【摘要】隨著國民經濟發展的不斷深入，各種建設工程項目紛紛上馬，各種涉河工程也在顯著增加。涉河工程種類很多，一般認為在河道管理范圍內修建的工程建筑物都屬于涉河工程。目前涉河工程主要有橋梁、碼頭以及其他攔河跨河、臨河建筑物、構筑物等等。涉河工程的修建會或多或少的影響河道的河床穩定以及邊坡穩定，特別是會對河道的行洪產生一定影響。本文著重分析了涉河橋梁以及碼頭丁壩建設對河道行洪的影響。
　　【關鍵詞】涉河工程；涉河橋梁；碼頭；丁壩
　　防洪歷來就是水利工作者最為重視的問題，古有大禹治水，今有抗洪搶險，人類在抗洪的歷史上寫下了濃重的輝章。以往的防洪問題多是由于自然原因引起的，屬于天災。而如今隨著經濟的快速發展，各種涉河工程對河流湖泊的行洪影響越來越大，防洪問題摻雜了越來越多的人為因素。
　　1. 橋梁建設對河道行洪的影響分析
　　橋梁跨河修建，橋墩不可避免的會落入河道中，由于橋墩的阻水作用，會
　　對河道的行洪產生一定影響，一般認為橋墩的阻水面積越大，對河道的行洪越不利。涉河橋梁的修建對河道行洪的影響主要表現在以下三個方面：
　　1） 橋墩的阻水作用會使河道產生壅水
　　2） 會使河床和河岸產生沖刷
　　3） 會影響河岸堤防的滲流穩定
　　1.1壅水計算分析
　　由于河道中的橋墩會產生阻水作用，當水流流經阻水斷面時，流速會加大，水面會產生一定的壅高，水面壅高計算公式如下：
　　1）水面曲線法
　　水面曲線法是根據能量轉化原理或能量守恒定律建立起來的壅水計算公式。
　　工程阻水河段水面曲線方程為：
　　                      
　　式中:、為上、下斷面水位，、為上、下斷面流速，Q為河段流量，△S為上下斷面間距，α為動能校正系數;為河段平均流量模數,ζ為河段沿程水頭損失系數，工程阻水造成的局部水頭損失根據經驗公式估算，用漢德遜（F.M.Henderson）公式：
　　                 
　　式中：ζ----與建筑物形狀有關的系數，ζ=0.18～0.35。
　　2）經驗公式
　　                  
　　式中：Vm為建建筑物后平均流速，Vom為天然狀態下平均流速，kn,kv為壅水系數。
　　                  
　　水面曲線法一般計算精度較高，適用于資料較全的情況，經驗公式成果值主要取決于經驗系數，其系數取精度對成果影響較大，人為因素較大，故其計算值有所偏差，不過在精度要求不高的工程中一般可以運用。
　　另外壅水長度的計算公式一般參照下面公式
　　壅水長度公式為：
　　式中:L---壅水長度（m）
　　△Z---最大壅水高度（m）
　　S----水面比降
　　由以上公式可看出，跨河橋梁的修建，減少了河道的過洪面積，導致阻水斷面處水位產生一定的壅高，對和道行洪不利，應采取相應措施彌補。
　　1.2河道沖刷計算分析
　　建橋后由于橋墩束窄過水斷面和橋墩附近的繞流作用，河道水流狀況發生改變：單寬流量增加，局部水面比降和流速增加，將導致河床一般性沖刷和橋墩、堤岸附近復雜水流結構引起的局部沖刷。
　　1.2.1橋下一般沖刷計算分析
　　非粘性土河床的橋下一般沖刷計算公式為：
　　           
　　式中：為一般沖刷深度，為設計流量，A為單寬流量集中系數，u為橋墩水流側向壓縮系數，為橋下河槽部分橋孔過水凈寬，hmc為橋下河槽最大水深(m)，hc為橋下河槽平均水深(m),E為汛期含沙量系數,d為泥沙平均粒徑。
　　1.2.2橋墩的局部沖刷計算
　　非粘性土橋墩的局部沖刷計算公式為：
　　
　　
　　V為沖刷后墩前行近流速，，為河床泥沙起動流速，為墩形系數，為橋墩計算寬度，為河床顆粒的影響系數，為墩前泥沙始沖流速,d為河床泥沙平均粒徑，。

　　由以上公式可看出，涉河橋梁的修建，橋墩以及河道以及河岸都產生了一定程度的沖刷，對河勢的變化產生了一定影響，也在一定程度上影響了河道行洪。
　　1.3河道堤防滲流穩定計算分析
　　由于橋墩阻水斷面處會產生水位壅高，堤防內外水頭差會有一定程度的增加，這會對堤防的滲流穩定帶來不利影響，堤防滲流穩定計算過程比較復雜，目前一般采用北京理正軟件設計研究院開發的理正滲流分析軟件進行計算，該軟件經過國內多個項目復核驗證，其計算的結果比較合理，精度滿足本階段設計要求。
