某输电线路跨越沁河防洪影响评价

2015-11-26朱智伟李文亮赵秀凤

河南水利与南水北调 2015年18期

□朱智伟□李文亮 □赵秀凤

（1河南省水利勘测设计研究有限公司；2河南水利与环境职业学院）

0 引言

为适应国民经济快速发展的需要，我国建设了跨区域、大容量、远距离、低损耗的国家级特高压骨干电网，此举将进一步加快“西电东送”的建设进度，实现更大范围内电力资源优化配置。某特高压输电线路跨越黄河重要支流沁河，根据相关法律法规要求，为了保证河道的行洪安全，保护堤防安全，保持河势稳定，同时保证在河道行洪时输电线路工程的安全，需对其进行防洪影响评价。

防洪评价的主要工作内容有：分析计算线路跨越工程100a一遇洪峰流量、100a一遇设计洪水位；计算线路跨越工程建设产生的壅水及对河床冲刷；分析论证线路跨越工程建设对堤防安全和河道行洪的影响；分析论证线路跨越工程施工对防洪影响等。

1 工程概况

某特高压输电线路跨越沁河，两岸大堤以内共设置两个塔基，分别为QN2和QN3，QN1和QN4位于左岸和右岸大堤外，距大堤距离超过200m，如图1（图中单位为m）；塔基采用承台桩基础型式。线路跨越沁河工程设计防洪标准为100a一遇。

图1 塔墩布置示意图

2 防洪影响评价相关计算

2.1 工程跨越处设计洪水推求

根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）规定，在调查考证期Na中有特大洪水a个，其中有l个发生在n项连序系列内，这类不连序洪水系列中各项洪水的经验频率可采用下列数学期望公式计算。

a个特大洪水的经验频率为：

计算根据跨越断面下游约33km处水文站的流量观测资料，按照《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-93）的要求，计算跨越断面的设计洪水。设计洪水采用系列为1950-1996年，共47a。对于历史调查洪水，根据有关资料分析，采用的有：1895年洪峰流量7020 m3/s，1943年洪峰流量5060 m3/s。系列中分别选取1982年（洪峰流量4130 m3/s）和1954年（洪峰流量3050 m3/s）两年作为特大值处理。

频率曲线的线型采用皮尔逊Ⅲ型，其统计参数采用均值X、变差系数Cv和偏态系数Cs表示。计算对统计参数的确定，采用经验适线法，即首先采用矩法计算出频率曲线的均值X、变差系数Cv，根据沁河所在地区的水文特性和历次沁河洪水频率计算成果，偏态系数Cs取3倍于变差系数Cv；然后根据经验判断调整参数，选定一条与经验点据拟合良好的频率曲线。

根据分析计算结果水文站处100 a一遇洪峰流量采用7000 m3/s，即高压线路跨越工程设计洪峰流量选取为7000 m3/s。

2.2 工程跨越处设计洪水位推求

根据跨越断面实测资料，利用曼宁公式，采用形态断面法推算线路跨越工程100 a一遇洪水和设防流量时水位。

式中：V—断面平均流速（m/s）；Q—流量（m3/s）；J—水面比降；R—水力半径（m）；n—河道糙率；ω—断面总过水面积（m2）。

根据黄河下游河道排洪能力分析的经验，水文站测验比降受洪峰影响大，往往存在较大的附加比降，因而在计算时多采用较长河段的比降，根据以往经验跨越河段水面比降取6.20。计算主河槽糙率值取为0.03，滩地糙率取为0.05。

由曼宁公式，求得跨越断面处100 a一遇洪峰流量7000 m3/s时对应的水位为120.39 m。

2.3 塔基处壅水高度和壅水影响范围计算

输电线路跨河修建墩台引起的壅水、冲刷等计算还没有相应的规范。由于线路跨越的墩台与桥梁的桥墩类似，因此，由塔基修建而产生的壅水和冲刷等暂参照桥的规范进行计算，计算中各参数含义中的桥在此指的是跨越线路。按《公路桥位勘测设计规范》（JTJ062－91）壅水公式进行计算：

计算表明，高压线路塔基对应100a一遇洪水时最大壅水高度为0.07 m。壅水曲线的长度可按下列近似公式估算：

该河段J0=6.20‰，可求出塔基对应100 a一遇洪水时壅水影响范围为232 m。

2.4 工程交叉断面冲刷计算

根据《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30-2002），采用如下几个非粘性土河床的桥下一般冲刷公式计算河槽和河滩的一般冲刷深度。

河槽段一般冲刷采用64-2简化公式计算：

将各参数值代入上式，计算得100a一遇洪水时一般冲刷后最大水深为9.52m。

河滩段部分一般冲刷深度采用以下公式计算：

将各参数值代入上式，计算得100 a一遇洪水时，跨越处河滩一般冲刷后最大水深为7.52 m。

高压线塔基的局部冲刷计算，采用《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30－2002）中非粘性土河床的桥墩局部冲刷用16公式计算：

将有关数据代入式进行计算，可得100 a一遇洪水时，跨越处河槽塔基局部冲刷深度为4.79 m，滩地塔基局部冲刷深度为1.22 m。

2.5 工程处跨越导线弧垂最低点高程

2.5.1 按设计流量水位加安全超高

根据100a一遇洪水水位120.39 m和安全超过6.5 m，可得跨越主槽导线弧垂最低点高程为126.89 m。

2.5.2 根据国家经贸委对输电线路跨越河流的距离规定

沁河不通航，对不通航河流，导线弧垂最低点至100 a一遇

一是线路跨越堤顶时，最低悬高是按50a堤顶高程加10 m树高和安全超高进行计算的，这对跨越堤顶树木高度是不够的，为了不因堤顶树木增加塔的高度，建设方应与当地河务部门协商，将输电线跨越影响范围内的树木，改为生长高度≤10 m的景观树。二是滩面施工道路高程不能高出滩面0.50 m，也不得在滩面堆积大量施工物料，阻碍行洪；凡拆除的钢管、混凝土柱桩、混凝土吊车平台的拆除高程必须满足防洪的要求。

[1]徐新华.防洪评价报告编制导则制定研究.河海大学,2006.

[2]周毅,桂红华,童辉.高压输电线路跨越河流对防洪的影响评价.人民长江,2009,05:16-18+65+114.洪水位的最小垂直距离为6.50 m，在冬季时至冰面的距离为10.50 m。因为该河段冬天水位非常低（100 a一遇洪水位与冬天冰面差值＞4 m），控制因素是100 a一遇洪水位，由此可得，跨越主槽弧垂最低点高程为126.89 m。经比较确定，输电线跨越主槽弧垂最低点高程应为126.89 m。

2.5.3 跨越滩区导线弧垂最低点高程

按有关规定，输电线跨越滩区的弧垂最低点高程等于滩区实际地面高程加未来50 a淤积再加10.50 m安全超高。跨越断面滩地平均高程约为118 m，50 a后淤积暂不考虑，由此可得跨越滩区弧垂最低点高程为128.50 m。

2.5.4 跨越堤顶导线弧垂最低点高程

输电线跨越堤顶的弧垂最低点高程等于堤顶高程加上50 a淤积高度加树高再加12 m安全超高，2005年实测跨越断面左岸堤顶高程为123.58 m，右岸堤顶高程121.86 m，50 a后淤积暂

不考虑，由此可得跨越堤顶弧垂最低点高程（左岸）为145.58 m；跨越堤顶弧垂最低点高程（右岸）为143.86 m。