亳州谯东风电场—希夷洪水影响评价

王彦武

（亳州市河川水利规划设计院,安徽 亳州 236800）

涡河为淮河第二大支流发源于河南省开封市黄河南岸,于怀远县东北汇入淮河。流域面积15905 km2,河道全长380 km[6]。涡河干流自西北向东南流经亳州市区,规划城区内河道长13.48 km。亳州市区内用电负荷增长较快,现有电网变电容量难以满足日益增长的供电需求,为提高市区供电可靠性和供电质量,满足谯东风电场电力的送出需求,建设亳州谯东风电场-希夷110 kV线路工程项目。

1 概况

亳州谯东风电场项目由亳州市协合太阳能发电有限公司投资建设,项目位于亳州市谯城区,规划区域总装机容量200 MW,分批实施,本工程为一期工程,装机容量50 MW,拟安装25 台单机容量为2000 kW的风电机组。工程年上网电量104 GW·h,年等效满负荷运行小时数2081 h,预计2020 年底并网发电。为保证项目投产,新建亳州谯东风电场-希夷110 kV线路工程。

评价线路线路自拟建110 kV谯东风电场110 kV升压站起,至220 kV希夷变110 kV构架止,于大寺闸上游2.05 km处跨越涡河,与涡河交叉角度为80°。新建架空线路总长约21.6 km,导线截面采用1×300 mm2。跨越涡河的防洪标准为20 年一遇,规划城市防洪标准为50 年一遇,跨越处堤顶高程为38.20 m～38.60 m,涡河两岸现有防洪标准较低当,遇到超标准洪水时,河道将发生溃堤或漫堤,洪水将在两岸平原地区坦化。A27 塔基距左岸堤堤脚垂直距离59 m；A26 塔基距右岸堤堤脚垂直距离129 m,A27 塔基、A26 塔基相距501 m,跨越处基础为灌注桩形式。工程跨越段通航等级为4 级,最大船舶空载高度为16.0 m,最高通航水位为10 年一遇设计洪水位,10 年一遇设计洪水位35.8 m。

工程处河道顺直微弯,两岸堤防距约300 m,左岸为凹岸,滩地宽度40 m～110 m,高程范围31.64 m～36.63 m；右岸为凸岸,滩地贴近河槽,滩地较窄,宽度范围10 m～30 m,高程范围36.40 m～37.00 m。河道主槽宽度约150 m,河底平均高程为27.00 m左右。两岸堤后现状地形较高,高程范围为36.5 m～37.9 m,为基本农田,主要经济作物为中草药。

2 评价方法与标准

本工程防洪评价计算包括以下部分：水文分析计算、堤防稳定计算与分析计算以及其它有关计算。根据不同的涉河工程,计算侧重点不同溃堤洪水冲刷计算[6]。

水文分析采用《安徽省涡河近期治理工程初步设计总报告》设计成果推算[6],数据采用《亳州谯东风电场-希夷110 kV线路工程初步设计》中提供数据,堤防稳定性计算采用《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）计算公式。

3 水文分析

根据《安徽省涡河近期治理工程初步设计总报告》,20 年一遇行洪流量Q=2200 m3/s、50 年一遇行洪流量为Q=2500 m3/s[6]。

工程处5 年一遇排涝水位35.65 m,20 年一遇洪水水位37.16 m。

4 堤防渗流稳定计算

涡河左右岸堤防堤身断面渗流稳定的采用双层地基计算[2],计算断面：堤顶高程38.6 m,堤顶宽度4.5 m,堤防迎水侧滩地高程36.5 m,背水侧地面高程37.5 m,设计50 年一遇洪水位37.16 m,经计算,上游水头0.66 m,弱透水层底板承压水头为0.09 m,出逸坡降为0.04,低于允许出逸坡降,3 级堤防允许出逸坡降为0.3。

