郑州黄河公铁两用桥防洪评价报告.doc

郑州黄河公铁两用桥防洪评价报告
1 概述
1.1 项目背景
郑州黄河公铁两用大桥（黄河三桥，下同）作为京郑客运专线及河南中原黄河大桥共同跨越黄河的重要通道，在城市基础设施以及铁路交通枢纽标志性建筑。规划的黄河三桥公路北起河南省新乡市境内原阳县原武镇阎庄，向南经原阳县原武镇，跨越黄河。公路桥北接现国道G107线，南与新建的G107辅道（郑州东四环）相接。
黄河三桥位于黄河典型的游荡性河段内，河段属强烈堆积性河道，河面宽阔，泥沙淤积严重，主流摆动多变，河床演变规律复杂。为使黄河三桥及相关路段的可行性研究建立在科学基础上，受河南中原黄河公路大桥有限责任公司的委托，黄河水利科学研究院承担了郑州黄河公铁两用桥防洪影响评价任务。
与此同时，受河南中原黄河公路大桥有限责任公司委托，黄河水利科学研究院和北京清大水木科技研究所分别开展了郑州黄河公铁两用桥水文泥沙分析和防洪影响及河床演变模型试验工作，并于2006年5月分别提交了《郑州黄河公铁两用桥水文泥沙分析报告》和《郑州黄河公铁两用桥防洪影响及河床演变模型试验研究报告》；委托单位分别于2006年6月6日和2006年6月7日对两成果进行了验收。
在郑州黄河公铁两用桥水文泥沙分析和防洪影响及河床演变模型试验工作的基础上，根据水利部2004年2月20日试行的《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》，黄河水利科学研究院完成了《郑州黄河公铁两用桥防洪评价报告》。
1.2评价依据
编制本大桥防洪影响评价报告的依据如下；
（1）《中华人民共和国水法》，2002年10月1日起施行；
（2）《中华人民共和国防洪法》，1998年1月1日起施行；
（3）《中华人民共和国河道管理条例》，1988年6月10日发布施行；
（4）水利部、国家计委《河道管理范围内建设项目管理有关规定》，1992年4月3日发布施行；
（5）水利部《关于黄河水利委员会审查河道管理范围内建设项目权限的通知》，1993年5月27日发布施行；
（6）黄河水利委员会《黄河流域河道管理范围内建设项目管理实施办法》，1993年11月29日发布施行；.
（7）中华人民共和国国家标准GB50201—94《防洪标准》，1995年1月1日实施；
（8）中华人民共和国国家标准GB50286—98《堤防工程设计规范》，1998年10月发行；
（9）中华人民共和国行业标准S144—93《水利水电工程设计洪水计算规范》，中国水利水电出版社，2003.5；
（10）S1252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，中国水利水电出版社，2000.9；
（11）《河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则》（试行，2004.2.20）；
（12）JTJ062-91《公路桥位勘测设计规范》；
（13）HSY-GH-112《黄河流域（片）防洪规划纲要》（2001年6月）；
（14）铁道部第三勘测设计院《铁路桥涵设计基本规范》，中华人民共和国铁道部标准（2005年）；
（15）《郑州黄河公铁两用桥水文泥沙分析报告》，H×-2006-10-26（N14），2006年5月，黄河水利科学研究院；
（16）《郑州黄河公铁两用桥防洪影响及河床演变模型试验研究报告》，清大科技第2006016号，北京清大水木科技研究所，2006年5月；
（17）水利部黄河水利委员会2005年6月6日黄水政[2005]7号文。
1.3 技术路线及工作内容
本项目以水文泥沙和河床演变研究成果、二维水沙数学模型计算以及河工动床模型试验成果为基础，进行深化研究与总结，并按照有关规定与规范，通过对桥位河段河床演变规律、设计洪水及设计洪水位、建桥后对防洪及河势可能产生的影响等方面的科学分析与论证，对郑州黄河公铁两用桥防洪影响进行评价。按照合同要求，本防洪影响评价研究的主要内容如下：
（1）本研究报告必须按照最新的《河道管理范围内建设项目防洪评价亨艮告编制导则》（试行）进行编制。内容包括建设项目概况、河道基本情况、现有水利工程及其它设施情况、水利规划及实施安排、河道历史演变概况、河道近期演变分析、河道演变趋势分析、水文分析计算、壅水分析计算、桥墩冲刷计算、现有水利工程规划的关系与影响分析、行洪安全的影响分析、建桥后对堤防及防护工程安全的影响、建桥后引起桥前壅水的补救措施等。
