寧夏某黃河大橋防洪影響評(píng)價(jià)報(bào)告

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)寧夏某黃河大橋防洪影響評(píng)價(jià)報(bào)告寧夏某黃河大橋防洪影響評(píng)價(jià)報(bào)告摘要:本報(bào)告評(píng)價(jià)了擬建的寧夏某黃河大橋修建后及施工期間對(duì)橋位附近河勢(shì)變化、河道行洪、兩岸的堤防安全和河道通航等的影響，并提出了應(yīng)采取的補(bǔ)救措施和必要的工程。關(guān)鍵詞:黃河大橋防洪影響河勢(shì)變化河道行洪堤防安全中圖分類號(hào)：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1.引言擬建寧夏某黃河大橋位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)縣，是國(guó)道主干線高速公路中跨越黃河的一座特大橋梁。某高速公路是國(guó)家重點(diǎn)干線公路的組成路段，它的建設(shè)對(duì)加強(qiáng)我國(guó)西部與東部的交流，對(duì)建設(shè)寧夏回族自治區(qū)的公路骨架，對(duì)落實(shí)西部大開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略部署，促進(jìn)西部地區(qū)的發(fā)展都有極其重要的意義，黃河大橋的建成，對(duì)改善自治區(qū)交通狀況，促進(jìn)寧夏經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到十分重要的作用。2.橋梁布置及橋位河段基本情況擬建的黃河大橋河段為黃河黑山峽谷尾端,河槽束范于兩岸高山之間,河槽較深，其寬度為200-280米，河段基本順直，岸線整齊，河床表層為粗粒卵石。河段只有一主河槽，無(wú)心灘，無(wú)分汊。河岸抗沖能力相對(duì)較強(qiáng)，主河槽橫向擺動(dòng)相對(duì)較小。整個(gè)河段比降為0.87‰，橋位處的水面比降為0.206‰。2.1大橋主要技術(shù)指標(biāo)1）主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)車輛荷載：汽-超20級(jí)，掛-120，人群荷載：3KN/m2,風(fēng)載-風(fēng)速30.9m/s；設(shè)計(jì)洪水頻率:1/300,設(shè)計(jì)溫度:體系溫差±25℃,塔梁與檢索溫差10℃,主梁頂板日照溫差5℃,塔柱左右側(cè)日照溫差5℃；基礎(chǔ)沖刷驗(yàn)算洪水頻率:1/300,地震基本烈度:Ⅷ度,通航等級(jí):Ⅴ級(jí)。計(jì)算行車速度100公里/小時(shí)，路基寬26米，全線長(zhǎng)121.2公里。橋面寬度：行車道2×11.5米,中央分離帶2.0米,防護(hù)欄2×0.5米,拉索區(qū)及檢修道2×1.2米，總寬28.4米。2）橋位確定依路線大的走向，結(jié)合地形、地質(zhì)、河流特性等諸方面綜合考慮，共選擇上、下游兩個(gè)橋位方案；（1）上游正線橋位橋軸線與水流方向基本正交。（2）下游比較線橋位橋軸線與水流方向斜交35°角，東岸穿過(guò)的沙丘地帶須予治理。兩橋位的橋高（橋面至常水位）均達(dá)68米。（3）推薦橋位以上兩橋位方案，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)全面比較后，確定推薦上游正線橋位方案，其中主要理由之一是考慮到，下游橋位橋梁軸線與水流方向斜交角達(dá)35°，主河槽難以設(shè)墩，否則將嚴(yán)重影響水流流態(tài)與河勢(shì)的變化，影響通航安全。