分蓄洪区架空送电线路工程水文分析方法

王守峰

（山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250000）

分蓄洪区架空送电线路工程水文分析方法

王守峰

（山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250000）

当架空送电线路工程位于分蓄洪区时，需要对分蓄洪进行深入分析，以确定其对于架空送电线路的安全影响。同时，需要分析架空送电线路工程对于分蓄洪区调度应用产生的具体影响。本文以某工程为例，对分蓄洪区架空送电线路水文分析内容与方法进行阐述，供相关人士参考。

架空送电线路；分蓄洪区；水文分析

1 引言

在江河流域中，会因为河流的安全泄量不足导致河流两岸划分出相应的分蓄洪区。我国社会经济的快速发展对于电力的需求日益增长，为此，需要扩大电网建设规模。当越来越多的电力线路必需经过分蓄洪区时，为了保证防汛调度的安全进行以及电力系统功能的稳定发挥，需要由相关人员赶赴现场进行勘察，在勘测设计阶段分析二者之间的具体关系，从而保证线路制定的合理性。

2 分蓄洪区架空送电线路工程水文分析方法

2.1 选择受分洪水流影响最小的路径

若架空送电线路工程需要经过分蓄洪区时，需要弱化分蓄洪区对于架空送电线路工程的安全影响，为此，线路路径也就是塔位需要远离分洪口门，其设置位置最好处于分洪口门的上游，这样就可以直接避免其会受到分红水流的冲刷和潜蚀。但是在某些情形下，由于线路路径的选择是取决于线路大跨越位置的，原则层面就很难满足要求。通过水文调查以及分析计算，在保证线路防洪安全满足相关标准的情况下，选出最佳的路径方案。分蓄洪区内最佳的线路路径主要指的是在分蓄洪区内路线长度最小且受到水流冲刷负面影响最小的方案。该方案中，需要尽量减小工程防护工程量。

2.2 分蓄洪水位、通航水位与通航净空高度

分蓄洪水位决定线路杆塔高度，因此它是线路设计中非常重要的基础数据。一般的分蓄洪区都制定了分蓄洪调度规程，规定了分蓄洪水位，不必另行分析计算。一般情况下，分蓄洪区的最高通航水位就是分蓄洪区的分蓄洪水位。由于分蓄洪的频率可能是20年、50年、100年等，因此分蓄洪区内最高通航水位采用的频率与分蓄洪水位频率一致，《内河通航标准》（GB50139-2014）中规定的最高通航水位采用的频率标准不适用于分蓄洪区。

通航净空高度会影响线路路杆塔的高度，在分蓄洪区处于运行状态时，需要对抢险设备在高压线路下运行的安全性。抢险船只的型号、数量、配套工具的尺寸等都是确定通航净空高度的主要依据。根据这些因素，可以按照相关标准进行合理选择。与此同时，在确定通航净空高度时也需要征得相关部门的意见。一般情况下，分蓄洪区通航净空高度不应低于6m。

2.3 塔位处的流速、局部冲刷计算

分蓄洪对于线路塔位安全性的影响主要体现在：因为分洪水流造成塔位部分区域的损坏，也就是所谓的局部冲刷。因为分蓄洪区的面积较大，水流会从分蓄洪口飞流迅速向下散播开来，所以在计算塔位附近的流速使用一维水流分析计算方法已经不适用了。当前使用较多的是二维非恒定流方法对塔位处的流速进行计算。在得知塔位处的流速之后，可以依据局部冲刷计算公式计算出具体的冲刷深度。结构设计专业可以在此基础上根据冲刷深度进行结构设计，并确定是否需要对塔基进行专门的防冲刷设计。

3 以某500kV送电线路工程立于分蓄洪区为例阐述水文分析方法

3.1 洪湖分蓄洪区基本情况

该输电线路工程单回路全长为166km，Ⅰ回、Ⅱ回线路基本平行。线路某段需跨越长江，跨越断面是位于流域的分洪区东分块套口进洪闸下游3km处，位于分蓄洪区的线路路径长度为34km。该工程分蓄洪区是所处流域下游整体防洪的重点位置，也是处理地区超额洪水保证工程设施稳定运行的重要设施。分蓄洪区东分块蓄洪容积为64亿m3，分蓄洪水位32.50m，东分块方案建设主要包括以下内容：新建堤坝24.52km，新建套口进洪闸（进洪流量10000m3/s）、退洪闸、节制闸等3座大型涵闸，以及围堤上13座小型涵闸，新建安全区8处。分蓄洪区分洪结束后，需及时排除分洪区内的洪水，在堤段扒口泄洪，如果按平均流量10000m3/s计算，约需20d泄完。