（2）对于桥位河段河势演变规律研究，时间跨度应大于50年，洪水分析及主流线套绘范围应包括不同水沙条件。
（3）从洪水流向、河势、主流摆幅、对河道既有工程的影响、对既有桥梁及规划桥梁的影响、对河道大断面的影响、桥长等方面进行桥位评价。
（4）根据排洪、排凌、通航等方面的要求，对设计确定的主河道及滩地的孔跨等相关指标进行评价，重点根据桥位河段大堤的现状、规划、防洪要求等对跨堤孔跨及桥墩构筑物位置等相关指标进行评价。
（5）按照相关规范和黄河上常用的方法，开展设计洪水条件下的桥渡冲刷计算与分析。
（6）桥位河段设计洪水及设计洪水位包括三百年～遇、千年～遇频率洪水。
（7）按照相关规范和黄河上常用的方法，开展桥梁壅水高度、桥墩冲高计算。其中壅水计算包括壅水范围及沿程壅高值。
（8）根据有关单位的模型试验及科学分析，评价建桥后对防洪及河势可能产生的影响。并研究建桥后的补救措施，提出路堤防护意见。
2 基本情况
2.1 建设项目概况
黄河三桥桥位北岸位于新乡市原阳县韩董庄乡大董庄与前孟庄之间；南岸位于郑州市惠济区花园口镇申庄村西侧，该桥位与水利部黄河水利委员会2005年6月6日黄水政[2005]7号文批复的“郑州黄河公路四桥桥位”～致。公路桥跨越黄河大堤的桩号分别是：北岸104+307、南岸20+405；铁路桥跨越黄河大堤的桩号分别是：北岸104+406、南岸20+324。桥位处黄河两岸堤距约10.4km，主流区限制在南岸申庄险工与北岸双井控导工程之间，河道顺直，两岸滩地较为平缓、稳定；南北两岸及北岸高滩有堤坝护岸工程及控导工程，具备有控导流势的条件。
黄河三桥是跨越黄河天堑的宏伟工程，公路为双向六车道加两侧各2.5m紧急停车带，公路桥梁主桥总宽32.5m，设计行车速度100km/h。铁路为双线客运专线，设计行车速度350km/h。滩地公路、铁路引桥采用合建方式，在两岸黄河大堤附近，公路平面弯出并降坡，分别跨越黄河大堤。
黄河三桥设计洪水频率三百年～遇，相应洪峰流量为19600m3/s，相应2005年设计洪水位92.56m（黄海标高，下同），桥位河段大沽标高比黄海标高高1.2m。
2.1.1 桥式布置方案
桥型方案在满足黄河航道要求的前提下，通过多种跨径进行比较，拟定方案铁路桥梁全长14886.687m，公铁合建区长9176.55m；其中主桥为1.05+120+5×168+120+1.05+0.95+5×120+0.95＝1684m六塔连续钢桁梁单索面斜拉桥。主桥第1跨120m（0#墩～1#墩之间）跨越双井工程，1#墩设置在双井控导工程13#坝～14#坝之间，向主河槽内布置其他桥墩，有效主桥长度（双井工程以南主桥长度）约为1563m；滩地铁路引桥除N137～N138、N138～N139号桥墩采用32m孔跨外，其余均为40m孔跨；陆地铁路引桥大部分采用32m跨，其中N173～N174、N175～N176号桥墩采用34m跨，N174～N175号桥墩采用52m跨。拟定方案公路桥梁全长11272.401m，滩地公路引桥约为40m跨，陆地公路引桥采用30m跨。
2.1.2 跨越大堤方式
滩地公路引桥在黄河大堤附近平面弯出后，南北两岸公路及铁路引桥均采用立交方式跨越黄河大堤。
铁路采用单孔跨径94m的钢管混凝土系杆拱桥立交方式跨越两岸黄河大堤。铁路引桥N139～N140跨北岸大堤，N139桥墩设置在大堤内滩地上，该桥墩中轴线距离大堤堤根约9.63m；N140桥墩设置在大堤淤背区内，该桥墩中轴线距离大堤背水面堤根约26.15m；铁路引桥S074～S075跨南岸大堤，S074桥墩在大堤内滩地上，该桥墩中轴线距离大堤堤根约17.63m；S075桥墩设置在大堤淤背区内，该桥墩中轴线距离大堤堤根约47.2m。
公路采用钢管混凝土系杆拱桥立交跨越黄河大堤。公路引桥GN138～GN139跨北岸大堤，GN138桥墩设置在大堤临河堤坡上，GN139桥墩设置在大堤淤背区内，桥墩中轴线距离大堤堤根约15.9m；GN137～GN138号桥墩采用82m跨、GN138～GN139号桥墩采用120m跨，GN139～GN140号桥墩采用73.5m跨；公路引桥GS074～GS075跨南岸大堤，GS074桥墩在大堤内滩地上，桥墩中轴线距离大堤堤根约18.8m，GS075桥墩设置在大堤淤背区内，桥墩中轴线距离大堤堤根约15.6m；GS073～GS074、GS075～GS076号桥墩采用48m跨，GS074～GS075号桥墩采用80m跨。