2.2大橋橋型布置2.2.1大橋設(shè)計(jì)方案根據(jù)橋位具體情況共提出兩個(gè)橋型、橋跨方案：主橋斜拉橋方案、主橋連續(xù)剛構(gòu)方案。1）主橋斜拉方案橋面寬度：行車道2×11.5米,中央分離帶2.0米,防護(hù)欄2×0.5米,拉索區(qū)及檢修道2×1.2米，總寬28.4米。橋跨布置為：8×40米+（112+244+112）米+9×40米+12×30米=1508米，其中，主橋3孔：（112+244+112）米，主跨中孔一跨跨越河槽，結(jié)構(gòu)布置為雙塔、雙索面，塔墩固結(jié)，塔梁分離，為半飄浮體系。主塔為H形塔，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。2）主橋連續(xù)剛構(gòu)方案橋面寬度：行車道2×1.5米,中央分離帶2.0米,防護(hù)欄2×0.5米,拉索區(qū)及檢修道2×1.0米，總寬28.0米。橋跨布置為：9×40米+（65+2×122+65）米+9×40米+12×30米，橋長(zhǎng)1504.26米。其中，主橋4孔：65+2×122+65米為預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)。2.3橋址處河道地質(zhì)2.3.1工程地質(zhì)特征根據(jù)推薦橋址地質(zhì)勘探資料，組成橋梁地基的巖土類型以卵石、基巖為主，勘探深度以內(nèi)橋位（主河槽）處地基土層可分為五層，其工程地質(zhì)特征如下：（1）細(xì)砂（Q4eo1）：主要分布于河流左岸，厚度變化較大，最厚約24.60米。（2）亞砂土（Q4a1）：分布于河流右岸地表。該層厚約4.0－8.3米。（3）卵石（Q4a1）：分布于河流兩側(cè)及河床。該層厚約4.60～29.20m，其亞層③－1為圓礫，分布于河流右岸局部地段。（4）角礫層（N）：分布于河流兩岸及河床，位于卵石層之下。（5）砂質(zhì)泥巖（c）：分布于河床河河流兩側(cè)角礫巖或卵石層之下。從以上資料分析，組成橋梁（推薦橋位）地基的巖土工程地質(zhì)類型主要為細(xì)砂、卵石、基巖三類。細(xì)砂分布不均，穩(wěn)定性差，河流左岸表層為風(fēng)積細(xì)砂，厚度變化大，穩(wěn)定性差，工程性質(zhì)差。卵石分布于細(xì)砂之下，厚度變化大，中密－密實(shí)，工程性質(zhì)較好。下伏基巖埋藏較淺，工程性質(zhì)穩(wěn)定，地基承載力高，為良好的樁短持力層。橋梁基礎(chǔ)建議采用鉆孔樁基礎(chǔ)，樁端可進(jìn)入基巖中一定深度。2.3.2地質(zhì)構(gòu)造大橋區(qū)地處昆侖秦嶺地槽褶皺區(qū)之隴西旋卷構(gòu)造體系。黑山-香山隆起斷褶帶，北為早期褶皺低山。南為新生代強(qiáng)烈上升的香山山地。斷烈主要有香山-天景山斷烈。在正線橋位上游約350米處露一逆沖斷層，傾向南西，走向NEE。比較線上游100米見(jiàn)小規(guī)模逆斷層。兩斷層均未發(fā)現(xiàn)新近活動(dòng)跡象。2.3.3地震項(xiàng)目所在區(qū)域歷史上最大震級(jí)是7.5級(jí),在構(gòu)造上屬祁連山塊隆起東北緣的寧夏南部弧形構(gòu)造帶北端，為寧夏地震較危險(xiǎn)區(qū)之一。歷史上曾多次發(fā)生過(guò)破壞性地震。橋址區(qū)50年時(shí)限超越概率20％時(shí)基巖峰值加速度為247.50cm/s2,地震基本烈度為Ⅷ度。2.3.4水文地質(zhì)橋址區(qū)地下水類型為第四系松散巖類孔隙潛水，局部為地表水與潛水混合類型，地下水埋深0.3～2.1米,對(duì)混凝土無(wú)結(jié)晶性或分解性侵蝕。2.4氣候特性橋位區(qū)為大陸性季風(fēng)氣候。