外電入滬過江隧道工程設(shè)計(jì)方案及風(fēng)險論證

李峰?顧魏?黃勇?吳潔

摘? 要：全球氣候變化是 21 世紀(jì)人類面臨的重大挑戰(zhàn)。國家能源局發(fā)布《2021 年能源工作指導(dǎo)意見》中明確提出要加快多項(xiàng)特高壓工程，提升新能源輸送能力。在送端，完善西北、東北主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，支撐跨區(qū)直流安全高效運(yùn)行。本文就特高壓工程中的外電入滬項(xiàng)目工程進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，對過江線位進(jìn)行分析選擇，明確項(xiàng)目工程的建設(shè)地點(diǎn)；對工程的平縱斷面以及隧道斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)；對本方案存在的自然條件、交通條件風(fēng)險等進(jìn)行了評估。

1 背 景

上海電網(wǎng)是華東電網(wǎng)的重要組成部分，處于華東電網(wǎng)的受端位置，是華東地區(qū)乃至全國密度最高的負(fù)荷中心。在“2030 年前碳達(dá)峰、2060 年前碳中和”目標(biāo)下，全社會再電氣化將引領(lǐng)電力需求剛性增長。綜合考慮上海市經(jīng)濟(jì)增長、結(jié)構(gòu)調(diào)整、終端電氣化率不斷提升等因素，預(yù)計(jì)到 2030 年、2035 年，即使考慮本地大力推進(jìn)風(fēng)電、光伏新能源的發(fā)展，市內(nèi)電力資源也非常有限，難以提供上海經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展的能源支撐，上海市電力電量的需求在夏/冬高峰電力缺口量也是非常大的。因此，爭取新增入滬直流為保障上海中長期供需平衡的必要條件，也是上海能源低碳安全轉(zhuǎn)型并實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的最佳途徑，目前，國家“十四五”電力規(guī)劃中已明確將外電入滬納入“十四五”期間重點(diǎn)研究論證項(xiàng)目。

據(jù)國家發(fā)改基礎(chǔ)〔2022〕195 號文要求，以北方沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)，推進(jìn)大型風(fēng)電光伏基地布局。前期綜合市外新增來電規(guī)模需求及交流通道受電能力分析研判，外電入滬工程規(guī)模暫按±800 kV，輸送容量800 萬kW考慮。目前，外電入滬方案送端電源選址針對巴丹吉林沙漠酒泉西部、庫布奇沙漠鄂爾多斯南部、騰格里沙漠東南部3個方案進(jìn)行了研究，3個方案均須從江蘇北部進(jìn)入上海。輸電線路路徑基本擬定從盱眙縣淮河段南側(cè)入江蘇，經(jīng)揚(yáng)州、泰州、鹽城、南通入滬。入滬直流爭取直接落點(diǎn)上海，受端換流站落點(diǎn)在上海北部主網(wǎng)架的崇明地區(qū)，配套建設(shè) 500 kV 交流線路，從長江南支跨江接入上海市區(qū)主網(wǎng)架，在現(xiàn)有的徐行和楊行站之間新建 500 kV 變電站。

本工程為 500 kV 交流線路從上海崇明區(qū)跨越長江南支接入上海寶山瀏河口處的過江通道隧道工程。通道擬以隧道形式穿越長江，路線研究起點(diǎn)位于崇明島城橋鎮(zhèn)張網(wǎng)港附近，穿越長江南支后，至上海寶山與江蘇省界線瀏河口南側(cè)寶鋼水庫附近，江面寬度約為 15 km，工程總長度約為 16.4 km。

2 工程過江線位方案

本工程是以上海崇明為直流落點(diǎn)的規(guī)劃外電入滬特高壓通道，線位研究重點(diǎn)是特高壓通道穿越長江南支方案。長江南支江面寬闊，水文、河勢、航道條件復(fù)雜，根據(jù)《長江干線過江通道布局規(guī)劃（2020-2035 年）》，南京以下新開工過江通道原則上采用隧道形式過江，結(jié)合前期電纜過江方式比選，確定本項(xiàng)目以單建電纜隧道形式穿越長江南支。根據(jù)市內(nèi)高壓走廊的總體規(guī)劃布局，項(xiàng)目工可對3個線位進(jìn)行了重點(diǎn)研究：白茆沙線位、七丫口線位、瀏河口線位，最終推薦瀏河口線位，如圖1所示。

