青阳岔—靖边工业园天然气管输干线穿越芦河防洪影响评价研究

翟城武

（陕西水环境工程勘测设计研究院　陕西　西安　710021）



青阳岔
—靖边工业园天然气管输干线穿越芦河防洪影响评价研究

翟城武

（陕西水环境工程勘测设计研究院陕西西安710021）

摘要本文分析了芦河靖边水文站不同频率设计洪水，并分析了芦河河势演变情况，计算了管线穿越处河道冲刷深度。根据有关规范进行了防洪综合评价，并对因天然气管线建设对河道防洪安全造成的影响提出了相应的建议。

关键词芦河；河道演变；设计洪水；冲刷计算；防洪影响

1　工程概况

1.1建设项目概况

芦河是无定河一级支流，流向由南向北，发源于靖边县南部的白于山地，上源两个支流东、西芦河在旧城附近汇合，由南向北流经靖边、横山两县，在横山县石马洼汇入无定河，全长166km，总流域面积2468km2，河道比降2.86‰。青阳岔—靖边工业园天然气管输干线工程是陕西延长石油（集团）有限责任公司靖边天然气管输干线工程的扩建工程，起点位于延长气田靖边延969井区的青阳岔净化厂，终点位于靖边县工业园区榆林能化厂，全线位于靖边县境内，途径靖边县龙州乡、高家沟乡、杨桥畔镇，线路总长约34.4km，设计输气规模为10×108m3/年。

1.2河道基本情况

芦河支流有东芦河、西芦河、贾家沟等6条，沿河两岸有宽窄不等的川台地和川道部分河道切入白垩纪基岩，杨米涧以下河谷宽220m～1000m，河床宽20m～60m，切深20m～60m，海拔1100m～1800m。上游流域为南部地区，为剧烈切割发育时期梁峁状黄土丘陵，亦称河源梁涧区。在主沟宋大湾以上为沟壑纵横、梁峁起伏的丘陵区，以面蚀为主，水土流失比较严重，宋大湾以下属梁峁涧地区，该区梁峁连绵，起伏变化不大，地势较为平坦。

芦河是一条多泥沙河流，侵蚀模数高达1.8万t/km2，是无定河河口站侵蚀模数0.9万t/km2的两倍，防洪工程段侵蚀模数为0.34万t/km2，水土流失极为严重，导致河源区出现了千沟万壑，土地破碎，梁峁光秃，干旱加剧。芦河上游修建有杨家湾、王家庙、旧城、猪头山、张家峁、大岔等水库。

2　河势演变分析

2.1河道历史演变概况

芦河是无定河一级支流，流向由南向北，流域内梁峁起伏，变化不大，地势较为平坦。经对地质资料分析和有关资料验证，历史上芦河河岸稳定，河槽明显，平面变化很小。河道无明显的冲刷和淤积，仅在汛期河床有局部升降现象，是一条冲淤相对平衡的河道。

2.2河道近期演变分析

输气管道穿越芦河处属于丘陵沟壑区峡谷型河段，河道顺直，较开阔。根据现场查勘及走访情况，尽管河床有冲淤变化，但高水部分两岸岸壁稳定，无横向摆动。根据地形地貌结合现场调查分析认为，管道穿越处的河势是稳定的，河势受两岸陡坡控制，不会发生大的横向摆动。

表2.1　管线穿越芦河处不同频率的最大洪峰流量计算成果对比表（单位：m3/s）

2.3河道演变趋势分析

根据靖边站（1965年、1966年、1967年、1971年、1972年、1973年）实测河道大断面资料，分析河床变化情况。靖边站汛前大断面1965年至1973年河底高程变化较小，河床基本稳定，且变化规律和幅度基本同计算的800.00m以下平均河底高程变化的规律和幅度。靖边站1966年、1971年和1973年主槽抬高，其中1971年主槽抬高幅度最大为1.65m，其次为1966年和1973年，其余年份主槽基本处于略微的冲刷下切状态，其中下切最严重的是1972年，下切深度为0.78m。历年水位流量关系曲线呈带状分布，同流量水位最大变幅为2.00m左右。经过以上分析认为，从长历时来看，靖边水文站所在河段河床基本稳定，河道仍处于冲刷和淤积基本平衡的状态。

表2.2　河槽部分一般冲刷计算成果表

表2.3　河滩部分一般冲刷计算成果表

表2.4　管线穿越处主槽冲刷计算成果推荐表

3　防洪评价计算

3.1防洪标准

根据《青阳岔—靖边工业园天然气管输干线穿跨越部分岩土工程勘察报告》，拟建的青阳岔—靖边工业园天然气输气管道穿越芦河按中型工程50年一遇洪水设计。本次复合后，天然气管线穿越芦河防洪标准仍采用50年一遇设计洪水。

