1000KV 特高壓交流輸變電工程線路工程穿越青甸洼蓄滯洪區(qū)模擬計(jì)算分析

馬志維

摘要：特高壓的概念。特高壓輸電線路穿過(guò)青甸洼蓄滯洪區(qū)，屬于非防洪建設(shè)項(xiàng)目，需要對(duì)其建設(shè)前后的影響進(jìn)行分析。本文建立了青甸洼二維非恒定流模型，對(duì)輸電線路建設(shè)前后的蓄洪過(guò)程及洪水演進(jìn)過(guò)程進(jìn)行了模擬分析計(jì)算。

關(guān)鍵詞：特高壓；邊界條件；蓄滯洪區(qū)；

1 基本概況

特高壓電力線路在趙莊與小王各莊村之間跨越州河后進(jìn)入青甸洼，在青甸村南進(jìn)入青甸洼本洼，至周莊進(jìn)洪渠進(jìn)口出本洼，然后沿進(jìn)洪渠南側(cè)至南周莊分洪閘南側(cè)跨越?jīng)t河出青甸洼蓄滯洪區(qū)。蓄滯洪區(qū)內(nèi)線路總長(zhǎng)15.65km，布設(shè)桿塔30個(gè)。

青甸洼蓄滯洪區(qū)，為納入國(guó)家蓄滯洪區(qū)名錄的正式滯洪區(qū)。青甸洼分本洼和外圍周邊洼地。本洼面積22km2，滯洪量0.62億m3。全部洼地面積152km2，滯蓄洪量2.56億m3。滯洪區(qū)啟用標(biāo)準(zhǔn)為10～20年一遇。

青甸洼主要承擔(dān)泃河超標(biāo)準(zhǔn)洪水的分洪任務(wù)。泃河三河站20年一遇設(shè)計(jì)流量為1330m3/s，由引泃入潮下泄830m3/s，其余500m3/s盡量利用引泃入潮及泃河原河道下泄。當(dāng)不與下游設(shè)計(jì)洪、瀝水遭遇時(shí)，泃河原河道最大下泄量為250m3/s，引泃入潮最大下泄量為1080m3/s；當(dāng)與下游設(shè)計(jì)洪、瀝水遭遇時(shí)，利用桑梓分洪道向青甸洼固定滯洪區(qū)分洪。

2 清甸洼洪水模型建立

（1）模型的范圍、糙率及內(nèi)部邊界條件

①模擬范圍及地形剖分

模擬范圍為：北至引禿入周引水渠，東至州河右堤，西部及南部至泃河左堤。模擬區(qū)總面積322.16km2。模擬區(qū)地形均采用2004年實(shí)測(cè)1：1萬(wàn)比例尺地形圖，按等間距200m的矩形網(wǎng)格進(jìn)行地形剖分，模擬區(qū)共采集地形點(diǎn)8054個(gè)。

②糙率確定

糙率是反映地面阻水程度的參數(shù)，本次參照以往模型率定成果按經(jīng)驗(yàn)選取。計(jì)算單元全部為村莊時(shí)，取 0.12；計(jì)算單元全部為樹(shù)林時(shí)，取0.08；計(jì)算單元全部為農(nóng)田時(shí)，取0.06～0.07；全部為河道時(shí)，取0.035～0.04。當(dāng)計(jì)算單元內(nèi)有兩種或兩種以上覆蓋物時(shí)，按上述取值原則綜合選取。

③內(nèi)部邊界條件

模擬區(qū)內(nèi)津薊高速公路、青甸洼本洼周邊圍堤作為模擬阻水堤防。津薊高速公路按非潰決堤防考慮，本洼周邊圍堤為土堤，按可潰決堤防?？缭阶杷吔绲倪^(guò)水建筑物，如公路橋涵、涵洞等，起到連接邊界上下游水流的作用，按堰流公式計(jì)算過(guò)水流量。

（2）洪水入流與出流條件

①入流條件

包括泃河分洪洪水和直接匯入青甸洼漳河及其支流洪瀝水。對(duì)于泃河分洪洪水，南周莊分洪閘分洪過(guò)程按150m3/s控制，其余洪水由桑梓分洪口門(mén)分洪入青甸洼。漳河及其支流洪瀝水按漳河、禿尾巴一二支和平原瀝水3部分考慮，均概化為從模擬區(qū)北部邊界匯入。