擬建工程北起上海崇明區(qū)城橋鎮(zhèn)、南至上海寶山區(qū)羅涇鎮(zhèn)，穿越長江口南支河段，過江距離約15 km，如圖2所示。

3 工程建設(shè)方案

3.1 工程平面布置

線路自崇明城橋鎮(zhèn)張網(wǎng)港東側(cè)過江，沿寶鋼水庫西側(cè)走行，至寶山羅涇鎮(zhèn)新陸村登陸，工程全長約16.4? km。工程平面布置如圖3所示。

綜合考慮長江南支兩岸區(qū)域規(guī)劃、工程實(shí)施可行性及便捷性、對周圍環(huán)境、生態(tài)影響等因素，本工程推薦線路方案如下：工程起點(diǎn)位于崇明城橋鎮(zhèn)張網(wǎng)港東側(cè)、現(xiàn)狀張網(wǎng)港東路以北侯南村，設(shè)置崇明工作井。隧道出工作井后向西南穿越和發(fā)混凝土廠貨運(yùn)碼頭進(jìn)入長江。江中分別下穿長江南北主江堤、新橋水道、下扁擔(dān)沙沙體、寶山北錨地、寶山北航道（含深水航道延伸段）、寶山南錨地和寶山南航道后，在寶鋼水庫西南側(cè)登陸，終于蕰川公路以北、規(guī)劃南潮塘與楊家溝交匯處南側(cè)，設(shè)置寶山工作井。

3.2 工程縱斷面設(shè)計(jì)

線路出崇明工作井后，以-2.71%的下坡從長江大堤下穿越后進(jìn)入長江。在長江中分別以+0.5%、-0.56%和+0.86%的坡度，從新橋水道、下扁擔(dān)沙沙體、寶山南、北錨地、寶山南、北航道（含深水航道延伸段）下穿越至寶山側(cè)長江大堤后，以+1.22%的坡度進(jìn)入寶山工作井。隧道結(jié)構(gòu)頂與歷史最大沖刷標(biāo)高之間距離控制在1D（D為盾構(gòu)直徑），預(yù)測沖刷最深點(diǎn)標(biāo)高為-40.3 m，設(shè)計(jì)隧道結(jié)構(gòu)底標(biāo)高約為-68 m。線路共設(shè)置4個豎曲線，最大縱坡2.71%，最小縱坡0.5%。終端面設(shè)計(jì)如圖4所示。

3.3 隧道斷面型式

根據(jù)電纜工程規(guī)模及敷設(shè)要求，隧道斷面規(guī)模采用內(nèi)徑11.4 m、內(nèi)徑12.5 m的圓形隧道。根據(jù)過江電纜布置空間要求、電纜敷設(shè)工藝要求、通風(fēng)散熱措施、運(yùn)營維護(hù)要求、隧道附屬設(shè)施設(shè)備及管線布局要求等，本電力專用隧道采用內(nèi)徑為11.4 m的圓形隧道，空間內(nèi)可布置8回500 kV電纜。圓形隧道內(nèi)分上、下層布置，上層左右兩側(cè)分別布置2回500 kV電纜，中間為檢修車輛運(yùn)維通道；下層左右兩側(cè)分別布置2回路，中間為人行檢修通道。上、下層之間采用樓梯連通。此外，隧道內(nèi)還布置有維持隧道正常使用的機(jī)電設(shè)備，包括：照明燈具、火災(zāi)探測器、智能巡檢機(jī)器人、各種設(shè)備箱等（包括消防設(shè)備箱、電話箱、照明配電箱）。

為避免一處節(jié)頭出現(xiàn)問題影響其他電纜回路，將電纜分上下兩層布置，且左、右支架也拉開達(dá)到安全距離。除了電纜及電纜附件的防火措施外，隧道縱向每間隔400 m設(shè)置防火、防煙隔斷，并在400 m中間點(diǎn)設(shè)置防火封堵。并且為確保人員安全，上下層之間每間隔200 m設(shè)置封閉樓梯間。隧道橫斷如圖5所示。