3.2设计洪水

芦河上游设有靖边水文站，有1957年～1970年实测水文资料，临近流域大理河设有青阳岔水文站，有1959年～2013年实测水文资料，因青阳岔站为临近水文站，实测系列较长，故水文比拟法选用青阳岔站为参证站。

本次采用水文比拟法、经验公式法、推理公式法分别计算管线穿越芦河处设计洪水，将三种方法计算结果与杨家湾水库除险加固成果进行比较，详见表2.1。

从表中可以看出，各种计算方法的成果有一定的差异。由于穿越芦河处流域面积为72.5km2，与参证站控制流域面积662 km2相差较大，水文比拟法计算的结果可能有一定的误差，考虑到推理公式法和经验公式法使用的参数是根据1983年以前的水文资料分析确定的，未考虑近期实测洪水资料，计算成果不能反映近期的水文变化情况，而杨家湾水库除险加固成果已经通过陕西省水利厅的审查，故管线穿越芦河处设计洪水采用杨家湾水库除险加固成果。

3.3冲刷计算

（1）河槽部分冲刷计算公式

式中：

hp—桥下一般冲刷后的最大水深（m）；

hmc—桥下河槽部分最大水深（m）；

Bc—桥下河槽部分桥孔过水净宽（m）；

hc—桥下河槽平均水深（m）；

dc—河槽泥沙平均粒径（mm）；

Qc—桥下河槽部分通过的设计流量（m3/s）；

E—与汛期含沙量有关的系数，可查表取值；

A—单宽流量集中系数；

B、H—平滩水位时河槽宽度和河槽平均水深，对于变迁、游荡、宽滩河段，A≤1.8。

（2）河滩部分冲刷计算公式

式中：

Qt—桥下河滩通过的设计流量（m3/s）；

hmt—桥下河滩最大水深（m）；

ht—桥下河滩平均水深（m）；

Btj—河滩部分桥孔净长（m）；

VH1—河滩水深1m时非粘性土不冲刷流速（m/s）；

查表取为0.35m/s；

Bt—桥下河滩部分桥孔过水净宽（m）；

At—河滩流量非均匀分配系数，At=1.0～1.15；

其余符号意义同前。

一般冲刷计算按规范推荐的公式进行计算，成果详见表2.2～表2.4。

根据一般冲刷公式计算结果，芦河50年一遇洪水河槽冲刷深度为1.09m，自然冲刷深度为1.0m，则输气管线穿越芦河断面设计洪水主槽最大冲刷深度为2.1m，边滩冲刷不考虑自然冲刷深度，则输气管线穿越芦河断面设计洪水边滩最大冲刷深度为0.6m。

3.4综合分析

根据以上计算结果，芦河穿越处发生50年一遇洪水时，河床最大冲刷深度为2.1m，而天然气管线在该处最小埋深为9.79m，埋深大于河床冲刷要求，施工时应结合现状，保证埋深要求。

4　防洪综合评价

（1）对河道安全泄洪的影响

本工程天然气管线埋设在地面以下9.79m，采用定向钻施工，不会扰动原有河床，因此不会对行洪产生影响。

（2）对河势稳定的影响

管道穿河处河道多为平顺或微弯型河道，游荡范围不大，多年来管道所在河段总的河势基本稳定，自然冲刷较小。管道建成后，由于没有阻水作用，所以不会影响河势的正常演变。

（3）对防汛抢险的影响

输气管道被埋于地面以下，施工结束后，场地被填实整平，管线建设不存在对防汛抢险的影响问题。

（4）对第三人合法水事权益的影响

管道穿河段河道内没有堤防和河道整治工程，对防洪没有不利影响。但运行期一旦发生燃气泄露，对水质影响很大，将可能会影响到取用水的第三方合法水事权益，需要与河道管理部门协商解决。

5　结论与建议

（1）施工方案采用定向钻方式，穿越管线与主流方向基本正交，管线穿越方案是合理的。

（2）管线穿越芦河按中型规模考虑，即50年一遇设计洪水，符合国家《防洪标准》（GB50201.2014）。

（3）芦河管线穿越处50年一遇洪水主槽冲刷深度2.1m，采用定向钻方式施工，设计最小埋深9.79m，穿越处最小埋深均大于主槽冲刷深度，满足《原油和天然气输送管道穿越工程设计规范·穿越工程》规范要求。

（4）管线工程运行期一旦发生燃气泄露，对水质影响很大，影响到第三人合法水事权益，需要与河道管理部门协商解决。

（5）在工程的建设期间会给河道防汛和管理带来不利影响，在工程开工前，建设单位应将施工方案、施工度汛预案、补救措施专项设计等报河道主管部门审查，确保防洪安全。陕西水利

（责任编辑：畅妮）

中图分类号：TV87

文献标识码：B