②出流條件

下游邊界條件為模型的出流。青甸洼的退洪口為邵莊閘，當(dāng)遇下游薊運(yùn)河洪水遭遇不退水，薊運(yùn)河洪水消退后，提開(kāi)邵莊閘退水入州河，而后通過(guò)薊運(yùn)河入海。

3.模擬計(jì)算分析

（1）洪水總體滯蓄形勢(shì)

按前述模型邊界條件，對(duì)100年一遇洪水在青甸洼的滯蓄過(guò)程進(jìn)行了模擬分析。100年一遇洪水泃河向青甸洼分洪總量為1.27億m3，周邊河道產(chǎn)水量0.70億m3，最高滯洪水位5.50m，最大蓄水量1.97億m3。

（2）洪水淹沒(méi)歷時(shí)

按1962年典型洪水過(guò)程分析，青甸洼洪水完全消退時(shí)間為60天。

4.塔位壅高、沖刷以及弧垂高度分析

（1）塔基壅水分析

特高壓動(dòng)力線路在青甸洼內(nèi)共布設(shè)塔基30個(gè)，線路總長(zhǎng)度63.5km，平均檔距（兩塔之間距離）520m。每個(gè)塔共布設(shè)塔柱4個(gè)，塔柱直徑或邊長(zhǎng)在1.8～2.5m之間，在青甸洼范圍內(nèi)塔柱平均直徑為1.9m。在電力線路垂直水流方向布置的條件下，塔柱對(duì)行洪的阻水影響最大，按這一條件分析，其阻水比為0.21%，按橋梁壅水公式分析，塔柱壅水高度不足0.1mm，基本沒(méi)有壅水影響。

另外，本次評(píng)價(jià)又采用等效糙率法，采用二維不恒定流模型對(duì)塔基阻水影響進(jìn)行了模擬計(jì)算，經(jīng)與無(wú)塔柱的模擬結(jié)果對(duì)比分析，塔柱所在網(wǎng)格單元及其附近的最高洪水位和流速基本一致，最高洪水差異也為0.1mm左右，最大流速?zèng)]有差異。

（2）沖刷分析

根據(jù)電力部門(mén)提供的地質(zhì)資料，青甸洼蓄滯洪區(qū)內(nèi)電力線路沿線表層土0～1.7m為壤土。根據(jù)二維不恒定流模型計(jì)算的穩(wěn)定行洪期的最大流速在0.05～0.29m/s之間，最大流速小于相應(yīng)土質(zhì)的沖刷流速，電力線路沿線不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)沖刷。但是，由于塔墩對(duì)水流有一定擾動(dòng)，塔墩附近有可能產(chǎn)生局部沖刷現(xiàn)象。采用《1000KV架空輸電線路勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50741-2012）中的粘性土局部沖刷計(jì)算公式計(jì)算，流速0.30m/s時(shí)，塔柱周邊局部沖刷深度0.3m。一般塔柱承臺(tái)頂面埋置深度為1.0m，承臺(tái)厚度在1.5～1.0m，可見(jiàn)，一般區(qū)域的局部沖刷不會(huì)對(duì)塔基安全產(chǎn)生影響。

（3）輸電線路弧垂高度分析

輸電線路距堤頂路面距離以及動(dòng)力線最大弧垂距蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)洪水位距離是防汛搶險(xiǎn)和避險(xiǎn)救災(zāi)評(píng)價(jià)的依據(jù)，為此對(duì)本淀周邊堤防堤頂路面距輸電線距離，以及淀區(qū)內(nèi)各檔弧垂距設(shè)計(jì)洪水位距離進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。青甸洼蓄滯洪區(qū)輸電線路各檔最大弧垂距100一遇設(shè)計(jì)洪水位距離。各檔最大弧垂距100一遇設(shè)計(jì)洪水位距離均大于21m，滿足搶險(xiǎn)動(dòng)力船通航要求。endprint