　　2. 碼頭丁壩的建設對河道行洪的影響分析
　　和橋梁一樣，碼頭以及丁壩一般修建于河道中，對河道的行洪也會產生影響。
　　而且由于碼頭丁壩的阻水面積一般大于橋墩的阻水面積，因此對防洪的不利影響
　　一般也會大于橋梁。碼頭的修建對河道行洪的影響和橋梁一樣，主要也表現在以下三個方面：
　　1） 碼頭以及丁壩的阻水作用會使河道產生壅水
　　2） 會使河道產生沖刷
　　3） 會影響河岸堤防的滲流穩定
　　2.1壅水計算分析
　　目前關于碼頭以及丁壩壅水計算公式比較多，主要為以下幾種：
　　公式一（迭代法）：
　　              
　　式中α為動能校正系數，ε為過水斷面收縮系數，B為現狀水面寬，V為現狀斷面平均流速,h為現狀斷面平均水深,ΔZ為最大壅水高度,Σb為工程實施以后過水斷面總寬。
　　公式二：
　　            
　　式中：Q為流量，；ζ為紊動系數，當水流紊動作用較大時，取ζ=0.10，否則取ζ=0.05；
　　其余符號的意義同前。
　　公式三（鐵科院公式）:
　　            
　　式中:Vm為工程后平均流速，Vom為天然狀態下平均流速,Vom=Qom/Aom
　　Qom為天然狀態下通過的設計流量，Aom為工程后的過水面積；K為壅水系數；
　　                
　　公式四:
　　式中為工程后平均流速，為斷面平均流速。
　　公式五:
　　          
　　式中φ為流速系數，，ε為側收縮系數，h為計算水位下整治線范圍內平均水深，Q為計算流量V0為行進流速，V0=Q/HB。其中H為斷面平均水深，B為河寬，B0為收縮斷面主流寬，即碼頭丁壩修建后水面寬
　　以上計算公式各不相同，其中公式二主要以河寬變化為主要因素進行計算，不過一般丁壩、碼頭修建引起的河道河寬變化一般非常小，計算結果中，壅高值計算結果一般趨近于0，顯然不符合實際情況，故工程計算中一般很少采用；公式三計算結果一般偏大，故計算中采用的也很少。公式一、公式四、公式六計算結果相差不大，成果較為接近。公式五計算結果最合理的，精確度最高，一般采用較多。
　　2.2河道沖刷計算分析
　　新建碼頭、丁壩工程會引起河床沖刷，根據沖刷的成因和部位可分為壩頭水流繞流和流速加大引起的壩頭局部沖刷和丁壩挑流作用導致對岸的沖刷兩種。目前，對于兩種情況沖刷程度的計算一直未有比較成熟的算法，壩頭局部沖刷采用經驗公式，對岸挑流沖刷目前只能定性分析。因此，河床沖刷計算一般采用經驗公式對壩頭局部沖刷進行計算，通過計算結果可以初步判斷沖刷影響程度，為工程設計以及工程施工提供依據。碼頭、丁壩壩頭局部沖刷的經驗公式如下所示：
　　                                       
　　式中：為丁壩頭部沖刷坑深度，為迎壩頭而來的集中股流流速，m為壩頭迎水面邊坡系數，k為丁壩擠壓水流使局部流速增大系數，為河灘土壤不沖刷流速，為壩軸與水流方向夾角。
　　3. 結語
　　以上是涉河橋梁、碼頭以及丁壩修剪后對河道行洪影響的分析。文章主要從壅水以及沖刷兩方面進行了論述，由于橋梁、碼頭以及丁壩的修建減少了河道的過洪面積，阻水斷面處會產生水位壅高，因此這對河道行洪產生了不利影響，涉河工程的修建，會影響河道的河勢穩定，河道的河床岸坡都會有不同程度的沖刷，在一定程度上也會影響河道的行洪。同時涉河工程的修建會影響河道兩旁堤岸的滲流穩定，工程的修建過程中，各種棄渣廢料的堆積也會影響到河道行洪，這些都是需要引起我們注意的地方。目前涉河工程對河道行洪的影響一般只能用經驗公式來分析計算，各種經驗公式都多多少少的存在精度不高，且各種參數取值不準的現象，所以僅靠經驗公式去分析計算是遠遠不夠的。目前，國內外很多地方開始用數學或者物理模型分析計算河道的演變以及合適的變化。數學物理模型具有精度高，計算成果可靠等特點，因此在以后的工作中，可以考慮用數學物理模型來分析涉河工程對河道的行洪影響。
　　
　　
　　參考文獻
　　【1】 中華人民共和國防洪法.1997.8.29.
　　【2】 《公路工程水文勘測設計規范》(JTGC30-2002)
　　【3】 《堤防工程設計規范》（GB50286-98）