武漢城市天然氣漢江管道穿越工程安全影響分析

楊　柳　　簡(jiǎn)秋敏　　楊　彬　　夏　薇

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局 長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局,湖北 武漢　430010)

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武漢城市天然氣漢江管道穿越工程安全影響分析

楊柳簡(jiǎn)秋敏楊彬夏薇

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局 長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局,湖北 武漢430010)

摘要：根據(jù)研究區(qū)域?qū)崪y(cè)河道資料，對(duì)武漢城市天然氣漢江管道穿越工程建成前后，研究區(qū)域河床演變情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，近期河床的沖淤變化對(duì)天然氣管道安全影響不太明顯，工程建成至今穿越管線最小埋深變幅僅約3 m，總體較為穩(wěn)定。今后一段時(shí)期內(nèi)應(yīng)繼續(xù)定期監(jiān)測(cè)河床變化情況，必要時(shí)可采取相應(yīng)防范措施。

關(guān)鍵詞：區(qū)域河道；實(shí)測(cè)資料；天然氣；管道；穿越工程；安全；漢江

1　概　述

武漢市城市天然氣供氣工程是武漢市重點(diǎn)項(xiàng)目之一，工程已于2003年6月完工。武漢天然氣管道漢江穿越工程主要從粉質(zhì)粘土、粉砂、粉細(xì)砂層穿過(guò)。在河道深泓部位，管道在粉細(xì)砂層中穿越，這種土層抗沖能力較弱，倘若河床發(fā)生較大沖刷，將直接影響到天然氣管道的安全。因此，全面了解穿越斷面的沖刷情況及其變化趨勢(shì)對(duì)于正確評(píng)估天然氣管道的安全狀況，以及研究應(yīng)急方案都是十分必要的。

本文基于該區(qū)域漢江(1978～2013年)共9個(gè)測(cè)次地形資料，對(duì)武漢天然氣管道漢江穿越工程的安全狀況進(jìn)行分析。

2　河道基本狀況

管道穿越工程位于漢江河口段，全長(zhǎng)33 km。由一系列彎道和介乎其間的過(guò)渡段所組成，河道總的趨勢(shì)是上段微彎，中間彎曲，下段順直。工程河段屬于平原湖區(qū)河流，河床基本穩(wěn)定，兩岸均有堤防工程，河床平均比降為0.7‰。河勢(shì)見(jiàn)圖1。

穿越點(diǎn)位于武漢市東西湖區(qū)與漢陽(yáng)區(qū)，在長(zhǎng)豐橋和黃金口之間，北臨解放大道，東面距長(zhǎng)豐橋約600 m，兩岸堤防間距約575 m，堤頂高程約30.1 m。

圖1　武漢天然氣管道漢江穿越河段河勢(shì)示意

天然氣管道穿越場(chǎng)區(qū)位于淮陽(yáng)山字形構(gòu)造南湖西翼，主要受控于燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為一系列走向近東西至北西的線性褶皺。該區(qū)斷裂裂隙不發(fā)育，基巖為志留系泥巖，巖層微傾，傾角呈水平20°，該區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)呈緩慢下降的性質(zhì)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，升降幅度不大，是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的地套。穿越場(chǎng)區(qū)地層自上而下為：沖填土和人工填土(Q4a1、Qm1)、第四系全新統(tǒng)沖積粘性土、砂性土及礫卵石(Q4a1)、志留系泥巖(S)。

從地形和地勢(shì)來(lái)看，天然氣漢江穿越斷面方位由北向南，左邊河床較高，緩慢傾斜；河床質(zhì)覆蓋層以砂性土為主，下伏泥巖，埋深較大。右岸稍陡，坡度約22°，岸坡有漿砌石護(hù)坡，坡腳有拋石壓腳。左岸平緩，寬廣，堤防為漿砌石護(hù)坡。兩岸均為開(kāi)闊的沖洪積一級(jí)階地，覆蓋層以粘性土和粉細(xì)砂土為主。

3　工程建設(shè)前后河床演變分析

3.1近幾十年來(lái)河床演變

根據(jù)歷年來(lái)漢江穿越工程防洪評(píng)價(jià)報(bào)告分析成果，穿越管道所在河段位于黃金口和舵落口之間，為順直河段，其岸線變化較小。河段內(nèi)水流受堤防控制和岸線約束，除白鴿咀、黃金口灘段擺幅較大，其余河段主流擺動(dòng)幅度已逐年減小，深泓比較穩(wěn)定。工程穿越處主流擺動(dòng)幅度小于上游的黃金口斷面和下游的長(zhǎng)豐橋斷面擺幅值，深槽和淺灘所在的位置相對(duì)穩(wěn)定，歷年河床較為穩(wěn)定。

根據(jù)歷年實(shí)測(cè)地形資料，提取歷年穿越處斷面數(shù)據(jù)，套繪成圖，如圖2所示。根據(jù)斷面數(shù)據(jù)，計(jì)算斷面在平灘水位級(jí)的斷面要素，見(jiàn)表1。

圖2　武漢天然氣管道漢江穿越斷面歷年變化(1978年4月～2014年11月)

