输电线路防风固沙措施研究及实施

吴永军

（国网赤峰供电公司，内蒙古 赤峰 024000）

开发与应用

输电线路防风固沙措施研究及实施

吴永军

（国网赤峰供电公司，内蒙古 赤峰 024000）

针对内蒙古赤峰地区沙漠或沙化土壤对输电线路的影响，通过对输电线路的杆塔位置选择、杆塔基础设计、施工、运行、维护等不同阶段进行分析，发现输电线路中存在设计考虑不周、施工质量差、运行维护不到位等问题。改进了农林专业的防沙治沙方法，利用改进的防风固沙技术解决了输电线路中的问题。

输电线路；防风固沙；措施

翁牛特旗北部的西拉沐沦河沿岸，属科尔沁沙地组成部分。此地流动沙丘分布密集，在西北风作用下，年平均移动5～10 m。赤峰电网500 kV骨干线路巴青1、2线从沙漠中穿过，投入运行后，线路设计、施工时采取的防风沙措施起到了应有的作用。但经过1年多的运行，发现了设计考虑不周、防护措施及防护能力差等问题，发生了移动沙丘对导线距离不满足要求、沙丘冲击铁塔造成铁塔主材弯曲等重大问题，针对风沙对输电线路的影响进行分析，对线路设计、施工、运行等各个阶段提出防风治沙建议，并应用农林专业防风固沙成果，研究和制定输电线路防风固沙措施，解决了线路运行中出现的问题。

1 风沙对输电线路的影响

风沙对输电线路的影响主要有两方面：一方面是风对输电线路的影响，主要是风速、风向以及风荷载对线路各部件及整体构成的影响；另一方面是风沙对输电线路的影响，主要是移动沙丘以及沙化土壤在大风中对线路杆塔基础、导线对地距离、流动沙丘对杆塔本体部件的影响。

1.1 大风对输电线路的影响

输电线路长期裸露在大自然中，会遇到各种极端天气状况。在进行输电线路设计时，主要考虑最大风速和年平均气温条件下风力对线路的影响，在达到或超过最大风速时，易发生杆塔倾覆故障；在导线覆冰后，当风向与风速满足一定条件时，导线会发生舞动现象并引起线路跳闸；在线路正常运行时，导线在与风向、风速等特定条件交汇后还会发生振动，使导线产生金属疲劳，造成导线断股甚至断线。

1.2 流沙对输电线路的影响

流沙的集聚体即沙丘，流沙的移动造成流动沙丘。由于沙丘的移动、大小、高矮等变化，造成沙地内线路杆塔基础埋设深度、接地体埋设深度、导线对地距离的变化，而沙丘埋没的部分塔材，由于流沙自上而下滑动力的作用而发生变化。

1.2.1 基础外露

处于风口或风道上的杆塔，杆塔基础附近的沙土极易被风吹走，使该杆塔基础周围形成孤岛，甚至发生严重基础外露；处于沙丘上的杆塔，也容易因沙丘的移动，杆塔及其周围由高地变成低矮坡地，而使杆塔基础和接地体等其他埋地部分发生外露，如图1所示。

图1 风蚀使基础外露

1.2.2 导线对地距离发生变化

由于移动沙丘的变化，使得线路通道内地形发生变化，而相对于未发生变化的架空线路导线，其对地距离则产生变化，发生导线对地距离减小或增大现象。

1.2.3 流沙对杆塔的影响

流动沙丘造成了沙地内地形变化，时而使杆塔处于沙丘中，时而使杆塔处于沙丘之外。当杆塔处于沙丘之中时，可能埋没部分塔材，在沙丘达到一定高度后，滑动的沙土会对埋没的杆塔产生一定的压力（冲力），当压力（冲力）超过杆塔杆件的设计承受荷载时，杆塔整体或杆件会发生变形或破坏，如图2所示。

图2 流沙使角钢变形

2 输电线路防风固沙措施

输电线路的防风固沙应首先把好设计关，详细踏勘穿沙输电线路的地形地貌，认真搜集当地气象资料，合理选择杆塔、杆塔位置和杆塔基础形式，结合当地防风固沙经验确定线路的防风固沙措施；其次，在施工阶段认真按施工图做好防风固沙措施，减少对原生态的破坏，及时进行植被恢复。按期进行巡视检查，及时发现和修补被损毁的防风固沙措施。

2.1 设计阶段的防风固沙措施

在线路设计阶段，线路防风固沙主要考虑的是合理选择杆塔，根据沙丘地表形式及常规风向合理确定杆塔类型、位置和基础形式，按照《防沙治沙技术规范》要求结合当地治沙经验，正确设计线路的防风固沙方案。