根据对上述情况的了解，当该流域分蓄洪区应用之后，输电线路工程就会受到分洪水流的影响，如水位、流速以及局部冲刷，防汛调度的难度也会加大。为此，防汛调度部门明确建设要求为不能对分蓄洪的洪水调度和人员财产转移造成影响。所以，该工程水文分析工作目的就是选出受到分洪水水流影响最小的线路路径，并且制定分蓄洪水位以及抢下船只要求的通航净空高度，并估算线路沿线各塔位的流速和局部冲刷等。

3.2 分蓄洪水位、通航水位与通航净空高度

根据对分蓄洪区基本情况的概述，得知分蓄洪水位为32.50m，也就是最高的通航水位。要想确定通航净空高度时，需要先了解在分蓄洪之后相关设备的具体型号和尺寸，再按照通航标准确定通航净空高度，该分蓄洪区的净空高度为4.5m。然后将该数据上报给相关部门，将净空高度调整为6.0m。

3.3 塔位处的流速

为了能够深入分析该输电线路塔基的局部冲刷深度，工作人员建立了相应的工程段水流分蓄洪区的二维水流数学模型，需要先计算出线路沿线分洪之后水流的变化，再依据水流变化过程计算出输电线路塔基的局部冲刷深度。

3.3.1 数学模型及计算方法

借助二维非恒定流基本方程，计算采用有限体积法。

3.3.2 模型计算结果

在以上提及的计算方法基础上，得到了在分洪之后输电线路沿线水流流速以及水深的具体变化情况。经过计算，得出：当流域东分块分蓄洪区蓄水32.3h之后，水位为31.75m，已经接近蓄满状态；和分洪口距离较远的区域，其流速也较小。具体计算结果如图1～2所示。

3.4 塔基局部冲刷计算

图1 各塔位处水流流速变化过程图

图2 各塔位处水深变化过程图

会对塔基局部造成影响的因素分别为塔基结构、塔基土质以及水流条件。首先，塔基结构，由于结构不同，当水流经过塔机时，其流态也会发生变化，所以水流对塔基周边的局部冲刷情况也就有所差异。塔基局部冲刷计算公式中会涉及墩性系数以及塔基计算宽度，可以通过这两个数据反馈出其初步的冲刷情况。塔基所处位置的土质构成也会对塔基冲刷深度造成影响，该影响可以通过土体的液性指数以及孔隙比进行反馈。对于特定的土质构成，流速以及水深的不同也会对塔基的局部冲刷深度造成影响。在本文提及的水域中，其分块分洪流量为10000m3/s，借助二维水流模型计算，可以分析出高压线路上各点水利要素发生的变化，从而计算出在不同流速以及水深条件下铁塔局部的冲刷深度。

4 结束语

综上所述，分蓄洪区架空送电线路工程水文分析方法的应用对于送电线路工程建设具有促进意义。但是在应用该方法过程中，需要结合工程的实际情况，引用准确数据，保证计算结果的有效性。需要注意的是，在采用水文分析方法时，需要注意地区之间的差异，避免采用经验公式的地区局限性。为此，可以对公式进行简化，使得分析工作质量大幅度提高。

[1]黄传华，桂红华，童辉.输电线路穿越分蓄洪区对防洪的影响评价[J].人民长江，2009，40（5）：13～15.

[2]王艳霞.渠首工程水文分析计算对工程规模的影响[J].赤子：上中旬，2014（13）：343.

[3]吕云海.浅析适线法在工程水文分析计算中的应用[J].黑龙江科技信息，2013（25）：107.

[4]刘能胜，毛羽飞，罗岚.浅析适线法在工程水文分析计算中的应用[J].Management&TechnologyofSme，2013（3）：225～226.

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1004-7344（2016）07-0055-02

2016-1-15

王守峰（1987-），男，助理工程师，大专，主要从事电力水文气象勘察工作。