陈能志

涉河项目防洪评价方法与指标探讨

陈能志

福建省水利水电勘测设计研究院

在《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》（简称《导则》）中，对防洪评价报告编制的内容和格式做了一般性的规定，但《导则》未规定防洪影响评价具体的技术指标等问题，该文拟对防洪评价中存在的问题进行探讨。

防洪评价 指标 方法

1 问题的提出

根据《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》，凡涉河的建设项目，在立项之前应事先进行防洪评价，并获得许可。防洪评价报告是发改委审批（或核准）项目可行性研究的前置条件，防洪评价报告通过水行政主管部门审查之后，建设项目才能获得审批。

《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行）》（以下简称《导则》）对报告编制的内容和格式做了一般性的规定。但对防洪评价结论的可行与否没有规定具体的评判标准和明确的技术指标，比如壅水多少、减少多少流量可以接受？

2 防洪评价的内容

《水法》、《防洪法》对围垦河滩、河道做了严格规定，除规划岸线调整外，不允许围垦和占用河道、河滩，我省主要的涉河建筑物是桥梁、码头及跨河管道等。防洪评价主要是评价建设项目对河流的影响及项目自身防洪的问题，主要内容有：（1）是否妨碍行洪、降低河道泄洪能力；（2）对河势稳定、水流流态、冲淤变化有无不利影响；（3）对堤防、护岸和其他水工程安全的影响；（4）对防汛抢险的影响；（5）是否符合流域综合规划的要求，对流域规划实施有何影响；（6）建设项目自身防御洪涝的标准与措施是否符合规范要求；（7）是否影响第三方当事人的水事权益；（8）是否符合其他有关技术标准、规范的要求。

3 防洪评价问题探讨

3.1 防洪评价计算方法

设计洪水（潮位）根据《水利水电工程设计洪水计算规范》进行。

水力计算主要根据《水力学计算手册》、《水工设计手册》及《水利动能设计手册》（排涝分册）进行。

3.1.1壅水高度计算

桥墩壅水高度计算公式如下：

（1）方法一

式中：△Z--桥壅水高度，m；α--动能修正系数；V--桥墩下游为正常水深时的断面平均流速，m/s；B--无桥墩时的截面宽度，m；ε--过水断面收缩系数，ε=0.85-0.95；b--两墩间的净宽，m；h--建桥前桥墩下游正常水深，m；g--重力加速度，m/s2。

（2）方法二

式中：Q--流量；ξ--系数，取0.1；其余同式1。

（3）码头等阻水建筑物壅水高度计算公式如下：

应根据建筑物的布置情况及河道的特点采用对应的公式。

3.1.2流态变化分析

建筑物引起的流态变化，应采用物模或数模进行分析，数模一般用二维水动力模型，目前常用Mike21进行分析。

3.1.3回水水面线计算方法

回水水面线根据能量和流量守恒原理进行计算。采用逐段推算法绘制回水曲线，所依据的基本公式为恒定非均匀渐变流，计算公式为：

或为

对于跨河网的建筑物，通常采用Mike 11计算水面线，基本原理是河道非恒定渐变流的圣维南（Saint-Venant）方程推求河网水面曲线，圣维南基本方程组包括连续方程和动力方程：

式中：t——时间，s；s——河道长度，km；q——旁侧入流量，m3/s；R——水力半径，m；C——谢才系数；其余同式4。

在具体的评价工作和报告编制过程中，会遇到一些问题，主要如下：

3.2 评价具体技术指标探讨

涉河建筑物布置一般原则是：建筑物应避开河道的控制断面（河段）、分流口、河流弯段处。桥梁一般不应在河中拐弯、设匝道，岸滩上的承台要进入河床。

现行的《导则》未规定具体的防洪影响的可接受（获批）指标，在实际工作中，如何确定切实可行的技术指标呢？比如，建筑物壅水多少cm、流量减少多少（百分比），流速增加多少（百分比）是可以接受的？目前我省尚未出台相关的技术规定。这就要求编制人员对项目所在河流的特征、河势及其防洪问题有个总体的把握，根据河流性质和具体情况进行详细分析，区别对待，确定项目防洪评价结论是否可行。

