輸電線路工程跨越漕河防洪影響評價

丘海珊，唐肖崗

（1.中國電建集團(tuán)河北省電力勘測設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050033；2.水利部海河水利委員會，天津 300170）

保東500 kV輸變電工程線路起自新建保東500 kV變電站，終止于保滄500 kV變電站，總長度63 km，途經(jīng)保定市容城、徐水、安新、高陽、河間，全線均為平原區(qū)。

輸變電工程沿線經(jīng)過大清河系漕河。為保證河道行洪安全、保護(hù)堤防安全、保持河勢穩(wěn)定，同時保證在河道行洪時輸電線路工程的安全，需對其進(jìn)行防洪影響評價。

1 基本情況

輸電線路于安新縣西馬村南跨越漕河，跨越處兩堤間寬約1 000 m，河道兩岸有堤，左、右堤均為土堤，堤高約3 m，左堤堤頂高程9.91 m，右堤堤頂高程9.06 m。漕河跨越處上游約1.5 km有府河匯入。河道兩側(cè)靠近河堤處各有一河槽，其中左側(cè)河槽為上游漕河河道的主槽，右側(cè)河槽為上游府河河道的主槽，中間為灘地，整體呈兩槽一灘。河道灘地上種有莊稼和少量樹木。交叉斷面以上流域面積約891 km2，其中龍門水庫以下區(qū)間面積421 km2。

線路共有5個塔位，其中塔位N21—N23位于漕河河道兩堤內(nèi)灘地上，跨越處兩岸有堤，堤間寬約1 000 m，堤高約3.0 m，跨越處左堤堤頂高程9.91 m，右堤堤頂高程9.06 m；河道順直，河槽位于河道左側(cè)。N20塔位于左堤堤外，N24塔位于右堤堤外。漕河工程位置附近情況，如圖1所示。

圖1 漕河工程位置附近平面

2 防洪影響評價計算

2.1 設(shè)計洪水計算

根據(jù)《中華人民共和國防洪標(biāo)準(zhǔn)》及《110～750 kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》，輸電線路桿塔基礎(chǔ)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，線路工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為100 a一遇，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，設(shè)計洪水有100、50、20、10 a一遇4個標(biāo)準(zhǔn)。由于漕河與工程交叉斷面以上流域設(shè)計洪水由龍門水庫下泄洪水與區(qū)間洪水組成，本項研究采用水庫設(shè)計、區(qū)間相應(yīng)與區(qū)間設(shè)計、水庫相應(yīng)2種組合方案，選較大者作為交叉斷面工程設(shè)計的依據(jù)。

2.1.1 水庫設(shè)計、區(qū)間相應(yīng)組合方案

龍門水庫是一座以防洪、灌溉為主的大（2）型水庫，按照龍門水庫防洪運(yùn)用方式，對水庫進(jìn)行調(diào)洪計算，得出不同標(biāo)準(zhǔn)的水庫下泄過程。區(qū)間相應(yīng)洪水過程線由交叉斷面天然條件下設(shè)計洪水過程線與水庫設(shè)計洪水過程線相減得出。

將水庫設(shè)計下泄洪水過程線與區(qū)間相應(yīng)洪水過程線疊加即為水庫設(shè)計、區(qū)間相應(yīng)組合方案交叉斷面設(shè)計洪水。

2.1.2 區(qū)間設(shè)計、水庫相應(yīng)組合方案

工程交叉斷面以上區(qū)間面積1 151 km2，其中山丘區(qū)面積408 km2，河長20.4 km，河道比降2.2‰；平原區(qū)面積743 km2。水庫相應(yīng)過程線由交叉斷面天然條件下設(shè)計洪水過程線減去區(qū)間設(shè)計洪水過程線得出，采用現(xiàn)行的水庫調(diào)度運(yùn)用方式，按設(shè)計條件下確定的水位控制原則，對水庫相應(yīng)洪水過程線進(jìn)行調(diào)洪演算，得出水庫下泄過程，將其與區(qū)間設(shè)計洪水過程疊加，即為區(qū)間設(shè)計、水庫相應(yīng)組合方案的交叉斷面設(shè)計洪水。漕河交叉斷面不同組合方案設(shè)計洪峰流量成果，詳見表1。

表1 漕河交叉斷面不同組合方案設(shè)計洪峰流量成果m3/s

2.2 現(xiàn)狀河道水位與流速推算

為了分析輸電塔基修建后對河道行洪的影響，首先需要分析確定工程河段現(xiàn)狀條件下的洪水位、流勢流態(tài)等水力要素，根據(jù)線路穿越河道斷面的具體情況，洪水位推算時采用恒定非均勻流方法及均勻流方法。

2.2.1 恒定非均勻流法

一維恒定非均勻流天然河道水面線推算方法主要理論依據(jù)是伯努力能量守恒方程式，從下游斷面向上游斷面逐段推算水位，最終得出整個河段的水面線。

2.2.2 明渠均勻流法

設(shè)計水位直接采用明渠均勻流法（曼寧公式）進(jìn)行計算，公式如下：

式中：Q為流量（m3/s）；ω為濕周（m）；R為水力半徑（m）；i為河道坡度；n為糙率。

水面線推算采用本次實(shí)測的漕河縱橫斷面資料。本項研究推算選用糙率：主槽n=0.028～0.03，灘地0.055～0.06。

2.3 工程修建后河道水位與流速推算

輸電塔修建以后，為分析工程對河道行洪的影響，需進(jìn)行輸電塔壅水、沖刷計算。

2.3.1 壅水計算

由于輸電塔壓縮了天然河道行洪斷面，會在輸電塔附近形成壅水，為了分析輸電塔修建與河道行洪的相互影響，需計算輸電塔附近壅水高度和壅水長度。采用《中國工程師手冊》《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》中的3種壅水方法計算，經(jīng)綜合分析后合理選用其中之一。