2.1.1 合理选择杆塔位置

由于沙漠中的地形经常发生变化，所以合理选择杆塔位置很重要。要考虑沙丘移动方向和杆塔位置附近的风蚀速度，不能将杆塔设置于沙丘顶部和沙丘底部，在常规风向的通道上设置杆塔时，要考虑杆塔基础附近的防风措施及线路通道上因地形发生变化造成导线对地距离的变化。

2.1.2 合理选择杆塔类型及高度

风沙是沙漠地区特有的自然现象，杆塔的风荷载较一般地区偏大，选择杆塔类型时应选择承受荷载较大的自立塔型，使用的档距可适当缩小，选择的杆塔高度要考虑沙丘流动等引起地形变化所致的导线对地距离的变化。

2.1.3 合理设计杆塔基础

沙漠中的杆塔基础回填土都是沙土，风蚀或流动所引起的变化较大，设计基础形式时要考虑以上因素，可以采取高柱基础或增加基础埋深等措施，以及改善基础回填土且同时设计基础防风的配套措施。

2.1.4 设计防风措施

设计防风措施是在确定了杆塔位置和基础形式后，根据其地形结合当地治沙经验设计线路的防风固沙方案。首先考虑种植沙柳、沙打旺等植物，进行生态防风，也可以考虑采用碎（块）石压沙等固沙措施。

2.2 施工阶段的防风固沙措施

2.2.1 减少对原生态的破坏，及时进行植被恢复

在建设穿越沙漠输电线路时，要注意减少杆塔基础施工对沙漠中仅有的固沙植物的破坏和损伤，同时也要注意在施工过程中，因基础施工所需沙石水泥的运输、杆塔和导线等材料的运输而造成小范围生态环境和地形地貌的变化，对已造成的生态损伤要做好补救措施。

2.2.2 按设计要求，完成防风固沙工作

设计部门会根据穿沙线路的地形地貌制定相应的防风固沙措施，施工单位要认真落实，建设好防风固沙等附属工程。

2.3 线路带电运行后的防风固沙措施

线路投入运行后，要定期进行线路巡视，检查防风固沙措施的完好程度，查看线路沿线沙丘等地形地貌的变化，及时发现和消除流沙、沙丘移动等对线路杆塔和线路对地距离造成的影响。

2.3.1 认真进行定期巡视

定期进行线路巡视检查，是及时发现和消除问题的重要手段之一。特别是在季风活动较强的季节，沙漠中地形变化快且变化大，定期巡视检查可以及时发现线路沿线地形地貌的变化，针对影响线路运行的不安全因素及时进行处理。

2.3.2 积累资料发现细微变化

沙丘移动或沙漠中的地形变化是个缓慢的过程，在线路运行维护时，可累积各个监测重点的变化数据，通过分析这些数据，发现其细微变化和发展方向，有针对性地采取不同防风固沙措施。

3 防风固沙措施研究及对比

根据京津风沙源治理、毛乌素沙漠防风固沙研究成果，采用并改进以下几种防风固沙方法，在运行维护中实施，取得了较好的效果。

3.1 碎（块）石压沙

碎（块）石压沙应用于沙漠或沙性土壤中较平坦区域，能够方便运用机械进行材料运输和施工。在沙性土壤地区，风蚀杆塔基础周围的土壤，造成杆塔基础及接地体外露，因此采取以杆塔基础中心为圆心的碎（块）石压沙防风固沙措施，固沙面积是以杆塔中心为圆心，直径为16 m的圆形面积，碎（块）石厚度为20～30 cm。在沙漠中，只用于具备运输材料且距沙漠边缘较近的平坦区域，在此区域内根据地形及风向铺设约10 cm的碎（块）石进行压沙处理，如图3所示。

图3 碎（块）石压沙

3.2 草（木）方格

草（木）方格沙障是一种使地面粗糙、减小风力的防风固沙方法，用麦草、稻草、树枝等材料在沙漠中埋植成方格形状。它具有截留水分，提高沙层含水量，利于固沙植物存活的作用。草（木）方格的规格要视固沙区域常年风力大小而定，草方格的形式一般为正方形，最常见为1 m×1 m。根据赤峰地区实际情况按以下原则进行施工。

a. 在地形起伏不大的沙面上埋置1 m×1 m草方格，在风能较小的平坦沙地可灵活地使用放大规格的草（木）方格。

b. 在迎风坡沿等高线加密或变更格式，用铁锹将草（木）埋入沙内约15 cm，地上露出15～20 cm，草厚5～6 cm。设置原则为L≤h／sinα（L为草带间距，h为草的出露高度，α为地形坡度）。