其特點(diǎn)是日照充足，光能豐富，溫差較大，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，風(fēng)大沙多，冬季較長(zhǎng)，夏季較短，春季升溫較快，秋季降溫迅速。區(qū)內(nèi)年平均氣溫8.5℃,年平均最低氣溫2.0℃,極端最低氣溫-29.2℃。年平均日照2892.4小時(shí),日照率65%。年平均降水量197.1mm,主要集中在7、8、9三個(gè)月內(nèi)，降水量最多為8月，在69.6～38.3mm之間,占降水量的30%,最少為1月和12月,平均只有1mm。年平均地溫10.8℃。年平均凍土厚0.5m。年平均濕度絕對(duì)值7.9毫巴,年平均蒸發(fā)量1974mm,是年降水量的10倍。年平均風(fēng)速2.6m/s,冬季多西北風(fēng)(主導(dǎo)風(fēng)向),風(fēng)力一般2－5級(jí)，最大8級(jí)，8級(jí)以上大風(fēng)年平均7.6天,最大風(fēng)速30.9米/秒。3.橋位河段沖淤演變及河勢(shì)變化3.1橋位附近河道地貌特征黃河干流自中衛(wèi)南長(zhǎng)灘翠柳溝入寧夏境內(nèi)，經(jīng)衛(wèi)寧平原，青銅峽吳忠銀川平原，到頭道坎出境，全長(zhǎng)397公里。約占黃河總長(zhǎng)的十四分之一，屬黃河上游下段。大橋位于翠柳溝至下河沿黃河段,本橋位河段為黃河黑山峽谷尾端,主河道長(zhǎng)61.5km,河槽束范于兩岸高山之間,河寬150-500m,平均為200m,縱比降8.7/‰,彎曲率1.80。該河段只有一主河槽，無(wú)心灘，無(wú)分汊。河岸抗沖能力相對(duì)較強(qiáng)，主河槽橫向擺動(dòng)相對(duì)較小。平面上河岸基本無(wú)變化。橋位區(qū)呈中山峽谷地貌，河流左岸為騰格里沙漠的流動(dòng)沙丘，經(jīng)多年整治已趨固定。右岸為破碎臺(tái)地，漫灘狹窄，兩岸地形起伏較大。上游采用橋位處河谷開(kāi)闊，右岸發(fā)育多級(jí)階地，沿岸呈弧形分布，辟為耕地，山麓為小灣村農(nóng)民居住。橋位河段基本順直，岸線整齊，河槽較深，其寬度為200-280米，河床表層為粗粒卵石，河槽縱、橫向變形緩慢，主流在河槽內(nèi)很少擺動(dòng)，橋位處為典型的穩(wěn)定性河段，該河段現(xiàn)在未設(shè)也無(wú)需設(shè)堤防工程。3.2橋位附近河道整治工程及堤防概況黃河干流防洪一直是自治區(qū)的心腹大患，也是防汛重點(diǎn)。近幾十年來(lái)，按照“微彎整治和節(jié)點(diǎn)汊河治理相結(jié)合”的方略，開(kāi)展了大規(guī)模的防洪工程，已初步建成有堤防、河道整治工程及各類水庫(kù)組成的防洪工程體系。六十年代修建青銅峽水庫(kù)都在控制洪水，調(diào)節(jié)水沙方面發(fā)揮重大作用。寧夏河段大堤是隨著河道變遷逐年修建而成的。1998年以來(lái)，按照黃河寧夏段防洪建設(shè)的總體安排，在下河沿至石嘴山河段，對(duì)原有堤防進(jìn)行加高、培厚。在大橋所在河段（翠柳溝～下河沿）的河段，由于受兩岸山體挾持，主流常年基本穩(wěn)定，無(wú)需整治。3.3橋位河段來(lái)水來(lái)沙概況黃河寧夏段水量主要來(lái)自上游,其中龍羊峽以上來(lái)水量占下河沿站(位于青銅峽站上游約124公里)來(lái)水量的60%以上,劉家峽以上來(lái)水量占下河沿站來(lái)水量的80%以上,而沙量主要來(lái)自龍羊峽以下,龍羊峽以下來(lái)沙量占下河沿來(lái)沙量85%左右,劉家峽以下來(lái)沙量占下河沿來(lái)沙量的60%以上。由此可見(jiàn)寧夏段來(lái)水來(lái)沙具有異源的特點(diǎn)。