架空輸電線路跨河防洪評(píng)價(jià)計(jì)算與分析

苗 露

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展，區(qū)域用電負(fù)荷出現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，河道管理范圍內(nèi)輸電線路工程日漸增多，此類(lèi)工程會(huì)引起河道水位壅高、束水、挑流、沖刷等一系列問(wèn)題，對(duì)河勢(shì)穩(wěn)定、防汛搶險(xiǎn)和水利管理等帶來(lái)不同程度的影響，現(xiàn)以景縣—衡水牽引站220kV 線路跨越滏陽(yáng)新河為工程實(shí)例，對(duì)跨河輸電線路對(duì)河流防洪影響評(píng)價(jià)主要問(wèn)題進(jìn)行探討研究。

1.工程概況

景縣—衡水牽引站220kV 線路改造工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“景縣—衡水牽引站線”），起自衡水牽引站—景縣220kV 線路N105 塔小號(hào)側(cè)約50m，止于衡水牽引站-景縣220kV 線路N117 塔小號(hào)側(cè)40m，全長(zhǎng)5.2km。全線新建桿塔15 基，單回路轉(zhuǎn)角塔5 基，單回路直線塔10基，其中涉河桿塔共6 基。線路連續(xù)5檔跨越滏陽(yáng)新河，其中有4 基桿塔位于滏陽(yáng)新河灘地，露頭高度為6.0m～6.2m，桿塔均一檔跨越兩岸堤防。

2.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

滏陽(yáng)新河按照50 年一遇洪水設(shè)計(jì)，“63·8”洪水校核；根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》及《110kV—750kV 架空輸電線路設(shè)計(jì)規(guī)范》，220kV 輸電線路桿塔基礎(chǔ)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇，架空輸電線路防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇。鑒于滏陽(yáng)新河按“63·8”洪水校核，因此位于滏陽(yáng)新河灘地的桿塔基礎(chǔ)和導(dǎo)線弧垂按“63·8”洪水設(shè)防。

3.防洪評(píng)價(jià)計(jì)算

3.1 設(shè)計(jì)洪水和水位計(jì)算

3.1.1 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算

根據(jù)《子牙河系防洪規(guī)劃》及《大陸澤及寧晉泊蓄滯洪區(qū)洪水風(fēng)險(xiǎn)圖編制報(bào)告》，滏陽(yáng)新河規(guī)劃推薦方案為邢家灣開(kāi)卡、灘地不除堼方案。滏陽(yáng)新河進(jìn)口由艾辛莊樞紐工程控制，根據(jù)艾辛莊樞紐的水位—泄量關(guān)系，通過(guò)調(diào)蓄計(jì)算，當(dāng)發(fā)生50年一遇設(shè)計(jì)洪水時(shí)，大陸澤、寧晉泊滯洪水位29.48m，相應(yīng)艾辛莊泄量2784m3/s，設(shè)計(jì)流量選用2800m3/s；當(dāng)發(fā)生“63·8”校核洪水時(shí)，大陸澤、寧晉泊滯洪水位31.43m，相應(yīng)艾辛莊泄量5682m3/s，校核流量選用5700m3/s。

3.1.2 設(shè)計(jì)水位計(jì)算

此次設(shè)計(jì)水位直接采用已批復(fù)水位成果，50 年一遇水位為23.17m，“63·8”洪水位為25m。

3.2 壅水分析

由于部分塔基位于河道內(nèi)，塔基的布設(shè)壓縮了河道過(guò)流斷面，阻礙了原河道行洪，在跨越位置河道斷面上游將形成一定范圍的壅水，根據(jù)《鐵路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10017-99）、《水利動(dòng)能設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《中國(guó)工程師手冊(cè)》提出的相應(yīng)壅水計(jì)算公式確定。

經(jīng)計(jì)算，塔基壅水高度、壅水長(zhǎng)度及阻水比計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

3.3 沖刷深度計(jì)算

為了研究工程后塔基附近河道的防護(hù)問(wèn)題，應(yīng)計(jì)算交叉斷面位置處的一般沖刷，包括工程壓縮河道引起的沖刷，也包括河槽在天然演變中深泓線擺動(dòng)形成的集中沖刷。此次沖刷計(jì)算采用《公路工程水文勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGC30-2015）中推薦的非粘性土灘地一般沖刷和局部沖刷公式計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，跨越斷面河床最大沖刷深度為3.28m。