笔者多年从事防洪评价工作，从我省实际出发，提出如下几个主要技术指标供实际应用参考：

3.2.1阻水面积百分比

涉及Ⅰ、Ⅱ级堤防河道，建筑物的阻水面积百分比不应大于8%；涉及Ⅲ级以下堤防以及无堤防河道，建筑物的阻水面积百分比不应大于10%。

3.2.2最大壅水高度

对于不允许越浪的堤防，建筑物的最大壅水高度应控制在堤顶安全超高值15%以内（一级河道，壅水绝对值不应超过15cm）；对于允许越浪的堤防，建筑物的最大壅水高度应控制在堤顶安全超高值30%以内（山区河流，一般壅水值不应超过30~40cm）。

3.2.3减少流量百分比

对于一、二级河道，建筑物阻水减少流量百分比不应超过3%；对于三级及以下河道，建筑物阻水减少流量百分比不应超过5%。

3.2.4交角及流态变化

涉河建筑物（桥墩中轴线）与水流动力轴线的交角一般应在5度以内。

设计标准洪水条件下，洪水流速较大（断面平均流速达到2.5m/s）的平原性河流，流速增幅不应大于5%；山区性河流流速增大不应超过15%。

3.2.5堤脚冲刷

设计标准洪水条件下，建筑物引起的堤脚冲刷深度，应控制在0.5m以内。

3.3 阶段与精度问题

由于涉水项目属于不同行业部门，有的部门（如交通）可研阶段工作深度比水利部门浅，只提供初步方案，最终方案要在初步设计和施工图阶段才能确定，故未能提供详细的结构布置剖面图及桥墩坐标点，而水行政主管部门要求经过审批的桥梁桥墩结构是最终方案，不宜改变（否则要重新评价、重新审查）。这种情况只能要求业主提供最终的建设方案，若项目方案（如大桥线位、跨度）调整，则防洪评价报告需根据新的方案进行修编、重新报批。

3.4 补救措施

鉴于绝大部分建设项目都没有做物模试验，建设项目对河势影响的范围很难确定，因此补救措施也很难与实际情况相符，在研究补救措施时，应分析项目所在河段流速、流场分布情况，根据项目实施后断面流速大小和流速扰动影响范围，确定补救措施。对于壅水引起上游水面线抬升，其补救措施根据壅水和回水计算成果确定，但若壅水影响小于7~8cm，很难采取补救措施，建议采用补偿更为合适。在没把握的情况下，防洪评价报告所采取的补救措施，应适当考虑安全因素，投资估算方面，适当留有余地，避免以后实际采取补救措施的投资大幅突破。

若项目防洪评价计算的成果无法满足技术指标要求，说明该项目建设对河流的防洪影响显著，应要求建设业主和设计单位优化变更设计方案（如加大跨度、顺水流布置等），若还无法满足要求，则要求采取补救措施增加河道过水断面。

4 结论及建议

作为建设方，大部分业主对水利都是外行业的，更多的是考虑项目自身布置的合理与方便，而对防洪影响考虑不足。这就要求评价方必需与业主互动，除了评价之外，更要对工程的布置提出意见和建议，建议业主工程位置避开流态复杂的敏感河段，同时改进和优化工程的布置，比如桥轴线与水流的交角、桥墩墩基、承台、桥跨等，以降低壅水值、减少其对流速和流态的影响，使项目建设对防洪的影响降至最低程度。

鉴于现有技术手段，在没有河工模型的情况下，项目防洪影响的补救措施要适当偏于安全。而对于敏感河段的工程建设及项目附近还受到其它工程影响的情况，则应通过河工模型进行验证。