由表1和圖2綜合分析比較可見(jiàn)，穿越處斷面總體沖淤交替。1978年4月～2010年8月，斷面總體呈淤積狀態(tài)，淤積主要集中在河槽左側(cè)，最大淤積幅度達(dá)6 m，斷面平灘水位下過(guò)水面積減小24%，平均河底高程抬升近3 m；2010年8月～2011年11月斷面總體呈沖刷狀態(tài)，沖刷基本發(fā)生在河槽左側(cè)，最大沖刷幅度達(dá)7.6 m，斷面右側(cè)較為穩(wěn)定；2011年11月～2012年11月斷面有所淤積，淤積部位主要集中在斷面左側(cè)局部河槽，最大淤積幅度約2.6 m，斷面最深點(diǎn)高程變化不大；2012年11月～2013年12月，穿越斷面略有沖刷，而最深點(diǎn)高程有所抬升，總體沖淤幅度較小，斷面形態(tài)較為穩(wěn)定。2013年12月～2014年11月，斷面沖淤變化幅度不大，斷面面積有所增加，最深點(diǎn)高程略有下降，總體變化相對(duì)穩(wěn)定。

表1　漢江穿越斷面歷年斷面要素統(tǒng)計(jì)

注：平灘水位為24.00 m。

總體來(lái)看，穿越斷面變化主要發(fā)生在河槽左側(cè)，河槽右側(cè)沖淤變化相對(duì)較小，歷年河床最深點(diǎn)高程變幅有限，近年(2011～2014年)斷面形態(tài)基本穩(wěn)定。

3.2工程前后(2002～2014年)穿越斷面變化

鑒于穿越工程于2003年6月竣工，采用2002，2005，2010，2011，2012，2013年及2014年等10個(gè)測(cè)次水下實(shí)測(cè)資料，套繪工程前后10個(gè)測(cè)次穿越斷面以及工程竣工后穿越管線斷面圖，由此可得出歷年穿越斷面的沖淤變化以及與穿越管線之間的關(guān)系，工程前后斷面最深點(diǎn)高程至管線的距離(管道最小埋深)見(jiàn)表2。

分析得出，2002～2013年期間穿越斷面有沖有淤，沖淤主要集中在河槽左側(cè)部位，河槽右側(cè)沖淤變幅相對(duì)較小，斷面總體略有沖刷，而各年斷面最深點(diǎn)位置較為穩(wěn)定，最深點(diǎn)高程變化不大(3.7～5.5 m)，穿越管線2002～2014年10個(gè)測(cè)次的最小埋深分別為14，17.4，15.5，14.9，14.4，14.8，15.2，15.1，14.6，14.5 m。其中2012年11月～2014年11月，斷面最深點(diǎn)附近小幅度沖淤，管線最小埋深在14.4～15.2 m之間變化。

表2　工程前后穿越管線歷年最小埋深統(tǒng)計(jì)

工程竣工后至今，穿越管線最小埋深變幅僅約為3 m，穿越斷面形態(tài)總體較為穩(wěn)定，管道最小埋深保持在14 m以上。

4　結(jié)　語(yǔ)

綜上所述，穿越斷面歷年沖淤幅度在一定范圍之內(nèi)總體較為穩(wěn)定。盡管2011年受漢江秋汛的影響，漢江中下游河道河床普遍受到較大沖刷，漢江穿越斷面河床呈沖刷狀態(tài)，斷面形態(tài)也有所變化，而河床最深點(diǎn)位置較為穩(wěn)定。2002～2014年，穿越斷面河床歷年沖淤交替，沖淤變幅總體有限，斷面最深點(diǎn)高程變化較小(3.7～5.5 m)。2012年11月～2013年12月，管線最小埋深增加了0.7 m；2013年12月～2014年11月，管線最小埋深減小了0.6 m?？梢?jiàn)，近期河床的沖淤變化對(duì)天然氣管道安全影響不太明顯，工程建成至今，管道最小埋深在14～17.4 m之間變化?？紤]到河床左側(cè)岸坡沖淤幅度較大，今后一段時(shí)期內(nèi)，應(yīng)繼續(xù)定期監(jiān)測(cè)河床變化情況，了解天然氣管道的安全狀況，必要時(shí)采取有效措施進(jìn)行相應(yīng)防范。

(編輯：朱曉紅)

圖5　整治工程典型斷面開(kāi)挖示意

圖6　整治工程實(shí)施前后沿程最高洪水位變化示意

表2　工程前后各采樣點(diǎn)最高水位值(1991年6月20號(hào)～8月6日)　m

分析圖7和表3可以看出：

(1) 在1991年6月20日～8月6日洪水過(guò)程中，安鄉(xiāng)最高洪水位為37.07 m，白蚌口最高洪水位為35.20 m，肖家灣最高洪水位為34.58 m，南咀最高洪水位為33.99 m。

(2) 航道整治工程實(shí)施后，水文站工程前、后發(fā)生變化，安鄉(xiāng)水位降低了0.02 m，工程前水位為37.07 m，工程后水位為37.05 m；白蚌口水位降低了0.01 m，工程前水位為35.20 m，工程后水位為

表3　典型測(cè)站最高洪水位及出現(xiàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

收稿日期：2016-05-15

作者簡(jiǎn)介：楊柳，女，長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局，工程師.

文章編號(hào)：1006-0081(2016)07-0032-02

中圖法分類號(hào)：Tu996.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A