带来影响和改变，受到桥墩束 水和桥墩挑流作用，两岸堤防附近的流速均有所加大，对桥址两岸堤防安全和河势稳定带来一定 影响，必须对两岸堤防采取一定的工程和非工程防护和补救措施或其他改善水流的工程措施，以 减小对两岸堤防的冲刷和河势的影响。 （3）潮州大桥建成后，桥墩附近区域的河床会产生一定程度的冲刷，冲刷一方面可能会危及 大桥工程的安全运行，另一方面也会给两岸堤围稳定带来安全隐患。因此，为了确保工程的安全 运行，在对桥址上、下游堤围进行加固防护的同时，还应对桥墩承台位置附近河床进行抛石防护
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洲岛河段、东溪（莲阳河）、西溪（外砂河）、北溪（义丰溪）、南溪、蓬洞河、新津河及其下 游分支河道，计算河段有 33 个，河网概化为 30 个节点，其中汊点和内节点 23 个，计算断面有 484 个。 2.1.2 模型控制方程 一维非恒定流网河数值计算的控制方程采用完全圣维南方程组：
∂Z ∂Q + BT = ql ∂t ∂x 2 ∂Q + 2u ∂Q + ( gA − Bu 2 ) ∂z - u 2 ∂A + g n u Q = 0 ∂x ∂x ∂x R3/ 4 ∂t
水
头Baidu Nhomakorabea
(西一 ) 195 1～ 198 0
～现在 水 头 ( 东 二 ) 1996
～ 1980 水 头 ( 东 一 ) 1951
图1
潮州大桥建设位置及附近水利工程分布示意图
2 数学模型计算
根据韩江水系特征以及潮州大桥线位布置情况，分别建立了韩江三角洲网河区较大范围一维 河网数学模型和韩江局部工程河段平面二维水流模型，依此来分析和评价大桥建设对所在水道行 洪及其它防洪影响的大小及范围。 2.1 一维河网数学模型 2.1.1 研究范围和断面布置 一维模型把韩江三角洲所有主要河道均纳入了模型计算范围，主要包括韩江干流三河坝至仙