河段來(lái)水來(lái)沙年內(nèi)變化較大，并且隨著上游水利樞紐的相繼建成，改變了河段的來(lái)水來(lái)沙過(guò)程，據(jù)某站資料，1951～1968年，多年平均徑流量為340億m3，其中汛期（7-10月）來(lái)水量211億m3,占全年來(lái)水量的62%;多年平均來(lái)沙量為2.02億噸,其中汛期來(lái)沙量為1.76億噸,占全年來(lái)沙量的87%;多年平均含沙量為5.94kg/m3,其中汛期為8.34kg/m3。自1986年龍羊峽、劉家峽聯(lián)合運(yùn)行調(diào)蓄下，來(lái)水總量年內(nèi)分配更趨均勻。年來(lái)沙量稍有減少，年內(nèi)分配汛期減少，非汛期增加，含沙量略有增加。1986－1995年，大橋所在的河段多年平均來(lái)水量272億立方米，其中汛期來(lái)水量為118億立方米，占全年來(lái)水量的43.4%,多年平均來(lái)沙量為0.917億噸,其中汛期來(lái)沙量為0.654億噸,占全年來(lái)沙量的71.3%,多年平均含沙量為3.37kg/m3,其中汛期為5.54kg/m3。具體見(jiàn)下表3.1、表3.2。表3.1大橋所在河段來(lái)水、來(lái)沙及年內(nèi)分配情況表來(lái)水來(lái)沙不僅年內(nèi)變化大，而且年際間變化也很大，來(lái)水量具有豐枯交替變化的周期性，實(shí)測(cè)年最大來(lái)水量為326億m3,最小來(lái)水量為200.6億m3,二者相差1.6倍,年最大來(lái)沙量為2.02億噸,最小來(lái)沙量為0.693億噸,兩者相差2.9倍。3.4河道沖淤演變預(yù)測(cè)河道的沖淤演變主要取決于來(lái)水來(lái)沙條件及河床邊界條件，基本來(lái)水來(lái)沙條件起決定的作用。根據(jù)有關(guān)資料分析，21世紀(jì)初期全球環(huán)境變化總背景下的氣候波動(dòng)和包括工農(nóng)業(yè)、城鄉(xiāng)生活用水，上游干流大型水庫(kù)，流域水利，水保工程建設(shè)和生態(tài)環(huán)境建設(shè)在內(nèi)的人類活動(dòng)都將對(duì)黃河的水沙變化產(chǎn)生較大的影響。3.4.1河道歷史沖淤情況及沖淤特性黃河寧夏段除峽谷段為巖性河床外，其余河段河床均為砂礫或砂質(zhì)河床，沖淤變化較大。本橋位地處峽谷段,河床為巖性，沖淤變化不大。根據(jù)套繪的河段帶狀圖及大斷面資料分析，該河段河槽受約來(lái)于兩岸高山之間，主流受天然岸的控制，邊界條件優(yōu)良，河道基本穩(wěn)定，變形速度緩慢，河槽沖淤變化不大，主流在河槽內(nèi)很少擺動(dòng)。其河岸為抗沖能力較強(qiáng)的卵石組成，橋位處于山區(qū)穩(wěn)定性河段。大橋推薦橋位于彎曲型河段。在主流頂沖及彎道環(huán)流作用下，彎頂將不斷崩塌下移，曲率半徑將逐漸變小，甚至?xí)l(fā)生自然裁彎。凹岸有深槽，河槽最深是一般出現(xiàn)在彎頂稍下游。由水位變化所引起的頂沖點(diǎn)的變化和彎頂?shù)暮笸讼乱疲棺钌铧c(diǎn)位置也發(fā)生改變。同時(shí)，由于曲率半徑變小，深槽會(huì)變得更深。從推薦橋位看，建橋后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，該橋的右岸起點(diǎn)將遭受較大沖刷。3.4.2來(lái)水來(lái)沙變化趨勢(shì)分析(1)黃河下河沿站未來(lái)20年徑流量預(yù)測(cè)水量平衡模型結(jié)合氣候模型輸出和徑流量時(shí)間序列模型模擬的途徑展延本橋位水文站未來(lái)20年的徑流過(guò)程,其結(jié)果詳見(jiàn)表3.3。