4 風(fēng)險評估

4.1 自然條件風(fēng)險評價

（1）風(fēng)、浪的評價

大風(fēng)是造成船舶浸水、傾覆、沉沒等海難事故的突出原因。其對船舶通航安全的影響除了與風(fēng)力的大小有關(guān)外，還與風(fēng)的作用時間、船舶所在水域的圍蔽程度、以及船舶的抗風(fēng)能力等因素有關(guān)。當(dāng)風(fēng)力達(dá)到6級以上時，就會增加船舶操縱的復(fù)雜性和難度，從而影響船舶的航行安全；而且在風(fēng)力相同的條件下，風(fēng)的作用時間越長、船舶所在水域的圍蔽程度越差、船舶的抗風(fēng)能力越弱，則風(fēng)對船舶通航安全的影響越大。

本工程區(qū)常風(fēng)向?yàn)镹E、ENE，最大風(fēng)速達(dá)到4.2 m/s，多為NW、NNW 向（2005-2018 年）。長江口冬季盛行風(fēng)向偏北向、夏季盛行風(fēng)向偏南向，季節(jié)性變化明顯。平均風(fēng)速以春季 3-4 月為最大，冬季1-2月和盛夏次之，秋季9-10月份最小。在波浪方面，本工程附近水域的常浪向?yàn)镋SE向，其頻率為21.68%，強(qiáng)浪向?yàn)镹-NNW 向，由于距離外海較遠(yuǎn)，波浪不大。綜上分析，本項(xiàng)目附近風(fēng)、浪對通航安全的影響為“較低風(fēng)險”。

（2）流的評價

一般來說，流對船舶交通的影響主要體現(xiàn)在流對船舶運(yùn)動和操縱性能的影響上。對于某一特定水域，流速越大、流與船舶計(jì)劃航線的夾角越大，船舶的航行就越困難，發(fā)生交通事故的可能性也就越大。根據(jù)2022年監(jiān)測資料，白茆沙斷面漲、落潮流速極值分別為1.73 m/s、2.05 m/s；線位斷面線位北漲、落潮流速極值分別為2.11 m/s、1.89 m/s；線位斷面線位南漲、落潮流速極值分別為1.64 m/s、2.12 m/s；新橋港北斷面漲、落潮流速極值分別為1.51 m/s、1.81 m/s；新橋港南斷面漲、落潮流速極值分別為1.92 m/s、2.19 m/s。場區(qū)附近的潮流流速對航道內(nèi)正常通航的船舶安全影響不大。綜上分析，本項(xiàng)目附近潮流對通航安全的影響為“較低風(fēng)險”。

（3）能見度評價

在氣象原因引起的海難中，由于霧引起的事故占31.4%，是臺風(fēng)事故的2倍。特別是在港口及其附近水域，船舶由于無法直接觀察船舶周圍的情況，定位、避讓和船舶機(jī)動受到限制，航行變得更加困難和危險。在世界許多港口的港章中，大多有當(dāng)能見度達(dá)到一定程度時，禁止船舶進(jìn)出港口或禁止船舶靠離碼頭的規(guī)定。工程區(qū)域能見度≤? 1 km的霧日年平均天數(shù)為42天，持續(xù)時間平均為3.2 h；能見度≤500 m的大霧日年平均天數(shù)為18天，持續(xù)時間平均為2.5 h?？紤]到對我國17個主要港口年平均能見度不良日數(shù)的統(tǒng)計(jì)，其平均能見度不良天數(shù)為34天，最低為14天，最高為73天；其中年均能見度不良天數(shù)在30天以下者為9 處，30 ～ 40天者為 3 處，40 ～ 50天者為3處，50天以上者為2處。因此，本工程水域能見度對通航安全的影響為“較低風(fēng)險”。

4.2 交通條件風(fēng)險評價

（1）航道評價

航道對船舶通航安全的影響與航道通航寬度、彎曲狀況以及航道水深因素有關(guān)。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究結(jié)論，航道通航寬度對船舶通航安全的影響可從航道最窄處的通航寬度與對應(yīng)通過的最大船長的比值來加以評價；航道彎曲狀況對通航安全的影響可以從航道最大彎曲角度來加以分析。工程區(qū)附近航路水深條件好，航路寬度能滿足船舶進(jìn)出需求，而且航路轉(zhuǎn)向較少。因此航道安全性的影響評價為“較低風(fēng)險”。

（2）交通流與通航密度評價

交通流與通航密度指標(biāo)直接反映了工程水域船舶交通匯聚態(tài)勢與匯聚程度。經(jīng)船舶AIS航跡統(tǒng)計(jì)分析可知，在本工程線位附近的通航船舶非常多，雖然本工程以隧道形成穿越通航水域，但考慮到本工程建設(shè)期的地質(zhì)勘察等工作需占用航道，因而將本項(xiàng)目附近交通流與交通密度對通航安全的影響評價為“較高風(fēng)險”。

