跨河管道工程防洪评价报告的编制及注意事项

2023-12-07李金鹏

四川水泥 2023年10期

李宁李金鹏

（宁夏回族自治区水文水资源监测预警中心，宁夏银川 750011）

0 引言

管道工程建设中遇到河川、湖泊、峡谷、公路、铁道等天然障碍物或人工构筑物时，往往需要穿越或跨越障碍物。一般情况下，采用空中跨越要比水下穿越更为合理。为了预防洪水对其运营造成影响，需要对河道管理范围内管道跨越工程进行相关防洪评价。为了合理确定管道净空，保证工程建设及管道的正常安全运行，为同类工程项目防洪评价报告的编制提供参考，本文对跨河管道工程防洪评价报告的编制及注意事项进行分析。

1 防洪评价报告编制的基本内容

防洪评价报告编制的基本内容涉及建设项目、河道以及河道上的水利工程及其他设施，还有河道演变情况。

1.1 建设项目概况

跨河管道建设项目基本情况主要包括跨河管道项目的名称、地理位置、总体布置方案、建设施工方案、设计防洪标准及相应的水位和流量、历史最大洪峰流量及水位等。跨河工程设计方案：根据可行性研究报告或初步设计报告中的设计内容，合理确定工程跨越方式、与两岸堤防的连接方式、与其他水利工程交叉或连接的方式等，绘制项目总平面布置图、跨越管道纵横剖面图、跨越型式图及跨河管道附近上下游控制断面内其他水利工程的相对位置图[1-2]。

1.2 河道基本情况

包括河道概况、建设项目所在区域地形地貌特征、工程地质条件、气象条件、水文特征、历史洪水及灾害、水文站布设等。除介绍河道的总体基本情况外，对建设项目所在河段的主要基本情况应重点详细介绍，以便于分析。

河道概况应包括项目所在河道现状（河流总长、控制排水面积、对沿线居民的重要性、现状边坡情况、汛期排洪任务、项目上下游河段情况等）、历史演变情况（河道是否发生变道以及河道治理情况）、河道主要支流（主干流关系、汇流方式及对工程项目实施是否存在影响）等。

水文特征主要包括降水（区域多年平均降水量、降水量年内分配情况、年际变化情况）、水面蒸发（多年平均水面蒸发量、区域多年平均蒸发量月分配情况）、泥沙特征（多年平均悬移质输沙量及年内分配情况、平均输沙模数、输沙量年际变化情况）、径流（河道多年平均径流深、多年平均年径流量及不同保证率年径流量分配情况）、河道冰情及凌汛[3-4]。

1.3 河道水利工程及其他设施

调查管道跨越段上下游堤防、水库、涵洞、泵站等水利工程的地理位置、规模大小、设计标准、功能特点及现状运行状况等。若上游建有水库或其他蓄水工程，应调查其历年水库调用情况。其他设施情况主要分析流域范围内跨河、穿河、临河及两岸缆线、景观等工程设施的具体位置、规模、防洪标准及相应的水位、流量等参数，弄清跨河管道项目工程实施对现有工程的影响。如工程项目建设威胁到流域其他水利工程或周边工程设施的正常运行，应及时与河道主管部门及其他部门协调解决。

1.4 河道演变

河道演变重点分析跨河管道工程所在河道的历史演变阶段与特征，并绘制历年大断面套绘图，以研究其近期河床的冲淤变化情况，总结河床演变的特征和历史规律，进而对河道的河势变化及其冲淤演变趋势进行预测。

1.4.1 河道历史演变概况

查找水利年鉴、河道治理规划、洪水调查等资料，简述跨河管道工程所在河段的历史演变过程和特点。明确河道是否发生过大的改道、洪水冲刷、河床治理、新建或改建水利设施等影响到河床变化及水流走向。

1.4.2 河道近期演变分析

有实测资料时，应根据跨河管道工程所在河段水文泥沙特性，绘制历年大断面套绘图和断面变化图，分析河段内深泓、洲滩、岸线等平面变化和断面变化情况，总结近期河床的冲淤变化特性；无实测资料时，可根据河道历年治理情况和河道现状定性分析河势变化，在调查研究的基础上分析河道近期演变特征。

1.4.3 河道演变趋势分析

分析总结河道历史演变和近期演变规律，结合近景目标和长远规划，定性或定量分析河道未来冲淤变化和河势演变趋势。若跨河管道工程占用过水断面，需要对竣工后河道可能出现的变化情况进行定性分析，预测其未来演变趋势。

2 防洪评价分析与计算

报告的编制不仅涉及基本内容，还要进行防洪评价分析与计算，包括水文分析计算、壅水分析计算、冲刷与淤积分析计算。

2.1 水文分析计算

采用河道的现状防洪标准或相关规划标准及跨河管道设计标准进行评价计算，并利用历史最大洪水进行检验校核。项目所在河段已有相关部门批准规划或设计防洪标准的，可直接引用；项目所在河段无相关水文成果的，需要进行水文分析计算，并根据历史最大洪水检验成果的合理性。设计洪水计算可采用下列一种或几种方法：