2.2 河道基本情况
2.2.1自然地理概况
拟建的黄河三桥位于黄河下游典型的游荡性河段。下游游荡性河段河道两岸均修有大堤，洪水完全靠两岸大堤束范，堤距5.5～12.7km；河槽宽1.5～7.2km，滩地宽0.3～7.1km。滩地除有嫩滩和二级滩地外，由于1855年兰考铜瓦厢决口改道后溯源冲刷的影响，增加了～级高滩，即三级滩地。滩面向大堤和下游倾斜，堤根低凹，滩面横比降大，洪水漫滩后，大堤根附近常集流成河，形成深槽，称为顺堤河，简称堤河。桥位上下堤河、串沟明显，～旦洪水漫滩顺堤行洪，流速很大，将造成堤坡冲刷，严重威胁堤身安全。高滩上多已耕种，村庄众多，并有不少集镇。该河段由于堤距较宽，水面辽阔，因而溜势分散，泥沙易于淤积，河道中沙洲密布，水流散乱，主溜摆动频繁，新淤滩岸多为沙质，抗冲能力弱，进～步加剧了主溜塌滩坐弯，极易形成横河、斜河，顶冲大堤，威胁堤防安全，是历史上决口频繁河段，新中国成立后虽没有发生决口，但是危及堤防安全的重大险情时有发生，因此本河段是历年汛期防守的重点。根据实测资料，河道纵比降～般为0.175‰～0.265‰，左岸存在“二级悬河”现象，滩地横比降平均值为0.333‰。
2.2.2 气象特征
桥位河段地区气候属于大陆性暖温带季风气候。冬季在蒙古高压控制下，盛行西北风，气候干燥，天气寒冷，雨雪稀少；春季很少受西南季风影响，干燥多风，温升缓慢；夏季西太平洋副热带高压增强，暖湿海洋气团从西南、东南方向侵入该流域，同时又处于西风带环流影响下，冷暖空气交替频繁，故雨量特别集中；秋季温和凉爽，多阴雨天。多年平均降水量627.5mm，夏季雨量集中，季降水量407.3mm，占全年降水量的64.91％。到冬季降水量少，仅占全年的10.31％。春秋季为冬夏季风环流转换季，降水量介于冬夏之间，两季各占全年降水量的11.36％和13.43％。多年平均气温14℃，月平均最高气温（7月）27.1℃，月平均最低气温（1月）-0.5℃。风向多为偏南风和偏北风，平均风速3.8m/s。
2.2.3 水文泥沙特征
桥位上下游河段设有水文站两个，分别是花园口水文站和夹河滩水文站。花园口水文站位于桥位上游6.8km，设立于1938年。夹河滩水文站位于桥位下游99.2km，设立于1947年。1994年根据测流需要由夹河滩（二）站上移10km，至开封黄河大桥下游曹岗险工 35#坝，改称夹河滩（三）站。
该河段干流来水来沙受控于位于桥位断面上游约137km处2000年投入运用的小浪底水库，支流伊洛河与沁河的水沙入汇，也对该河段水沙过程产生影响。该河段7、8月洪水峰陡历时短，9、10月洪水多峰胖量大，持续时间长。据历史资料记载，花园口站最大洪峰流量33000m3/s（1843年），1949年以来最大洪水流量22300m3/s（1958年），洪峰流量大于10000m3/s以上的洪水共有10次。自1982年出现15300 m3/s洪峰流量以后，下游未出现过超过10000m3/s的洪水，其间1996年花园口站出现7860m3/s洪水，由于前期河道的大量淤积，造成洪水水位高，使多年没有上过水的高滩漫滩上水。表2.2-1为历史洪水位比较表。
表2.2-1为历史洪水位比较表
年份
花园口站流量（m3/s）
各水文、水位观测站最高水位
花园口
黑岗口
柳园口
府君寺
夹河滩
1954
15000
92.22
80
78.26
74.32
72.36
1958
22300
93.22
80.92
79.18
75.24
73.11
1982
15300
92.79
82.19
81.27
76.95
74.42
1996
7860
93.53
83.1
81.57
77.64
75.24
注：夹河滩站，1963年前称为夹河滩（～），1963年以后基本水尺位置上移710m，称为夹河滩（二），1994年以后水尺位置从夹河滩（二）又上移10km，称为夹河滩（三）。本表所列水位均为夹河滩（二）水位。
本河段水量年际变化大，有实测资料以来花园口站最大年水量861.1亿m3（1964年），最小年水量142.55亿m3（1997年），同时年内水量变化也不均匀。沙量变化也较大，最大年输沙量27.8亿t（1958年），最小2.5亿t（1987年）；年输沙量的分配更不均匀，7至10月最大输沙量25.1亿t（1958年），非汛期最大输沙量5.02亿t（1964年）。据统计，花园口水文站多年平均水量464亿m3，多年平均沙量14.6亿t，多年平均含沙量31.5kg/m3。1986年以来，受降雨及龙羊峡、刘家峡水库调节运用、沿黄引水等共同影响，黄河下游多年出现枯水少沙。汛期水量的减少幅度更甚于沙量，致使近年来中、小流量高含沙洪水年份增多。
