魯固特高壓直流黃河跨越點選擇

姚元璽 ，陳 鵬 ，蘆 燈 ，王勝毅 ，蔄曉琨

（1.山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013；2.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟南 250001；3.國網(wǎng)山東省電力公司建設(shè)公司，山東 濟南 250001）

0 引言

大跨越是送電線路中極其重要的組成部分，跨越方案的選擇與整個線路路徑有密切關(guān)系。方案選擇不僅要考慮跨越點的水文、地質(zhì)等條件，需避開河道不穩(wěn)定、地震斷裂帶、崩塌滑坡、山洪沖刷及其他影響線路安全運行的不良地帶，而且要考慮避免對黃河防洪、航運等產(chǎn)生嚴重影響；同時還應(yīng)結(jié)合一般線路的路徑方案及附近擬建、在建特、超高壓電力線路，綜合考慮大跨越點兩岸地方政府規(guī)劃建設(shè)、航運、防洪、航空等諸多限制因素；在綜合各方面要求的基礎(chǔ)上［1-4］，結(jié)合線路設(shè)計方面的具體要求，提出技術(shù)、經(jīng)濟、安全等方面均較優(yōu)的黃河跨越點方案。

結(jié)合工程實際特點，首先確定黃河大跨越的跨越點選擇原則和設(shè)計要求，然后通過多方案技術(shù)性、經(jīng)濟性、和實施難度等綜合方案比較，最終確定跨越黃河段路徑，可為后續(xù)黃河大跨越工程提供設(shè)計參考。

1 黃河大跨越點選擇的主要原則

跨越點選擇的主要原則為：

1）大跨越位置與一般線路的銜接應(yīng)盡可能相對順直，結(jié)合一般線路進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

2）跨越檔距盡量小，大跨越塔盡量低，本體工程造價低。

3）跨越處水文氣象條件較好，跨越附近兩岸河床穩(wěn)定。

4）具有良好的地質(zhì)條件，塔基穩(wěn)定。

5）跨越處交通運輸條件良好，便于施工及運行維護。

6）跨越處應(yīng)避開地方政府規(guī)劃、大型設(shè)施等區(qū)域。

7）居民房屋拆遷少、林木砍伐少，工程附加費用低。

8）需滿足黃河水利委員會對線路設(shè)計的要求，需通過防洪安全評價專題論證，并取得工程建設(shè)許可證。

9）兼顧±800 kV錫盟—泰州線路路徑（以下簡稱“錫泰線”），兩條線路路徑協(xié)調(diào)一致，間距合理［5-7］，塔位盡量沿河槽主流方向?qū)R。

2 黃河大跨越位置的選擇

本工程黃河大跨越位于東營市利津縣縣城西南，左岸位于利津縣，右岸分別位于濱州博興縣和東營市東營區(qū)，跨河兩岸地勢平坦。依據(jù)山東黃河河務(wù)局和東營市、濱州市黃河河務(wù)局的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合收資情況，跨越方案設(shè)計原則為：

1）鐵塔基礎(chǔ)外邊緣距堤防外堤腳應(yīng)大于110 m，距內(nèi)堤腳應(yīng)大于60 m。

2）國家Ⅳ級航道通航標準，百年一遇最高水位21.60 m。

3）桅桿高度：8 m。

4）電氣跨越桅桿間隙：10.5 m。

5）測量、設(shè)計和施工誤差：1.8 m。

6）設(shè)計標準：按照百年一遇最高水位標準設(shè)防。

利津縣城西南北宋鎮(zhèn)境內(nèi)初步選定的3個跨越方案如圖1所示。

圖1 大跨越方案

2.1 張潘馬西跨越方案（方案Ⅰ）

跨越方案如圖2所示?？缭近c位于利津縣城西南約9 km的張潘馬村西，跨越斷面處為單式河槽，兩岸大堤寬約3.3 km主槽靠近左（北）岸，寬約600 m，左岸灘地較窄，寬約700 m，右岸灘地較開闊，寬約2 000 m，右岸灘地內(nèi)距離河道約160 m和720 m處有兩道內(nèi)堤。目前左岸灘地已開墾，種植棉花、玉米等農(nóng)作物，同時靠近大堤附近有一處藕塘，右岸灘地內(nèi)種植密集的楊樹。兩岸筑有土質(zhì)河堤，堤防完整，堤頂寬約6 m，堤高約4～5 m。目前堤外淤背已完成。

