某管道穿越青白江的冲刷深度计算

张　魁，肖红勇，阳　庆

某管道穿越青白江的冲刷深度计算

张魁，肖红勇，阳庆

（四川省地质工程勘察院，成都 610072）

针对某管道穿越青白江河道的工况，采用管道河流穿越工程中广泛应用的冲刷经验公式，对该穿越段的冲刷深度进行计算，并分析计算结果的合理性与可靠性，提出了符合实际情况管道穿越段稳定地层，为某管道穿越段水工保护工程设计与工程基础埋深的确定提供了技术参考和较可靠的科学依据。

管道；穿越；冲刷深度；青白江

某管道穿越青白江水域时，水流的不断冲刷往往造成穿越段河床下切，对管道的安全运行产生直接影响，形成分布广泛的水毁灾害.管道的河流穿越工程是管道建设的重要工程，河流穿越工程中河床最大冲刷深度的确定是穿越管道设计与管道埋深确定的热点与难点问题.目前油气管道行业仍无统一的穿越段河床冲刷深度等有关计算标准，但通过借鉴铁路、公路和水利有关规范对油气输送管道河流穿越工程进行水文计算已得到了广泛应用。因此以经验公式对某管道在青白江穿越断面的冲刷深度进行计算和分析，进而评价穿越断面的地层稳定情况。

1　管道穿越处的河床情况

穿越处的青白江为平原区河流，经人工改造较大，左岸为天然岸坡，右岸为人工修建的混凝土河堤。穿越河段属于卵石土河床，河道穿越处在2012年以前采砂活动频繁，河道地形变化较大，2012年至今已停止采砂活动。总体上，受采砂活动变化的影响，河道地形变化趋势减小（图1）。

图1　变迁型河段

图2　计算穿越断面

2　计算公式及水温参数选取

收集调查1%（设计一百年一遇）洪峰流量为2 412m3/s，流速为5.0m/s，为了能更准确地确定最大洪峰流量条件下的冲刷深度，本次计算时采用在流量、流速一定的情况下，通过河道水流断面面积对1%（设计一百年一遇）水位标高进行了修正，修正后的相应洪水水位高程为492.60m，并以此进行水文参数计算，计算的断面见图2。

根据河床堆积物性质，本穿越为非粘性土河床，综合众多的经验公式，公路公式（64-1修正式）［1］安全性较高。因此选取公路公式（64-1修正式）［2］，公式如下。

其中：式中，hp—断面上冲刷后的最大水深（m）；Qc—设计洪峰流量（m3/s）；Bc—河槽过水净宽（m）；hmc—洪水期河槽最大水深（m）；—洪水期河槽平均水深（m）；E—与汛期含沙量有关的系数（含沙量系数）；—河槽堆积物平均粒径（mm）。

A—单宽流量集中系数；Bd—造床流量时的河宽（m）；—河槽平均水深（m）。穿越断面各水文参数见表1。

3　计算结果

按照公路公式（64-1修正式）对河床表层的粗颗粒层进行冲刷计算，其计算结果如表2。

由表2可知，青白江穿越段河床受1%（设计一百年一遇）洪水冲刷后，河槽最大水深为8.31m，冲刷线最低冲止高程为484.29m，冲刷深度2.18m，揭示河床遭受下切侵蚀。

表2　河床卵石土层冲刷计算结果

4　成果分析

通过河势对水流影响、冲刷计算成果以及河床内采砂作业等人类工程活动的影响等，综合判定穿越断面处河床段高程484.29m以上的卵石土为不稳定层，高程484.29m以下卵石土为相对稳定层。

5　结语

能源输送管道是国家能源的生命线，管道穿越水域的埋置与保护工程的合理与否直接关系到管道的安全。在管道穿越水域的工程中，河道和穿越的类型多种多样，在计算不同类型的水域穿越时，应结合穿越断面水文地质、地形地貌等情况，有针对性的选取经验公式进行计算。公路公式（64-1修正式）仅适合非粘性土河床的自然冲刷计算，管道在青白江的穿越断面属非粘性土河床，为一般冲刷，因此采用公路公式（64-1修正式）的计算结果较为合理可靠，最终的冲刷深度可信程度较高。

［1］ 宿星等.《输气管道穿越河段》［J］. 甘肃科学学报， 2008（4）/

［2］ TB10017-99，铁路工程水文勘测设计规范［S］.

Calculation of Scouring Depth for A Pipeline Crossing Through the Qingbai River

ZHANG Kui XIAO Hong-yong YANG Qing
（Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation， Chengdu 610072）

This paper calculates scouring depth for a pipeline crossing through the Qingbai River with the empirical formula of scouring calculation and has a discussion on its rationality and reliability， providing scientific base for engineering design of the pipeline crossing through the Qingbai River.

pipeline； crossing through； scouring depth； Qingbai River

［P642.3］

A

1006-0995（2015）04-0587-02

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.025

2014-12-01

张魁（1982-），男，贵州毕节人，工程师，主要从事水文地质、工程地质工作