（1）工程所在地区具有30年以上实测和插补延长的流量资料，应采用频率分析法计算设计洪水。当工程流域有历史特大洪水时，频率计算还需加入历史洪水调查值。此时，应注意特大洪水的经验频率和一般洪水的经验频率需分别计算。

（2）工程所在流域内洪水和暴雨资料均短缺时，可依据河段现状及相邻河道之间的联系，采用相关分析法、图集法或经验公式法，计算不同频率设计流量。

根据相应标准设计洪峰流量，选取适当的参数，采用水力学曼宁公式或伯努利能量方程法推求不同频率下设计洪水位，绘制水位—流量关系曲线图和实测大断面图，并分析成果合理性和可靠性。

2.2 壅水分析计算

目前对于跨度较小、河床较浅的小型河流，一般采用直跨的方式穿越；对于跨度较大的河流，通常采用桁架式跨越。跨河管道布置在河道内的支墩会占用河道断面，造成局部流速加快，影响洪水下泄，造成河道壅水，因此需进行壅水计算。一般情况下可采用《公路桥位勘测设计规范》及《公路桥工程水文勘测设计规范》中的经验公式进行计算，并分析壅水对河道行洪和下游相关水利工程的影响。需要注意的是，经验公式的适用性及相关参数的选取要有一定的科学依据，所在河段有重点防洪任务的，还需提供相关数学物理模型的支撑[5]。

2.3 冲刷与淤积分析计算

管道从河流上方穿越，支墩的阻水作用使得前进中的水流受阻，行洪断面缩小，流速加大，水流沿支墩向河床底部运动对河床产生冲刷作用。一般冲刷可采用规范推荐的经验公式，根据河床下垫面情况和工程要求选取合适的公式及其参数，计算不同工况下的冲刷深度和冲刷线高程。对于复式断面，应按水力学方法有效分配河床与河滩的通过流量，以保证计算的合理性。

3 防洪综合评价

跨河管道工程防洪评价报告中还得分析跨河管道工程与有关规划的关系及影响，必须对河道行洪、河势稳定、堤防安全及岸坡稳定和其他水利工程的影响进行评价。

3.1 跨河管道工程与有关规划的关系及影响分析

分析跨河管道工程与所在河道防洪规划、治导线规划、岸线保护和利用规划、河道整治规划之间的相互联系，评价管道建设是否满足水利部门的管理规范，是否会对相关水利规划造成不利影响，项目建设是否符合有关水利规划的总体要求和整治目标。跨河管道如与堤防平交，其管底高程应高于堤顶高程或规划堤顶高程，跨河管道工程对规划治理工程的影响应及时与水利行政主管部门或流域管理部门协调解决。

3.2 跨河管道工程对河道行洪的影响评价

根据跨河管道施工工期安排、施工设计方案、壅水高度、壅水长度及阻水情况，分析工程建设对河道行洪安全的影响范围、支墩阻水面积占全河段过流面积的比例和对河道排涝能力的影响。

3.3 跨河管道工程对河势稳定的影响评价

结合河道演变分析成果及模型试验结果，综合评价跨河管道建设对河势稳定的影响。河道断面内未设置建筑物、构筑物或对河势稳定影响较小时，可结合河道演变分析成果或采用类比分析方法做定性分析；位于重要河段或对河势稳定影响较大的，应结合数学模型和物理模型试验结果，结合河道演变分析进行定量评价[6]。

3.4 跨河管道工程对堤防安全及岸坡稳定和其他水利工程影响评价

根据渗流及渗透稳定计算、抗滑稳定计算等堤防和岸坡稳定分析计算结果，评价跨河管道与堤顶之间的净空高度是否满足交通、防汛和管理等方面的要求，分析跨河管道工程对现有防洪工程安全、河段引水和排涝设施引排能力及水文观测断面和观测设施的影响。

4 报告编制中的注意事项

报告编制中常见的问题有：坐标系统的不一致、采用防洪标准不合理、对设计资料整理说明不清晰、所附图纸不完整有遗漏、评价结论笼统概化、不全面不清晰等，必须引起注意，采取对策。

4.1 坐标系统的一致性

跨河管道工程防洪评价报告所采用的高程基准及坐标系统应保持一致，地质勘测与原始资料高程系统应采用同一基准面。如不同，应根据地域特性和工程要求进行换算。

4.2 采用防洪标准的合理性

跨河管道采用的防洪标准是否合理，直接决定着防洪评价计算的正确性，甚至决定着整个防洪评价报告的对错。设计及施工标准应严格按照《防洪标准》有关规定，结合河道和堤防设计标准、洪调资料及工程占用行洪面积等因素，按最不利情况来综合确定，并在后期编制过程中对防洪标准进行复核。

4.3 对设计资料整理说明应清晰

报告编制人员对项目可行性报告或初步设计报告应提前进行全面分析理解，了解项目背景、项目来源、初步设计方案、施工部署和技术特点等，力求在完全理解的情况下着手编写报告。介绍项目设计情况时，要突出重点；进行防洪计算时，要合理取舍；防洪评价分析时，要准确判断。对设计资料有疑问或质疑的，要及时与设计方或建设单位进行沟通，交换意见，弥补缺漏。