張潘馬西跨越點走廊較為開闊，可以并行架設(shè)兩回特高壓直流線路。選定的黃河大跨越點左岸西側(cè)250 m為南宋村，東側(cè)距離張潘馬村約100 m，線路下方有零星民房和養(yǎng)豬場，沒有其他大規(guī)模集中建筑物；跨越點右岸大堤外側(cè)為一片養(yǎng)魚塘，錨塔需立于魚塘之中，影響范圍內(nèi)需拆除兩處房屋。

圖2 張潘馬西跨越方案

張潘馬西跨越方案采用“耐—直—直—直—耐”方式跨越黃河，兩基錨塔立在大堤外側(cè)，左岸灘地直線跨越塔（G2）位于現(xiàn)狀黃河主河槽人工約束石頭堤防外側(cè)，右岸灘地需立兩基直線跨越塔，G3位于第二道內(nèi)堤外側(cè)，G4位于右岸大堤堤腳內(nèi)側(cè)。本跨越方案跨越檔距分布為 789 m、1367 m、1 050 m、496 m，主跨檔距為 1 367 m，塔高為 57 m、139 m、139 m、93 m、54 m。

2.2 張潘馬東跨越方案（方案Ⅱ）

跨越方案如圖3所示?？缭近c位于利津縣城西南約9 km的張潘馬村東，跨越斷面處為單式河槽，兩岸大堤寬約2.6 km主槽靠近左（北）岸，寬約400 m，左岸灘地較窄，寬約600 m，右岸灘地較開闊，寬約1 600 m。目前左岸灘地已開墾，種植棉花、玉米等農(nóng)作物，右岸灘地內(nèi)種植密集的楊樹。兩岸筑有土質(zhì)河堤，堤防完整，堤頂寬約6 m，堤高約4～5 m。目前堤外淤背已完成。

跨越點左岸大堤外側(cè)為一片養(yǎng)魚塘，錨塔需立于魚塘之中。張潘馬東跨越方案走廊較為開闊，但北側(cè)一般段線路需拆除濱利路旁二層商品房約2 000 m2，養(yǎng)鴨棚 11處。

圖3 張潘馬東跨越方案路徑

跨越方案采用“耐—直—直—直—耐”方式跨越黃河，兩基錨塔立在大堤外側(cè)，左岸灘地直線跨越塔（G2）位于現(xiàn)狀黃河主河槽人工約束石頭堤防外側(cè)，右岸灘地需立兩基直線跨越塔，G3位于第二道內(nèi)堤外側(cè)，G4位于右岸大堤堤腳內(nèi)側(cè)。本跨越方案跨越檔距分布為 619 m、1 101 m、786 m、545 m，主跨檔距為1 101 m，塔高為 63 m、109 m、109 m、88 m、60 m。

2.3 劉城莊跨越方案（方案Ⅲ）

劉城莊跨越方案如圖4所示，位于張潘馬跨越方案下游約5 km，在北側(cè)平行已建的500 kV濱油線跨越黃河，左岸位于劉城莊南，右岸從林家村與圈張村之間穿過，跨越斷面處為單式河槽，兩岸河堤寬約800 m，主槽靠近左岸，主槽寬約 500 m，無左岸灘地，右岸灘地寬約300 m。灘地已開墾，種植棉花、小麥等農(nóng)作物。兩岸筑有土質(zhì)河堤，堤防完整，堤頂寬約6 m，堤高約4～5 m。目前堤外淤背基本完成。

本方案需平行500 kV濱油線走線6 km，左岸和濱油線分別位于宮家引黃渠的南、北兩側(cè)，左岸大跨越房屋雖然有限，但受制于宮家引黃水渠和500 kV濱油線限制，一般段線路必須穿過劉城莊邊緣，雖不及村莊主體房屋密集，但也已蓋滿成片且十分規(guī)整的民房宅院，村邊1座移動通信基站也需要拆除，大跨越與一般段線路銜接困難。另外，本跨越左岸還需跨越宮家引黃水閘。大跨越右岸北側(cè)緊鄰林家村，也需拆除影響范圍內(nèi)的1座移動通信基站和成片的建筑十分規(guī)整的民房宅院，耐張檔需拆除十幾座養(yǎng)蠶房；右岸一般段線路將穿越黃河森林公園約4 km。