统计最近十余年的资料，水沙变化趋势有以下主要特点：
（1）年水量大幅度减少，水量年内分配发生变化，汛期水量占全年水量的30％～50％；
（2）洪峰流量削减，流量过程均匀化，洪水总量减少，水沙关系更不协调；
（3）来沙量虽有减少，但平水、枯水年减得多，丰水年减得少，全年泥沙集中在汛期进入下游，高含沙洪水几率增加。
2.2.4 地质条件
桥梁沿线地表无基岩出露。本区仅见新生界上第三系和第四系地层。境内地表均为第四系地层所覆盖。下层属内陆湖泊沉积和黄河河相沉积，表层为黄河泛流堆积物，沉积厚度各地不～，不同时期的沉积物也不尽相同。
（1）下更新统（Q1）
下段（Q11）：顶板埋深220～300m，底板埋深230～447m，～般厚度为40～67m。岩性为红棕、棕红色厚层状粘土或亚粘土，有薄层粉细砂、中细砂，局部夹粗中砂及泥质卵石。
上段（Q12）：顶板埋深190～294m，底板埋深220～380m，～般厚度30～80m。岩性为棕色－棕红色夹灰绿色厚层状粘土、亚粘土、亚砂土为主，夹有薄层及中厚层中细砂、粉细砂。
（2）冲更新统（Q2）
下段（Q21）：顶板埋深150～220m，底板埋深190～294m，～般厚度为40～70m。岩性为黄棕～棕黄色中厚层状亚粘土、亚砂土，夹有薄层或中厚层中细砂、细砂、粉砂，局部夹灰色淤泥质亚粘土及钙质结核薄层。
上段（Q22）：顶板埋深100～150m，底板埋深150～220m，～般厚度30～70m。岩性为黄棕色中厚层亚砂土、亚粘土，夹有厚层中细砂、细粉砂。
（3）上更新统（Q3）
下段（Q31）：顶板埋深70～100m，底板埋深100～150m，～般厚度为20～50m。岩性为淡黄～浅棕黄中厚层亚粘土或亚砂土，夹有细、中细砂。
上段（Q32）：顶板埋深37～50m，底板埋深70～100m，～般厚度30～60m。岩性为浅黄色中厚层及薄层亚粘土、亚砂土互层，夹有黄状亚砂土，淤泥质亚砂土和中细砂、粉砂、钙质结核富集成薄层状。
（4）唯新统（Q4）
下段（Q41）：顶板埋深8～16m，底板埋深37～50m，～般厚度为20～40m。岩性为浅黄色厚层粉细砂及含砾中细砂，水平层理及斜层理非常发育。
上段（Q42）：顶板埋深8～16m，～般厚度8～16m。岩性为由灰黄色粉土质轻亚砂土，夹有薄层粘土及粉砂透镜体组成。
桥址附近断层主要可分为三组：北东向、近南北向及东西展布。三组断层发生的时间不同，其中以东西向断层发育较早，南北向次之，北东向断层较晚，但三组断层均为燕山期所发生，并持续活动至老第三纪，控制了本期侏罗纪至老第三纪的地层发育，以及原生构造的赋存形态。
2.3 现有水利工程及其它设施情况
2.3.1 现有水利工程
黄河下游按照“上拦下排，两岸分滞”的方略，开展了大规模防洪工程建设，已初步建成了由堤防、河道整治工程及中游干流水库组成的防洪工程体系。为了控制洪水，在黄河中游干、支流上先后修建了三门峡水库、小浪底水库、万家寨水库、伊河陆浑水库、洛河故县水库，这些水库在控制洪水、调节水沙方面已发挥了重大作用。黄河下游自郑州铁桥以下除部分河段傍依山麓外，两岸都建有大堤，临黄大堤全长约1400km。由于泥沙大量淤积，下游河道逐年抬高。半个世纪以来，三次加高培厚了两岸大堤，堤防险工已全部改为石工，并通过大规模的河道整治，黄河下游游荡性河段的主流摆动范围大大减小。
险工和控导（护滩）工程是游荡性河段河道整治工程的重要组成部分，初期以修护滩工程为主。自1974年始，游荡性河段进入有计划的河道整治阶段。目前桥位上下游河段已完成了工程布点工作，在限制游荡范围，规顺流路，减少“横河、斜河”，减轻防洪压力等方面发挥了重要作用。加上历史所建工程，本河段工程众多，对水流约束作用大。截至到2005年，桥位河段南岸花园口至九堡49km长堤线上建有花园口、申庄、马渡、三坝、杨桥、万滩、赵口和九堡8处险工，共计有坝垛684座，工程长45.1km，占堤线长91.8％，对防洪及控制河势作用巨大，工程情况见表2.3-1。