表3.3本橋位水文站各時(shí)段徑流量預(yù)測(cè)表單位：億m3由上表可以看出，兩種方法計(jì)算結(jié)果趨于一致，未來(lái)20年本橋位河段徑流量將呈減少趨勢(shì)：21世紀(jì)隨著我國(guó)實(shí)施西部開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，黃河流域受人類活動(dòng)的影響較大，來(lái)水量將逐漸減少，考慮上游各項(xiàng)用水后，橋位河段徑流量將比現(xiàn)狀減少20億m3左右。（2）黃河輸沙量預(yù)測(cè)及寧夏河段河道泥沙淤積發(fā)展趨勢(shì)黃河上游來(lái)水來(lái)沙地區(qū)分布不均勻，水沙異源。水量主要來(lái)自循化以上，泥沙主要來(lái)自循化以下的多泥沙支流，其中支流祖歷河為多泥沙河流，多年平均徑流量1.23億m3，輸沙量0.523億t，平均含沙量433kg/m3，洪水期含沙量高達(dá)1000kg/m3，是著名的高含沙量河流，年最大輸沙量1.8億t。經(jīng)橋位10年滑動(dòng)平均年徑流量與輸沙量資料分析，10年滑動(dòng)平均年輸沙量均小于1.2億t?？紤]到今后水土保持的減沙作用增強(qiáng)，預(yù)計(jì)今后枯水系列年的來(lái)沙不會(huì)超過(guò)1億t。因此，可以認(rèn)為主槽年淤積速率可能為0.02～0.03m，如祖歷河、清水河等支流來(lái)沙量增加，則年均淤積速率將可能更高一些。然而，未來(lái)將要興建的黃河干流骨干工程大柳樹(shù)水庫(kù)對(duì)寧蒙河道防洪、防凌減淤作用巨大，水庫(kù)運(yùn)用會(huì)將使寧夏河道由淤轉(zhuǎn)沖，排洪能力迅速增大。3.5橋位附近河段歷史河勢(shì)演變概況大橋位于黑山峽段，此河段為黃河黑山峽谷尾端,主河道長(zhǎng)61.5km,河槽束范于兩岸高山之間,河寬150-500m,平均為200m,縱比降8.7/‰,彎曲率1.80。該河段只有一主河槽，無(wú)心灘，無(wú)分汊。河岸抗沖能力相對(duì)較強(qiáng)，主河槽橫向擺動(dòng)相對(duì)較小。平面上河岸基本無(wú)變化。根據(jù)套繪的河段帶狀圖及大斷面資料分析，該河段河槽受約束于兩岸高山之間，主流受天然岸的控制，邊界條件優(yōu)良，河道基本穩(wěn)定，變形速度緩慢，河槽沖淤變化不大，主流在河槽內(nèi)很少擺動(dòng)。其河岸為抗沖能力較強(qiáng)的卵石組成，橋位處于山區(qū)穩(wěn)定性河段。3.6大柳樹(shù)修建后本河段河勢(shì)預(yù)估大柳樹(shù)水利樞紐對(duì)寧夏河段防洪，防凌，減淤作用巨大。水庫(kù)運(yùn)用將使寧夏河段由淤轉(zhuǎn)沖，排洪能力迅速增大。水庫(kù)建成初期可攔沙運(yùn)用數(shù)十年，下泄清水或低含沙量水流沖刷寧夏河道。在大柳樹(shù)灌區(qū)未大規(guī)模建成前，清水沖刷將使寧夏河道主槽刷深。如大柳樹(shù)水庫(kù)合理調(diào)節(jié)水沙,河勢(shì)基本可以保持在現(xiàn)狀變化范圍之內(nèi)。4橋位河段設(shè)計(jì)洪水及設(shè)計(jì)洪水位的確定4.1橋位河段洪水特性、組成寧夏河段洪水主要來(lái)自上游吉邁至唐乃亥和循化至蘭州段區(qū)間。該兩段區(qū)間匯集了洮河、大通河、湟水等20多條支流，年來(lái)水量占青銅峽年徑流量的80%以上。其余由境內(nèi)的主要支流及山洪溝、排水溝等匯入。根據(jù)青銅峽站多年洪水資料，大洪水多發(fā)生在七、九月份，八月份發(fā)生的多為一般洪水。七月份一般峰型較尖瘦，流量保持在5000m3/s以上的平均為四天。九月份的洪水一般較肥胖，流量保持在5000m3/s以上的為七天。青銅峽站多年平均洪峰流量1967年～1985年為3295m3/s，1986年～1989年為2484m3/s。實(shí)測(cè)最大洪峰流量6230m3/s（1946年9月16日），歷時(shí)45天，洪水總量達(dá)146億m3。