圖4 劉城莊跨越方案

劉城莊單回路跨越方案采用“耐—直—直—耐”方式跨越黃河，全部在大堤外側(cè)立塔。兩基直線跨越塔分別立在大堤外側(cè)，左岸立在宮家引黃渠北側(cè)，距離黃河大堤堤腳外側(cè)約200 m，右岸直線跨越塔距堤腳約120 m，兩基錨塔均立在農(nóng)田之中。本跨越方案跨越檔距分布為546 m、1 299 m、488 m，主跨檔距為 1 299 m，塔高為 45 m、142 m、142 m、45 m。

2.4 黃河大跨越方案比較

上述3個跨越點方案均采用單回路跨越方案，結(jié)合一般段線路情況，對3個跨越點的方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，如表1所示。

2.4.1 方案Ⅰ與方案Ⅱ?qū)Ρ?/p>

1）方案Ⅱ由于跨越檔距縮小，靜態(tài)投資較方案Ⅰ減少830萬元；

2）利津縣（長度約 5 km）和博興縣（長度約4.5 km）地方政府均明確不同意本工程線路與錫泰線在其轄區(qū)范圍內(nèi)分開走線，方案II取得地方政府協(xié)議困難；

3）方案Ⅱ靠近張潘馬和雙合村，存在環(huán)境敏感點，環(huán)評及施工階段存在不確定性；

4）方案Ⅱ拆遷量及民事難度均相對較大。

2.4.2 方案Ⅰ與方案Ⅲ對比

方案Ⅰ靜態(tài)投資比方案Ⅲ高1367萬元，若將大跨越段和兩方案對接點之間的一般段線路綜合考慮，方案Ⅰ跨越方案較方案Ⅲ跨越方案反而節(jié)省1352萬元。方案Ⅰ最大的優(yōu)勢在于大跨越與一般段線路銜接處的拆遷量遠低于方案Ⅲ，對附近村莊的影響小。

表1 黃河大跨越方案比較表

綜合考慮線路的工程投資、運行的安全可靠性、施工建設(shè)難度及地方政府意見等因素，本工程黃河大跨越推薦采用方案Ⅰ。

2.5 最終實施方案

按照黃河水利委員會 （以下簡稱黃委會）的要求，為減小2條平行輸電線路雍水的疊加影響，2條線路應(yīng)以盡可能小的間距并行跨越黃河。統(tǒng)籌考慮一般段線路路徑，大跨越采用方案Ⅰ，即采用張潘馬村西跨越方案。

圖5 方案Ⅰ大跨越塔位

檔距分別為 787 m、1 367 m、1 051 m、496 m，主跨檔距為1 367 m，兩基錨塔位于大堤外側(cè)，三基直線塔位于黃河灘地中。鐵塔呼高分別為57 m、139 m、139 m、93 m、54 m， 基礎(chǔ)抬高分別為 0 m、11.8 m、11.1 m、11.3 m、0 m。

按照 《±800 kV直流架空輸電線路設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，按照對堤頂公路的安全距離滿足21.5 m來確定塔位和鐵塔呼高，同時對河灘內(nèi)成片楊樹林進行跨越處理（自然生長高度取30 m）。

3 黃河大跨越鐵塔距離及跨越高度等其他要求

3.1 跨越塔位置與黃河大堤的要求

本工程黃河大跨越位于東營市利津縣縣城西南，左岸位于利津縣，右岸分別位于濱州博興縣和東營市東營區(qū)，跨河兩岸地勢平坦。依據(jù)山東黃河河務(wù)局和東營市、濱州市黃河河務(wù)局的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合收資情況，跨越方案的設(shè)計原則為：根據(jù)《山東省黃河工程管理辦法》，鐵塔基礎(chǔ)外邊緣距堤防外堤腳應(yīng)大于110 m，距內(nèi)堤腳應(yīng)大于80 m；為減小兩條線路平行的雍水疊加，在灘地上的塔位本工程塔位與錫泰線盡量沿黃河主流方向?qū)R。