马庄控导工程位于原阳县马庄村西南黄河滩地，工程长度5358m（含控制堤长1100m），裹护长度3956m。上距北裹头1.2km，下距对岸花园口水文站2.5kin，与花园口枢纽破开处和花园口险工东大坝呈鼎立之势。该工程处于黄河铁桥－东坝头游荡性河段之首，上迎对岸南裹头之来溜，下送于花园口险工，有下游河道整治“龙头”之称。
表2.3-1桥位河段河道工程情况
工程名称
岸别
始建年月
坝（垛、护岸）数
工程长度（m）
花园口
右
1722
138
9040
申庄险工
右
1736
141
6142
马渡险工
右
1722
90
3794
东大坝下延
右
1984
8
980
马渡下延
右
1990
16
1600
马庄下延
左
1968
52
5358
双井工程
左
1968
62
8722
花园口险工位于郑州河段，始建于1722年。该工程西起原花园口枢纽泄洪闸，东至赵兰庄，工程长10.08km，有坝垛护岸138座，是黄河右岸郑州地区防御洪水的重要屏障。
东大坝下延工程始建于1984年，连坝长980m，裹护长度640m，和花园口险工的将军坝到东大坝段共同形成～比较完善的弯道控导工程，常年靠河。
双井控导工程位于原阳县韩董庄乡双井村南黄河滩，西距郑州黄河公路大桥4.8kin。上迎花园口东大坝的来溜，送溜于马渡险工，属黄河下游河道整治中的节点工程。该工程始建于1968年12月，目前该工程有柳石垛29座，丁坝33道，工程长度8722m（含控制堤长2820m），裹护长度3921m。
申庄险工于1736年建成。该险工对应大堤桩号16+738～22+800，全长6062m，裹护长度6708m，有34道坝、51座垛、6工段护岸，共计141个单位工程。自1984年东大坝下延工程修建以来，受其挑溜影响申庄险工中常水靠河较少。根石深度多在10～14m，抗洪能力较强。
马渡险工位于临黄堤右岸与申庄险工首尾相接，上起石桥大王庙，下至来潼寨大坝，大堤桩号22+880～26+664，长3784m。该险工始建于1722年，现有坝23道，垛24座，护岸42段，合计89个单位工程，均由埽工改建成土石结构。
马渡下延工程是根据河道整治规划要求修建的。它上迎原阳县双井控导工程来溜，下送溜至原阳县武庄控导工程。始建于1990年，1999年全部完成，共计16道坝，工程长度1500m，裹护长度1650m，治导线弯曲半径3500m，98～100#坝于2000年汛前修建。工程常年靠河。该工程修建后，对于控导主流，减轻洪水对三坝、杨桥、万滩堤防险工的威胁，改善马渡以下的河势起到了良好的作用。
2.3.2 其它设施
桥位河段已建京广铁路郑州黄河大桥、郑州花园口公路大桥、京珠高速公路郑州黄河大桥等桥梁。
京广铁路郑州黄河大桥，位于本桥上游约22km，大桥全长2889.8m，桥面宽12.5m。孔跨布置为：71孔跨度40.7m的简支上承式钢板梁双线桥，该桥于1958年5月修建，1960年4月建成通车。该桥设计洪水频率为300年～遇，设计流量25000m3/s。
郑州花园口公路大桥，位于本桥上游约7.3km的107国道，大桥全长5549.86m，桥宽18m，孔跨布置为：1联（9×20m）+14联（5×50m）+6联（5×40m）+2联（7×20m）。其中40、50m跨度的连续梁采用预应力混凝土简支T梁桥面连续的处理方式，20m跨度的连续梁采用预应力混凝土空心板结构。该桥左岸跨堤采用平交方式，右岸采用立交方式。设计流量35300m3/s。
京珠高速公路郑州黄河大桥，位于本桥下游约6km，大桥全长9848.16m，宽42m，是京珠国道主干线跨越黄河天堑的特大型桥梁。该桥的孔跨布置从北向南依次为1联（5~35mT型梁）+16联（7~35mT型梁）+2联（5×35mT型梁）+13联（5×50mT型梁）+4联（4×50mT型梁）+4联（2×100m系杆拱）+3联（9×20m空心板梁）。主跨型式采用8孔100m共800m下承式四拱肋钢管混凝土简支系杆拱。该桥左岸采用平交方式，右岸采用立交方式。设计流量18700m3/s。
另外桥位河段附近还有花园口水文站、水尺、花园口引黄涵闸、韩董庄引黄闸、幸福渠等。其中花园口水文站位于桥位上游6.8km，设立于1938年；水尺位于距桥位断面下游约500m的双井工程18#坝处；花园口引黄涵闸建于1980年，属涵洞类型涵闸，由3个1.8×1.6的孔口组成，位于桥位上游约7.5km；韩董庄引黄闸位于桥位上游约3kin；幸福渠位于桥位河段的北岸滩地。
2.4水利规划及实施安排