調(diào)查最大洪峰流量7450m3/s（1904年7月）。建國(guó)以來(lái)，出現(xiàn)過(guò)兩次大洪水，1967年7月29日，青銅峽站洪峰流量達(dá)5930m3/s，1981年9月17日該站洪峰流量達(dá)6040m3/s。青銅峽站大洪水發(fā)生情況見(jiàn)表4。表4青銅峽站較大洪水發(fā)生情況表表5青銅峽站洪水情況表境內(nèi)區(qū)間暴雨洪水匯入，以清水河為最大。若洪水相遇，則河水暴漲。但隨著清水河上游多座水庫(kù)的投建，洪峰經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，其洪水對(duì)黃河干流的影響已不大。通過(guò)還原計(jì)算1964年8月19日，泉眼山站洪峰流量可達(dá)2260m3/s，但經(jīng)其上游水庫(kù)攔蓄調(diào)節(jié)后，只有422m3/s入黃河，洪峰削減了85%。4.2橋址洪峰流量橋址以上流域面積25.34萬(wàn)平方公里,約占黃河全流域的33.7%,大部分為高原上的草原和森林地區(qū)。洪峰流量由暴雨形成，主要來(lái)自蘭州以上流域，多集中在7、8、9三個(gè)月。此三月徑流量占全年徑流量的50－70％。橋位處不同頻率的周期流量（未考慮龍羊峽、劉家峽聯(lián)調(diào)作用推得橋址斷面的周期流量）見(jiàn)表四：表四橋位斷面洪峰流量單位:立米/秒現(xiàn)已修建的沙坡頭水利樞紐是以灌溉、發(fā)電為主的綜合利用工程。原始總庫(kù)容為0.26億m3,工程級(jí)別為三級(jí),50年一遇設(shè)計(jì)洪水與500年一遇校核洪水回水水位分別為1240.5米及1240.8米(死水位1236.5米)。規(guī)劃中的大柳樹(shù)水利樞紐位于黃河干流黑山峽出口以上約2公里,總庫(kù)容110億m3,是黃河干流上最具關(guān)健意義的骨干梯級(jí)工程之一。該工程具有供水、灌溉、發(fā)電、防洪、防凌等多種功能和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等綜合效益。建成后，對(duì)下游洪峰流量將有一定的調(diào)節(jié)作用，因本大橋先建，大柳樹(shù)工程后建，故橋位水文計(jì)算中未考慮其洪峰流量的折減。4.3橋位附近冰凌洪水概況黃河寧夏段常封河河段在橋址以下，橋址以上河段因河道比降大,為不常封河段。自1986年龍羊峽、劉家峽等多庫(kù)聯(lián)調(diào)后，改變了黃河水量。由于熱量分配特性、水溫、流量發(fā)生了變化，二十余年來(lái)橋址上下段未再出現(xiàn)封河情況。大柳樹(shù)水利樞紐工程建成后，將進(jìn)一步改善熱量分配，橋址處封河的機(jī)率更小，一般不會(huì)有冰凌出現(xiàn)。5.大橋修建對(duì)河道行洪及堤防安全的影響5.1橋梁壅水高度及壅水范圍當(dāng)大橋修建后，因天然水流受擠壓在橋址上游形成壅水區(qū)，壅水高度不僅影響橋梁修建的高度，而且還會(huì)涉及到兩岸防洪工程的高度及安全。故應(yīng)對(duì)三百年一遇洪水與百年一遇洪水條件下橋渡上游最大壅水高度及壅水范圍進(jìn)行計(jì)算。5.1.1最大壅水高度計(jì)算結(jié)果因該段河為峽谷地帶，河道兩岸均為巖石，橋位處河段基本順直，為穩(wěn)定性河段。大橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。故按最不利情況，即按300年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。采用《公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ062―91）的壅水公式進(jìn)行計(jì)算。