4.防洪影響分析

4.1 建設(shè)項(xiàng)目位置布置分析

輸電線路跨越的滏陽(yáng)新河位于平原區(qū)，附近無(wú)重要水利工程、險(xiǎn)工險(xiǎn)段等，線路5 檔跨越河道，檔距大于跨越處河道寬度，跨河角度滿(mǎn)足要求，塔基位于堤防管理范圍之外，且距主槽岸坎有一定安全距離，輸電線路跨越滏陽(yáng)新河總體布置及設(shè)計(jì)方案基本合理。

4.2 建設(shè)項(xiàng)目對(duì)行洪河勢(shì)影響分析

當(dāng)發(fā)生河道標(biāo)準(zhǔn)和工程標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，擬建輸電線路涉河桿塔塔基壅水高度低，壅水影響范圍小，且工程建設(shè)前后河道水流流速變化不大，因此，擬建工程對(duì)河道行洪河勢(shì)影響較小。

4.3 建設(shè)項(xiàng)目對(duì)防汛搶險(xiǎn)影響分析

擬建輸電線路左堤堤頂路面尚未硬化，桿塔布置在堤防管理范圍之外，且一檔跨越堤防，導(dǎo)線弧垂最低高程與堤頂路面凈空充足，滿(mǎn)足規(guī)范中“跨越堤頂?shù)缆返膶?dǎo)線與堤頂路面間最小垂直距離不小于8m”的要求，因此擬建項(xiàng)目不會(huì)影響水利工程規(guī)劃實(shí)施。

4.4 建設(shè)項(xiàng)目防洪安全分析

建設(shè)項(xiàng)目防洪安全要求主要包括：輸電線路基礎(chǔ)是否滿(mǎn)足河道洪水的防沖要求，以及電力導(dǎo)線弧垂是否滿(mǎn)足防洪要求。

4.4.1 輸電線路安全分析

為保證工程自身安全，輸電線路跨河處最低導(dǎo)線弧垂高程（行洪范圍內(nèi)線路弧垂高度最低點(diǎn)）距離“63·8”洪水河道洪水位及冬季冰面凈空需滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求。

經(jīng)分析，擬建輸電線路涉河桿塔設(shè)計(jì)導(dǎo)線弧垂最低高程距離“63·8”洪水位凈空高度均大于4m，且距離冬季冰面凈空高度均大于6.5m，能夠滿(mǎn)足工程自身安全。

表1 塔基壅水高度計(jì)算結(jié)果

4.4.2 塔基安全分析

輸電線路在滏陽(yáng)新河右灘地內(nèi)布設(shè)有桿塔，工程遇“63·8”洪水時(shí)，設(shè)計(jì)水位為25m，位于滏陽(yáng)新河灘地上桿塔塔基頂高程為25.08m～25.59m，滿(mǎn)足“塔基頂高程一般應(yīng)高于設(shè)計(jì)洪水位”的要求。

考慮到洪水將對(duì)灘地內(nèi)塔基造成沖刷，對(duì)塔基的穩(wěn)定構(gòu)成不利影響，主體設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)計(jì)算的最大沖刷深度（即3.28m）進(jìn)行復(fù)核，必要時(shí)加大埋深，確保工程安全。

5.防治與補(bǔ)救措施

擬建輸電線路5 檔跨越滏陽(yáng)新河，跨越長(zhǎng)度大于跨越處河道寬度，跨河角度滿(mǎn)足要求，塔基位于堤防管理范圍以外，且距主槽岸坎有一定的安全距離。因此，不需要采取補(bǔ)救措施。

鑒于洪水的不確定等特性，為了桿塔安全，建議桿塔設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)考慮洪水浸泡銹蝕及漂浮物撞擊等影響。

6.結(jié)論

基于工程實(shí)例計(jì)算了設(shè)計(jì)洪水和水位、壅水高度和阻水比、一般沖刷和局部沖刷深度，分析了景縣—衡水牽引站線位置布設(shè)的合理性，同時(shí)分析了工程建成后對(duì)河道行洪河勢(shì)的影響、對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響以及建設(shè)項(xiàng)目自身的防洪安全，可為相關(guān)涉水工程的評(píng)價(jià)分析提供參考。