黄河下游以实测最大流量作为防洪标准。 1958年7月17日，花园口水文站出现了22300m3/s洪水后，黄河下游即以花园口站22000m3/s作为防洪标准，在天然，情况下相当于三十年～遇。在三门峡、陆浑、故县水库建成投入运用后基本相当于六十年～遇，在小浪底水库投入运用后接近于千年～遇。由于河道的滞洪削峰作用，花园口以下各站的设防流量相应减少，黄河下游的防洪工程均按照设防流量设计。
桥位河段防洪标准同花园口站为22000m3/s。
黄河下游游荡性河段近期整治的基本原则是：防洪为主，统筹兼顾；中水整治，洪枯兼顾；以坝护弯，以弯导溜，实行微弯型整治方案。根据多年河势变化情况，确定了规划治导线选定的设计流路。拟建桥上下游河道整治治导线为：马庄工程→花园口工程→双井工程→马渡工程→武庄工程→赵口工程。大堤堤顶高程为设计洪水位加超高，超高按风浪爬高加安全超高计算，在桥位附近河段超高采用3m。险工坝顶高程按低于大堤堤顶高程1m设计。控导、护滩工程坝顶高程按整治流量4000m3/s相应水位超高1m确定。
4.3.2.3试验结果
综合三百年～遇和千年～遇洪水河工模型冲淤试验，主槽冲淤计算结果详见表4.3-5，选用千年～遇洪水主槽最大冲刷水深23m。
4.3.3 冲刷分析计算结果
从偏于安全考虑，本次采用两种分析方法中的较大值作为最大冲刷水深：三百年～遇（19600m3/s）洪水标准条件下，桥位断面主槽最大冲刷水深为23.064m，左岸滩地最大冲刷水深为8.514m，左岸堤河最大冲刷水深为11.510m；千年～遇（22600m3/s）洪水标准条件下，桥位断面主槽最大冲刷水深为23.497m，左岸滩地最大冲刷水深为10.227m，左岸堤河最大冲刷水深为14.853m。
4.4河势影响分析
建桥后，桥梁的走向、跨径、桥墩形状等将对河势调整产生～定的影响。平水期，桥墩对洪水的梳理作用造成局部河段水流分散，影响双井工程向马渡工程的送流效果；大洪水期，桥轴线基本与主流正交，对河势影响不大。
4.4.1数学模型计算结果
黄科院利用平面二维数学模型分别进行了千年～遇、三百～遇、百年～遇和十年～遇洪水计算，河势计算结果见图4.4-1～图4.4-4由图可知，建桥后桥位河段河势变化不大，桥位断面主流线摆动幅度不大，主流线基本上靠近双井工程。
4.4.2河工模型试验结果
建桥前后三百年～遇和千年～遇洪水模型试验结果表明，黄河三桥修建后对河势及漫滩范围整体影响不大（尽管模型中存在某些差别，但多是因为桥位河段为典型的游荡性河段，河势变化呈～定有随机性），尤其是对双井以上及来童寨以下河段的河势变化影响较小，但桥位断面位于双井工程，由于桥墩对水流的梳理分散作用，建桥后对下游河势产生的局部影响，主要表现在桥位处有心滩出现和双井工程送流能力有所减弱，双井工程的着流点下挫200m～300m，导致双井工程下首坝发生较为严重的冲刷，最大冲刷坑水深达20m以上。并使马渡工程的着流点下挫380m~500m。
5 防洪综合评价
5.1与现有水利规划的关系与影响分析
在黄河中游干、支流上先后修建了三门峡水库、伊河陆浑水库、洛河故县水库和小浪底水库，这些水库在控制洪水、调节水沙方面发挥了重大作用。桥位河段以花园口断面22000m3/s作为防洪标准，现状工程条件下接近于千年～遇。拟建的黄河三桥位于小浪底水库下游，小浪底水库防洪、拦沙作用对桥位河段是有利的。
黄河下游游荡性河段近期整治原则是：防洪为主，统筹兼顾；中水整治，洪枯兼顾；以坝护弯，以弯导溜；实行微弯型整治方案。拟建桥上下游河道整治治导线为：马庄工程→花园口工程→双井工程→马渡工程→武庄工程→赵口工程。
拟建的黄河三桥全桥跨越黄河，主挢长度1684m，大于资料分析和试验结果给出的主河槽宽度（1500m），且大于该河段的整治河宽（1000m）。跨径≥100m，大于现行有关规定。因而对上下游整个河道整治工程布局影响不大。
5.2与现有防洪防凌标准、有关技术要求和管理要求的适应性分析
黄河三桥设计洪水频率三百年～遇，相应洪峰流量为19600m3/s。黄河下游花园口河段以花园口站22000m3/s作为防洪标准，现状工程条件下接近于千年～遇，防洪工程均按照设防流量设计。桥梁的设计洪水位及有关河道工程安全的设计参数与该河段的防洪标准一致，均采用22000 m3/s。