（1）設(shè)計(jì)規(guī)范公式1式中Vm―橋下平均流速,m/s，3.27V0―天然狀態(tài)下河道斷面平均流速,3.08m/s；η―系數(shù)；按規(guī)范要求并參考有關(guān)資料取為0.05，經(jīng)計(jì)算,橋前最大壅水高度為0.06m。設(shè)計(jì)規(guī)范公式2式中，K為總壅水系數(shù)；根據(jù)模型試驗(yàn)和野外調(diào)查資料分析得其中為水深等于1米時(shí)的弗勞德數(shù)；為天然水位下橋孔范圍內(nèi)斷面平均流速（m/s）;可表示為：,式中Qom為天然狀態(tài)下橋下通過(guò)的設(shè)計(jì)流量(m3/s)，Wom為橋下過(guò)水面積(m2)為建橋后橋下斷面實(shí)際流速，可用下式計(jì)算：式中Wj為設(shè)計(jì)水位下橋孔凈過(guò)水面積(m2);Qp為設(shè)計(jì)流量(m3/s);Kp為考慮河床沖刷而引入的橋下流速折減系數(shù)，為床沙平均粒徑（mm）,橋位河段可取為27mm，p為沖刷系數(shù),，W為橋下需要的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e(m2)，，Vp為設(shè)計(jì)流量(m/s)，可用河槽平均流速代替，α為水流方向與橋軸法線間的夾角。經(jīng)計(jì)算，橋前最大壅水高度△Z=0.10m。對(duì)于上述二公式計(jì)算結(jié)果，取其最大值作為橋黃河大橋橋前最大壅水高度。即修建該黃河大橋后，三百年一遇洪水黃河大橋橋前的最大壅水高度為0.10m。5.1.2壅水范圍LyLy=2△Z/I式中:Ly―為壅水曲線全長(zhǎng)△Z―最大壅水高，m橋址河段天然水流比降0.206‰以黃河大橋斷面為起始點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算三百年一遇洪水Ly=583米或971米。從以上分析得出,修建大橋后,大橋上游的壅水范圍約583米或971?？梢?jiàn)大橋所壅高的水位很小，不會(huì)對(duì)該河段的防洪造成危害。5.1.3橋墩沖高計(jì)算建橋后，在橋墩的迎水面，水流會(huì)產(chǎn)生沖高現(xiàn)象，其值隨行近流速的增加而加大，用下式計(jì)算：式中，橋墩沖高（m）,V0為墩前行近流速（m/s）。經(jīng)計(jì)算得三百年一遇洪水橋墩沖高為0.98m。5.2沖刷計(jì)算（按1/300洪水流量計(jì)算）大橋橋高與橋長(zhǎng)均不受計(jì)算水位和通航凈高的控制，而由地形及路線縱坡所確定。橋位處河床表層泥砂為粗顆粒卵石，橋渡對(duì)河床又基本沒(méi)有壓縮，故本大橋水力部分近似按天然情況計(jì)算。5.2.1一般沖刷（主河槽部分）天然狀態(tài)下河槽部分的流量：Qc=8371.1m3/s橋下河槽部分通過(guò)的設(shè)計(jì)流量Q2=8371.1m3/s橋下河槽最大水深:hmc=14.2m橋下河槽平均水深：hc=10.498m河床土壤平均粒徑:mm平灘水位時(shí)河槽寬度:B=252.58m平灘水位時(shí)平均水深:H=7.423m橋下天然河槽寬度:Bc=258.985m橋下河槽部分過(guò)水凈寬:Bc=243.485m與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù):E=0.66單寬流量集中系數(shù):A===1.121因墩臺(tái)引起的水流壓縮系數(shù)：μ=1橋墩阻水面積/橋下過(guò)水面積：λ==0.02996建橋后橋下斷面河槽寬度:B2=243.485m使用>(JTJ062-91)中的64-2式(簡(jiǎn)化式)計(jì)算:hp=1.04(A×)0.90()0.66hmc=17.393(m)凈沖刷:hyj=hp