2.3.2 沖刷計算

本次沖刷計算采用《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》中推薦的計算公式，包括非黏性土、黏性土的主槽和灘地的沖刷公式。

3 防洪綜合評價

3.1 建設(shè)項目布置分析

N20塔基距離漕河左堤235 m，N24塔基距離漕河右堤162 m，漕河堤防標(biāo)準(zhǔn)為4級，塔基距離堤防長度滿足漕河河道管理范圍規(guī)定。線路塔基信息，詳見表2。

表2 線路塔基信息 m

3.2 現(xiàn)狀情況下交叉斷面洪水位

漕河河道治理標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，現(xiàn)狀條件下堤防不達(dá)標(biāo)。根據(jù)《大清河系防洪規(guī)劃》，該段漕河規(guī)劃采取堤防加固工程，其中左堤超高1.0 m、右堤超高1.5 m?，F(xiàn)狀及規(guī)劃條件下水位成果，詳見表3。

表3 交叉位置漕河不同標(biāo)準(zhǔn)洪水位成果

3.3 壅水計算

在線路跨越漕河河道灘地內(nèi)布設(shè)3座塔基，壅水按規(guī)劃河道進(jìn)行計算。每座塔基分別由兩縱兩橫4個獨(dú)立的基礎(chǔ)圓柱樁組成，N21、N22兩個圓柱樁間距13.83 m，N22、N23兩個圓柱樁間距12.64 m，圓柱樁直徑1.4 m。

由于塔基減小了河道部分行洪斷面，工程建成后將在塔基前形成壅水。河道壅水計算采用前述有關(guān)公式計算，包括壅水高度和壅水影響長度。從工程安全角度考慮，取3種方法的大者，同時壅水計算按N21—N23投影到一個橫斷面考慮，按塔基基礎(chǔ)樁之間過水和不過水2種方案計算，按塔基基礎(chǔ)樁之間過水進(jìn)行評價。塔基修建后壅水高度、長度計算成果，詳見表4。

表4 塔基修建后壅水高度、長度計算成果

3.4 沖刷計算

按照《110～750 kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，輸電塔基礎(chǔ)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 a一遇，輸電塔電線弧垂按照與100 a一遇洪水位的距離控制，考慮了河道的一般沖刷和局部沖刷，計算了100、50 a一遇洪水條件下的輸電塔附近沖刷深度，詳見表5。

表5 輸電塔附近沖刷深度計算成果 m

3.5 行洪形勢影響分析

輸電線路跨越漕河附近河道走向基本為東西走向，河道主槽基本固定，兩岸有堤。河道內(nèi)N21、N22、N23塔基距離主槽較遠(yuǎn)，對主槽來回游蕩沒有影響。防洪標(biāo)準(zhǔn)20 a一遇現(xiàn)狀河道洪水位10.13 m，輸電線路修建后的壅水高度為0.028 m，壅水影響范圍至上游184 m。輸電線路修建后，造成了一定的壅水，但是壅水高度不大，因此輸電線路修建后不會改變河道大的河勢。

由于輸電線路僅塔基擠占河道過水?dāng)嗝婷娣e，對水流未造成大的改變，50、100 a一遇洪水條件下各塔基水流平均流速從工程修建前的0.95、1.24 m/s增加到工程修建后的0.96、1.25 m/s，流速變化較小，因此輸電線路修建對行洪影響不大。河道內(nèi)的塔基對局部水流略有改變，使塔基附近的流速略加大，在塔基附近產(chǎn)生局部沖刷，不會改變行洪形勢。

3.6 對防汛搶險影響的分析

輸電線跨越漕河左右堤防，左右堤堤頂路作為防汛搶險重要交通道路，根據(jù)《110～750 kV架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，輸電線路最低弧垂距離堤防高差為14.0 m。

經(jīng)分析，輸電線路跨越漕河最低弧垂距離左堤頂高差為30.92 m，大于規(guī)定值14 m；跨越規(guī)劃右堤處最低弧垂至規(guī)劃右堤頂高差為32.48 m，大于規(guī)定值14 m。左、右堤附近塔基距離堤防坡腳的最近垂直距離為235、162 m，對堤岸的維護(hù)和搶險沒有影響，因此工程的修建對防汛搶險沒有影響。

4 結(jié)論

通過對保東500 kV輸變電工程線路跨越漕河開展綜合防洪評價，得出如下結(jié)論。

（1）輸電線路跨越漕河在現(xiàn)狀河道內(nèi)布設(shè)輸電塔基3座，位于河道的灘地上，輸電塔距離主槽、兩堤較遠(yuǎn)。線路及輸電塔布置基本合理。

（2）輸電塔基擠占河道部分行洪斷面面積，造成河道壅水，在漕河20 a一遇設(shè)計洪水條件下塔基前最大壅水高度為0.028 m，壅水高度及影響范圍均較小，且河水流速變化較小，所以輸電塔的修建對河道行洪及河勢影響不大。

（3）輸電線路跨越漕河處弧垂至河道100 a一遇洪水位最小值滿足規(guī)范要求，因此對河道行洪影響不大。

（4）輸電線路最低弧垂距離規(guī)劃堤防距離大于14 m的規(guī)范規(guī)定值，不會對防汛搶險產(chǎn)生影響。

（5）由于塔基影響，塔基附近局部水流會產(chǎn)生一些擾動，因此工程設(shè)計時應(yīng)考慮局部水流對輸電塔產(chǎn)生的不利影響。