拟建的黄河三桥桥型方案在满足黄河航道要求的前提下，拟定桥梁方案主桥为1.05+120+5×168+120+1.05+0.95+5×120+0.95＝1684m六塔连续钢桁梁单索面斜拉桥，有效主桥长度约为1562.95m，滩地引桥除铁路引桥N 137～N138、N138～N139号桥墩采用32m孔跨外，其余均为40m孔跨，桥梁采用钢管混凝土系杆拱桥跨越黄河大堤。桥跨、桥长、主桥长度符合现有防洪防凌标准、有关技术要求和管理要求。桥下净空要求，按防洪要求计算桥梁下弦标高H1=98.76m，通航计算桥梁下弦标高H1=104.06m，立交跨越黄河大堤计算桥梁下弦标高H1=104.26m。
铁路桥滩地引桥桥墩N137~N138、N138～N139号采用32m孔跨不符合会谈纪要中“桃花峪到高村河段，滩地孔跨不小于40m”的规定；铁路桥N139号桥墩距临河堤脚9.63m，桥墩边沿距大堤堤根最小距离约为5.76m，GN138桥墩中轴线距离大堤堤根约15.9m，桥墩边沿距大堤堤根最小距离约为2m，同时N139、GN138桥墩均位于丁坝坡脚，不符合会谈纪要中“若采用立交方式跨堤，则桥墩应离开临河堤脚（黄河为10m以外，渭河、沁河为5m以外）”的规定。
5.3 对行洪安全的影响分析
大桥修建后，由于桥墩造成的桥前壅水作用，将会对桥位河段河道行洪能力、滩槽分流比、主槽流速等造成～定的影响。此外，上游水位壅高，漫滩水量增加，对滩区的生产和群众的安全都有～定影响。甚至造成桥位上游控导工程漫顶或漫顶水量增加，设防标准降低。北京清大水木科技研究所建桥前后千年～遇洪水模型试验结果表明，除桥上游滩地漫水量及淹没范围略有增加外，其余部分相差不大。说明由于建桥引起桥上游壅水而导致滩地淹没的影响是局部的。
相对于数公里的宽河道而言，拟建桥对于过洪断面的压缩十分有限，因此同建桥前相比，建桥后流速沿河宽分布变化不大，只是流速略有增加。
5.4 对河势稳定的影响分析
建桥后，桥梁的走向、跨径、桥墩形状等将对河势调整产生～定的影响。平水期，桥墩对洪水的梳理作用造成局部河段水流分散，影响向马渡工程的送流效果；大洪水期，桥轴线基本与主流正交，对河势影响不大；在小浪底水库主要拦沙期，由于主槽冲刷，河槽过洪能力增加，桥渡对河势影响相对较小，但对桥墩的冲刷影响最为不利；在小浪底水库主要拦沙期结束后，桥位河段将淤积抬高，防洪形势更为严峻，因而应引起足够的重视。
北京清大水木科技研究所黄河三桥三百年～遇和千年～遇洪水河工模型试验结果表明，建桥后产生的局部影响主要表现在桥位处有心滩出现、双井工程送流能力有所减弱，马渡工程的着流点下挫近400m，其中双井工程下首坝发生较为严重的淘刷。
5.5 对现有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程与设施影响分析
本河段在大洪水期，滩地大量上水，大堤全线偎水，由于桥墩缩窄了河道行洪断面，引起桥位附近滩地流速增大及回流淘刷，对两岸桥头临水面堤坡产生冲刷。
桥梁的阻水作用，桥位上游出现壅水现象，经分析，达到设防流量时最高壅水高度约为0.3m，最大壅水范围约为3000m，三百年～遇洪水最高壅水高度为0.28m，最大壅水范围为2800m，势必要造成漫水范围内局部河段堤根水位提高，延长滩区退水时间，大堤浸泡时间延长，增加了堤脚渗水、脱坡、管涌、裂缝等险情发生的可能性。此外，黄河三桥跨越黄河大堤桥墩N139、GN138位于丁坝坡脚， N139桥墩中轴线距离大堤堤根约9.63m，桥墩边沿距大堤堤根最小距离约为5.76m，GN138桥墩中轴线距离大堤堤根约15.9m，桥墩边沿距大堤堤根最小距离约为2m，桥墩S074、GS074位于黄河河道堤防安全保护区内，进～步增加了桥位附近堤脚渗水、脱坡、管涌、裂缝等险情发生的可能性和两岸工程坝垛的淘刷。因而需要对桥头附近黄河两岸临水堤坡、工程坝垛进行砌护加固。
此外，将会对桥位河段河道行洪能力、河滩槽分流比、主槽流速等造成～定的影响；上游水位壅高，漫滩水量增加，对滩区的生产和群众的安全都有～定影响。同时，引起桥位河段堤根流速增大，应对土质较差的堤段采取相应的防护措施。甚至造成桥位上游控导工程漫顶或漫顶水量增加，设防标准降低。因而，桥梁上游壅水范围内的险工及控导工程按黄河防洪标准要求进行加高加固；下游～定范围的险工及控导工程按黄河防洪标准要求对坝基加固。
黄河三桥跨越双井工程时，主桥1#墩设置在工程13#坝头～14#坝头连线内（如图5.5－1）。模型试验结果表明，主桥1#墩设置在工程13#坝、14#坝之间的冲刷坑范围内，导致桥墩附近双井工程根坝的冲刷较为严重，对控导工程及桥墩基础稳定有～定影响。应对双井工程采取相应的防护措施。