5 溃堤洪水分析计算

根据《防洪标准》（GB 50201-2014）[1],110 kV线路基础的设计防洪标准为20 年一遇,涡河该河段设计防洪标准为50 年一遇,现状河道堤防标准为20 年一遇,设计防洪标准满足堤防防洪标准,低于设计防洪标准。当遇到超标准洪水时,河道将发生溃堤或漫堤,洪水将在两岸平原地区坦化,应考虑堤防溃坝后的水流冲刷对塔基的影响及漂浮物对杆塔撞击的影响。

溃堤堤下冲刷坑计算采用毛昶熙紊流力学理论[5]。

5.1 河道溃堤口门最大单宽流量计算

采用溃坝最大流量简化公式计算溃堤最大单宽流量[4]：

式中：kc为侧堰系数,kc=0.85；根据实测河道断面两岸堤身高度：左岸1 m、右岸0.5 m。估算溃堤最大单宽流量：左岸q=1.56 m3/s、右岸q=0.28 m3/s。

5.2 溃提口门提下的临界水深计算

溃堤口门下临界水深计算：

其中,β为决口断面与河水流向的交角,取0°。通过计算：堤下临界水深左岸q=0.40 m、右岸q=0.20 m。

5.3 堤防前收缩水深及最大流速计算

收缩水深处为最大流速：

试算结果：收缩水深东西左岸hc=0.36 m、右岸hc=0.18 m；最大流速左岸vc=2.13 m/s、右岸vc=1.51 m/s。

5.4 溃堤堤下冲刷坑计算

冲刷坑最大深度的计算公式为：

d为被冲刷地带土壤平均粒径（m）,根据地勘报告,工程段地质上段为粉土可采用换算当量粒径0.08 m,层厚2.1 m,工程段地质中断段为淤泥质土可采用换算当量粒径0.04 m.层厚2.5 m；工程段地质下段粉质粘土可采用换算当量粒径0.08 m.层厚3 m；平均粒径取0.06 m。冲刷坑最大深度左岸4.2 m、右岸2.7 m。

从最不利情况考虑,左岸堤防上游侧坡度按1∶6考虑,即坑底距堤脚的距离约为25 m,下游侧坡度按1∶10考虑。27 铁塔处于冲刷坑下游侧边坡上,距离为32 m,经计算,塔位处冲刷深度为1 m。右岸堤防上游侧坡度按1∶6考虑,即坑底距堤脚的距离约为16 m,下游侧坡度按1∶10考虑,冲刷范围总长57.6 m。26 铁塔处于冲刷坑下游侧控制线外缘。

建议27 铁塔基础复核塔基埋深,确保塔基安全。

6 防洪评价

6.1 河道规划对建设项目的影响

现状河道已经治理疏浚,近期未对河道进行新规划,送电线路实施对河道规划无影响。涡河城区段堤防高程规划为20 年一遇洪水36.56 m,而拟线路工程位处涡河左右岸现状高程范围为38.40 m～38.60 m,基本满足防御50 年一遇设计洪水的要求。涡河城区段综合治理两岸防洪工程按不低于50 年一遇防洪设计,最新设计成果尚未完成,工程的实施与其在规划关系上是适应的,不存在制约性因素。

6.2 对堤防安全和河道行洪的影响

由于工程建设不会致使工程河段水位壅高,对堤防安全和河道行洪没有影响,对堤防岸坡渗流稳定有一定影响,经计算出逸坡降低于允许出逸坡降,满足设计要求。为确保堤防安全,两岸塔基应采用用粘土回填按规范要求分层回填压实。

6.3 对工程管理和堤顶交通的影响

工程建设与运行对工程管理和堤顶交通没有影响。

6.4 对航运的影响

工程满足通航净空要求,对涡河航运没有影响。

6.5 河道行洪对建设项目的影响

工程未在河槽及河滩地建设阻水建筑物,不占用过水断面和阻碍河道水流,不会致使工程河段水位壅高,对区域过流能力不会产生不利影响,不会降低该区域的防洪标准；工程河段的水位、流态不会因本工程的建设而改变,也不会引起深槽和滩地的变化,对总体河势和局部河势稳定均无不利影响；应根据溃堤洪水冲刷计算,应复核27 铁塔基础复核塔基埋深,确保塔基安全。