-hmc=17.393-14.2=3.193(m)5.2.2局部沖刷（主河槽部分）使用〈〈公路橋位勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范〉〉（JTJ062-91）用65-1修正計(jì)算:V>V0時(shí)Hb=KξKηB10.6(V0-V’0)()n式中:Kξ－單樁形狀系數(shù)，取為1；Kり―河床粒徑影響系數(shù)，取Kり=0.8(+)=0.6695V0－河床泥沙啟動(dòng)流速(m/s),取V0=0.0246()0.14=2.1903(m/s)V’0－墩前泥沙始動(dòng)流速(m/s),取V’0=0.462()0.06V0=1.135(m/s)V―一般沖刷后墩前行近流速(m/s),取V=E1/6=7.674(m/s)n―指數(shù),取n=()=0.5564經(jīng)計(jì)算：hb=5.363m5.2.3天然沖刷未調(diào)查到確切資料，橋位處群眾介紹近20余年河槽深度基本無(wú)變化。但隨著黃河上游水利資源的梯級(jí)開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)的改善，未來(lái)橋下來(lái)水?dāng)y沙量有所減少，故偏安全計(jì)，考慮2.0m的天然沖刷。5.2.4局部沖刷線的確定局部沖刷線標(biāo)高計(jì)算如下：H=1220.4446.大橋建成后對(duì)防汛搶險(xiǎn)及交通的影響防汛搶險(xiǎn)道路是河道管理單位的重要工程措施之一，也是保證橋頭安全的必要工程措施。該大橋全橋設(shè)計(jì)總長(zhǎng)1521.50米,此處河寬259米,橋墩離兩岸很遠(yuǎn),主橋高達(dá)68米,兩側(cè)引橋也高達(dá)40米左右,滿足交通部>規(guī)定的該車通道凈高為不得小于3.2米的規(guī)定,所以大橋不影響防汛搶險(xiǎn)及交通。7大橋修建后對(duì)黃河通航與凌汛的影響黃河規(guī)劃該段航道為Ⅴ級(jí)，根據(jù)>(JTJ062―91)第8、4、6條規(guī)定，四級(jí)航道的最高通航水位為十年一遇洪水位+通航凈空8m。本橋位的橋高（橋面至常水位）達(dá)68米。因此，該橋的建設(shè)不會(huì)對(duì)通航造成大的影響。在黃河上建橋除滿足大洪水期間主槽和灘地行洪外,還要滿足凌汛期流冰的要求。大橋施工期如果跨越凌汛期，則要充分考慮施工便橋?qū)Ψ懒璧挠绊?。大橋建成后，主槽?nèi)主跨采用了較大的跨徑，主橋斜拉結(jié)構(gòu)半孔244米，一跨跨越整個(gè)主河槽，對(duì)于較大尺寸的冰塊，大橋也不會(huì)卡冰阻水。盡管該河段很少發(fā)生冰凌現(xiàn)象，但由于氣候變化難以預(yù)測(cè)，因此無(wú)論在施工期間，還是大橋建成后，大橋建設(shè)和管理單位都應(yīng)按黃河河道主管單位提出的要求，加強(qiáng)凌汛觀測(cè)，完善防凌措施，保證防洪工程和大橋的安全?？紤]開(kāi)河時(shí)流凌冰塊對(duì)工程的撞擊影響，擬建沙坡頭黃河大橋應(yīng)采取相應(yīng)的防撞措施。8.大橋修建后對(duì)本段河勢(shì)變化的影響興建本黃河大橋后,對(duì)該河段等于增加了一個(gè)人工節(jié)點(diǎn)。這不僅控制河流的流響，約束河道斷面，重要的是對(duì)黃河的沖淤、泛濫、主注擺動(dòng)等問(wèn)題具有約束和控制作用。另外，該橋址在一大S形彎道中部，其上游約1公里處（稱其A點(diǎn)），河谷窄深，兩側(cè)谷坡基巖裸露，橋址下游500米轉(zhuǎn)彎處（稱其B點(diǎn)），東面凹岸為一突出的石嘴，兩點(diǎn)之間的橋位河段，河道基本順直，岸線整齊，從河勢(shì)方面分析，A、B兩點(diǎn)應(yīng)是移動(dòng)極其緩