（3）助航設(shè)施評價

助航設(shè)施通過燈光、音響或無線電信號等，供船舶確定船舶方位、航向，并避離危險物，以沿航道或預(yù)定航線安全航行。工程附近水域助航設(shè)施布置較為完善。因此，本項(xiàng)目水域助航設(shè)施總體評價為“低風(fēng)險”。

（4）礙航物風(fēng)險評價

礙航物，就是指水中一切對船舶安全航行構(gòu)成威脅的物體，包括自然物和人工物體。本工程及其附近水域無礁石沉船等水下礙航物。因此，本項(xiàng)目礙航物對通航安全的影響為“低風(fēng)險”。

4.3 安全監(jiān)管風(fēng)險評價

海事主管機(jī)關(guān)和服務(wù)部門負(fù)責(zé)轄區(qū)海上安全、救助及防污染等各項(xiàng)管理工作，是影響船舶進(jìn)出港、靠離泊及港內(nèi)作業(yè)安全的重要管理部門。項(xiàng)目水域隸屬于上海海事局所屬寶山海事局和崇明海事局轄區(qū)。目前上海海事局在工程水域已建立了長效的監(jiān)管機(jī)制，并配備了有效的監(jiān)管和通訊設(shè)施，其建設(shè)的VTS雷達(dá)設(shè)備等通訊信號均能夠較好的覆蓋本工程水域。因此，本項(xiàng)目場區(qū)附近的安全監(jiān)管風(fēng)險“低風(fēng)險”。

5 結(jié) 論

5.1 主要論證結(jié)論

（1）擬建工程建設(shè)不會對工程河段的氣象、水文環(huán)境產(chǎn)生影響。

（2）擬建工程以隧道形式穿越通航水域，且埋深滿足航道發(fā)展需求，對航道布置、現(xiàn)行航路設(shè)置及船舶通航?jīng)]有影響。

（3）擬建工程以隧道方式穿越長江口南支河段，不會對船舶交通流和交通秩序產(chǎn)生影響。但在工程建設(shè)期，水上勘探等作業(yè)將會對船舶交通流和交通秩序產(chǎn)生不利影響。水上作業(yè)前，應(yīng)制定好作業(yè)計(jì)劃、協(xié)調(diào)好交通組織、做好安全警戒等保障措施。建設(shè)期交通流和交通秩序影響是暫時的，水上作業(yè)完成后即可恢復(fù)正常。

（4）擬建工程建設(shè)不會對工程河段船舶航行操縱產(chǎn)生影響。

（5）擬建工程建設(shè)不會對寶山側(cè)碼頭產(chǎn)生影響，但崇明側(cè)穿越皇恩混凝土公司碼頭，緊鄰華潤大東船塢公司碼頭，對碼頭建設(shè)將產(chǎn)生不利影響。

（6）擬建工程線位穿越寶山北錨地應(yīng)急專用錨區(qū)，與《電力設(shè)施保護(hù)條例》（國務(wù)院令第239號）要求存在矛盾。

（7）擬建工程建設(shè)不會對附近取水口產(chǎn)生影響。

（8）擬建工程線位穿越扁擔(dān)沙整治工程壩底，對后續(xù)扁擔(dān)沙整治工程實(shí)施將產(chǎn)生影響。

5.2 綜合評估結(jié)論

擬建工程位于長江口南支河段，工程水域?qū)掗?，河勢近期總體沖刷、局部灘槽調(diào)整。擬建工程以隧道形式穿越現(xiàn)有航道，工程建設(shè)對工程河段氣象與水文環(huán)境、現(xiàn)有航道布置與航路設(shè)置沒有影響；工程建設(shè)對船舶航行操縱、航道通過能力、交通秩序影響較小。在認(rèn)真落實(shí)有關(guān)專題提出的安全保障措施和采取相關(guān)建議的基礎(chǔ)上，擬建工程在施工期和營運(yùn)期的安全風(fēng)險可得到有效緩解；在各方的共同努力下，工程建設(shè)對通航環(huán)境和通航安全的影響能夠得到有效控制。

作者簡介：

李峰，本科，工程師，從事電力空間規(guī)劃工作，13681643580