3.2 跨大堤導(dǎo)線弧垂最低點高程

3.2.1 按照跨越樹木高度進行控制

擬建的輸電線路跨越左、右岸大堤頂及淤背區(qū)現(xiàn)狀種植的樹種不同，考慮到未來可能種植樹木的因素，綜合河道主管部門的意見對樹木都按楊樹考慮，自然生長高度為25 m。

輸電線跨越大堤堤頂?shù)幕〈棺畹忘c高程為50年后規(guī)劃堤頂高程（50年后設(shè)防水位21.4 m加設(shè)計堤防超高2.1 m）、堤頂樹高（25 m）及跨樹垂直距離要求（13.5 m）之和，即 62.0 m。

3.2.2 按照跨越堤頂公路進行控制

黃河堤防為黃河防洪搶險通道，堤頂?shù)缆穮⒄杖壒吩O(shè)計建設(shè)，根據(jù)“《黃河河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目技術(shù)審查標準（試行）》的通知”以及特高壓直流輸電線路設(shè)計規(guī)范：線路最低高程為輸電線跨越大堤堤頂?shù)幕〈棺畹忘c高程為50年后規(guī)劃堤頂高程（50年后設(shè)防水位21.4 m加設(shè)計堤防超高2.1 m）及跨公路垂直距離要求（21.5 m）之和，即45.0 m。

本工程跨越兩岸大堤處線路最低高程采用以上計算結(jié)果中高值，即：跨越左右岸堤頂處允許的線路最低高程為62.0 m。

3.3 跨淤背區(qū)導(dǎo)線最低點高程

跨越處淤背區(qū)應(yīng)滿足50年后淤背區(qū)的要求?？缭教幍谭缹⒔ǔ蓸藴驶谭?，設(shè)計標準可按照《黃河流域防洪規(guī)劃》及《水利部關(guān)于黃河下游近期防洪工程建設(shè)初步設(shè)計報告的批復(fù)》（水總［2012］354號），背河淤筑100 m寬的淤背區(qū)，工程跨越處右岸頂高程低于設(shè)防水位3 m，左岸頂高程低于設(shè)防水位2 m。根據(jù)上述要求確定控制導(dǎo)線高度的高程。

1）右岸淤區(qū)頂高程為50年后設(shè)防水位（21.4 m）減 3 m，即 18.40 m。

2）左岸淤區(qū)頂高程為50年后設(shè)防水位（21.4 m）減 2 m，即 19.40 m。

3）左岸線路最低高程為左岸淤區(qū)頂高程（19.40 m）、堤頂樹高 （25 m）及跨樹垂直距離要求（13.5 m）之和，即 57.90 m。

4）右岸線路最低高程為右岸淤區(qū)頂高程（18.40 m）、堤頂樹高 （25 m）及跨樹垂直距離要求（13.5 m）之和，即 56.90 m。

3.4 跨主河道導(dǎo)線最低點高程

黃河通航標準為內(nèi)河Ⅳ級航道，通航最高水位滿足10年一遇洪水位。

通航最高水位為50年后10年一遇洪水位（20.49 m）、通航凈空要求（8m）以及安全距離（10.5 m）之和，即38.99 m。

因此，本工程與黃河主河道交叉處允許的線路最低高程為38.99 m。

3.5 跨灘區(qū)導(dǎo)線最低點高程

防洪的要求：導(dǎo)線弧垂最低點高程為50年后設(shè)防水位（21.4 m）、壅水高度（0.06 m）以及垂直距離要求（12.5 m）之和，即 33.96 m。

對地距離的要求：導(dǎo)線弧垂最低點高程為現(xiàn)狀灘區(qū)高程（13 m）、未來 50年淤積高度（3.55 m）、灘區(qū)道路（0.5 m）以及安全高度（18 m）之和，即35.05 m。

跨越成片樹木的要求：導(dǎo)線弧垂最低點高程應(yīng)大于灘區(qū)地面高程、樹木自然生長高度（25 m）以及垂直距離要求（13.5 m）之和。

4 結(jié)語

結(jié)合工程實際，重點介紹了黃河大跨越的跨越點選擇原則和設(shè)計要求、多方案技術(shù)性、經(jīng)濟性和實施難度等綜合比較等，可為后續(xù)工程的黃河大跨越提供設(shè)計參考。