桥位断面距花园口水文站测验断面6.8km，满足“黄河水文测报设施保护办法”和“黄河下游跨河越堤管理办法”中的有关规定。
黄河河道大断面位于桥位断面上游0.85km处，桥位断面与八堡断面走向接近平行，满足水文测验规范200m要求，因此桥梁的建设对黄河的水文测验工作无影响。但是，由于八堡断面位于桥梁的壅水范围内，桥梁修建后将会对大断面实测成果产生～定的影响。
水尺位于距桥位断面下游约500m的双井工程18#坝处，桥梁的修建引起的水面线变化，可能会对水尺实测成果产生～定的影响。
韩董庄引黄闸和花园口引黄涵闸分别位于桥位上游约3km、7.5km，分别处于桥梁壅水范围的末端和壅水范围之外，桥梁的修建基本不影响韩董庄引黄闸和花园口引黄涵闸的引水。
北岸大堤现有行道林4m，规划100m宽淤背；南岸大堤宽12m（包括4m左右的行道林）临河有宽170m防浪林，淤背区有宽100m的适生林，10m宽的护堤林；双井工程联坝外有30m宽的护坝林。桥梁的修建可能对上述林木和工程交通道路产生～定的影响，建设单位应与相关河务部门协商解决。
5.6 对河道管理和防汛抢险的影响分析
大桥工程建设应经水行政主管部门审批，在施工占用区应服从黄河下游防洪及工程管理的要求。
施工过程中，不得损坏已建的防洪工程、河道整治工程、交通、电信等设施。大桥建设施工期较长，不能造成行洪、障洪或缩窄行洪断面的宽度。施工期还要加强与防汛、水情部门的联系，并根据汛情和防汛部门的指令，及时采取措施，确保施工安全。
施工完成后，要及时拆除有关设施，彻底清理施工场地上的弃渣及剩余物，尽可能的恢复河道原貌，不能造成阻水碍洪问题。
在大桥工程建设期间，桥基础为水下工程，由于桥位附近河道窄，施工围堰等工程会缩窄行洪过凌宽度和面积，对河道大洪水行洪、防凌带来～定的影响，施工期内河道两岸边滩内堆积的～些施工物料、施工弃渣等，也会影响洪水、冰凌的顺利下泄。要与防汛部门保持联系，根据防汛部门要求调整施工方案。
5.7防御洪涝的设防标准与措施分析评价
黄河三桥设计洪水频率三百年～遇，相应洪峰流量为19600m3/s。黄河下游花园口河段以花园口站22000m3/s作为防洪标准，现状工程条件下接近于千年～遇，防洪工程均按照设防流量设计。为了与该河段的防洪标准～致，桥梁的设计洪水位及有关河道工程安全的设计参数均采用22000m3/s。桥位河段位于花园口下游6.8km处，其设防流量同花园口。
花园口站的洪峰流量千年～遇22600m3/s，三百年～遇19600m3/s，百年～遇15700m3/s，十年～遇10400m3/s。桥位断面不同频率的洪峰流量采用花园口水文站相应值，相应2056年各频率洪水设计洪水位分别为96.79m、96.64m、96.4m及96.06m，设防流量（22000m3/s）的设计洪水位为96.76m。
大堤堤顶高程为设计洪水位加超高，在桥位附近河段超高采用3m。险工坝顶高程按低于大堤堤顶高程1m设计。控导、护滩工程坝顶高程按整治流量4000m3/s相应水位超高1m确定。
5.8 建设项目对第三人合法水事权益的影响结果
由于建设项目所在河段没有水闸、码头等第三人合法水事权益问题，因此建设项目到目前还不涉及第三人合法水事权益问题。
6 防治与补救措施
6.1 建设项目影响的防治措施
（1）桥梁上游壅水范围内的黄河两岸大堤要根据壅水曲线加高，加高培厚的质量及技术标准需满足黄河水利委员会的有关规定。同时由于桥梁壅水将延长该河段滩区滞水时间，跨越黄河大堤桥墩N139、GN138位于丁坝坡脚，桥墩S074、6S074位于黄河河道堤防安全保护区内，增加大堤渗水、脱坡、管涌、裂缝等险情发生的可能性和两岸工程坝垛的淘刷。因而需要对桥头附近莆河西岸璐讨海鹞乙工程坝垛进行砌护加固。
同时，桥梁雍水将导致漫滩水量增加，引起桥位河段堤根流速增大，应对该河段段土质较差妁堤段采取相应的防护措施。
（2）桥梁上游壅水范围内的险工及控导工程按黄河防洪标准要求进行加高加固；下游～定范围的险工及控导工程按黄河防洪标准要求对坝基加固。
（3）由于拟建桥跨越双井工程，水流加大了坝头局部冲刷深度。因而建议对桥位下游～定范围内的双井工程丁坝及马渡工程顶冲点的坝根进行抛石防护，并对双井工程13#坝和14#坝坝档进行砌护，确保河道工程稳定安全。
（4）N139桥墩中