c. 草方格的用草量要适当，草量过少影响其防沙效益，太多则造成材料浪费，也增加施工难度，根据经验，1 m×1 m草方格设计植草量为0.8 kg（因为成片草方格每一个方格都与相邻方格有公共边，第一个方格按2个边计算用草量，即植草量为0.4 kg／m）。

d. 由于草方格中所用的麦草、稻草易腐烂、破碎，可改用杨树枝、沙柳等其他树种的树枝或灌木形成木方格，提高其耐腐烂能力。

3.3 迎风障

迎风障又叫沙障，如图4所示。也是防沙治沙工程建设中最常用的技术措施之一，尤其在流动沙地治理和植被恢复中具有重要作用。但在生产实际中，沙障类型、材料、规格较多，合理确定沙障设置标准，才能充分发挥其风蚀控制效果。参照内蒙古自治区林业厅制订的《流动沙丘沙障设置技术规范》中沙障类型及典型沙障设置条件等内容和技术要求，结合输电线路杆塔及廊道的防风固沙实际情况，制定如下沙障设置原则及施工标准。

图4 布置迎风障

a. 沙障类型：此沙障是将笆排（其中的30 cm部分）埋置在流沙中，地表上露出的部分（其中的120 cm）作为沙障。

b. 沙障本体材料：用荆条编制1.5 m×3 m笆排作为障体，直径为80～120 mm、长度为2 m的杨木（或其他木质）杆作为加固杆，沙柳枝条若干以改善生态环境。

c. 沙障设置标准：沙障的长度可根据地形地貌具体设定，每排沙障之间的间距为5 m。沙障中每隔2.5 m设置一加固杆，埋设笆排的同时无固定间距的栽植沙柳枝条，附着在笆排上即可。

d. 沙障设置数量：一般不应少于3道。

3.4 种植沙柳、沙打旺

种植沙柳、沙打旺等又称为生物治沙，如图5所示，是通过封育、营造植物等手段，达到防沙固沙、稳定绿洲、提高沙区环境质量和生产潜力的一种技术措施。

图5 种植沙打旺

沙柳为沙漠植物，是我国沙荒地区造林面积最大的树种之一。它生长迅速，枝叶茂密，根系繁大，固沙保土力强。具有抗逆性强，较耐旱，喜水湿，抗风沙，耐盐碱，耐严寒和酷热，喜适度沙压，越压越旺，繁殖容易，萌蘖力强，但不耐风蚀的特点。输电线路防风固沙时，主要应用于杆塔周围的防风蚀，保持杆塔周围地形不发生大的变化。种植方法如下。

a. 以杆塔中心为圆心，以不同半径画圆并在此圆周上栽植沙柳、沙打旺等植物形成沙障，距杆塔中心最近的一圈半径可稍大一些，但一般不应超过5 m。

b. 第2圈以后每圈的间距以3 m为宜。

c. 要保证栽植的沙柳、沙打旺成活率，栽植深度不少于20 cm。

d. 沙障的用料量应以沙障形成后既可阻风又可通风为宜。

4 结束语

通过分析沙漠或沙化土壤对输电线路的影响，有针对性地设计和实施了防风固沙措施，解决了沙漠中输电线路安全运行问题。但是，这些防风固沙措施需认真维护，及时修整和补充破损部分，特别是采取种植沙柳等生态防风措施时，要制定完善的管护措施，使破坏生态的行为得到有效遏制，防止边治理边破坏现象的发生。

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Study and Implementation on Measures of Windproof and Sand⁃fixing of Transmission Lines

WU Yong⁃jun
（State Grid Chifeng Power Supply Company，Chifeng，Inner Mongolia 024000，China）

Based on the impact on desert and sandy soils in Chifeng area，different stages of transmission lines，such as location se⁃lection of pole⁃tower，foundation design of pole⁃tower，construction，operation and maintenance is analysed，which show thoses prob⁃lems such as unthoughtful design，poor quality construction，the operation and maintenance are not in place，etc.Method of sand prevention and control in the field of agriculture，windproof and sand⁃fixing technique are used to mitigate the problems in transmission lines.

Transmission lines；Windproof and sand⁃fixing；Measures

TM621.5；U216.41＋3

A

1004-7913（2015）01-0055-04

吴永军（1956—），男，工程师，从事输电线路运行维护管理工作。

2014-11-10）