某管道穿越青白江的沖刷深度計算

張　魁，肖紅勇，陽　慶

某管道穿越青白江的沖刷深度計算

張魁，肖紅勇，陽慶

（四川省地質(zhì)工程勘察院，成都 610072）

針對某管道穿越青白江河道的工況，采用管道河流穿越工程中廣泛應(yīng)用的沖刷經(jīng)驗公式，對該穿越段的沖刷深度進(jìn)行計算，并分析計算結(jié)果的合理性與可靠性，提出了符合實際情況管道穿越段穩(wěn)定地層，為某管道穿越段水工保護(hù)工程設(shè)計與工程基礎(chǔ)埋深的確定提供了技術(shù)參考和較可靠的科學(xué)依據(jù)。

管道；穿越；沖刷深度；青白江

某管道穿越青白江水域時，水流的不斷沖刷往往造成穿越段河床下切，對管道的安全運行產(chǎn)生直接影響，形成分布廣泛的水毀災(zāi)害.管道的河流穿越工程是管道建設(shè)的重要工程，河流穿越工程中河床最大沖刷深度的確定是穿越管道設(shè)計與管道埋深確定的熱點與難點問題.目前油氣管道行業(yè)仍無統(tǒng)一的穿越段河床沖刷深度等有關(guān)計算標(biāo)準(zhǔn)，但通過借鑒鐵路、公路和水利有關(guān)規(guī)范對油氣輸送管道河流穿越工程進(jìn)行水文計算已得到了廣泛應(yīng)用。因此以經(jīng)驗公式對某管道在青白江穿越斷面的沖刷深度進(jìn)行計算和分析，進(jìn)而評價穿越斷面的地層穩(wěn)定情況。

1　管道穿越處的河床情況

穿越處的青白江為平原區(qū)河流，經(jīng)人工改造較大，左岸為天然岸坡，右岸為人工修建的混凝土河堤。穿越河段屬于卵石土河床，河道穿越處在2012年以前采砂活動頻繁，河道地形變化較大，2012年至今已停止采砂活動。總體上，受采砂活動變化的影響，河道地形變化趨勢減小（圖1）。

圖1　變遷型河段

圖2　計算穿越斷面

2　計算公式及水溫參數(shù)選取

收集調(diào)查1%（設(shè)計一百年一遇）洪峰流量為2 412m3/s，流速為5.0m/s，為了能更準(zhǔn)確地確定最大洪峰流量條件下的沖刷深度，本次計算時采用在流量、流速一定的情況下，通過河道水流斷面面積對1%（設(shè)計一百年一遇）水位標(biāo)高進(jìn)行了修正，修正后的相應(yīng)洪水水位高程為492.60m，并以此進(jìn)行水文參數(shù)計算，計算的斷面見圖2。

根據(jù)河床堆積物性質(zhì)，本穿越為非粘性土河床，綜合眾多的經(jīng)驗公式，公路公式（64-1修正式）［1］安全性較高。因此選取公路公式（64-1修正式）［2］，公式如下。

其中：式中，hp—斷面上沖刷后的最大水深（m）；Qc—設(shè)計洪峰流量（m3/s）；Bc—河槽過水凈寬（m）；hmc—洪水期河槽最大水深（m）；—洪水期河槽平均水深（m）；E—與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)（含沙量系數(shù)）；—河槽堆積物平均粒徑（mm）。

A—單寬流量集中系數(shù)；Bd—造床流量時的河寬（m）；—河槽平均水深（m）。穿越斷面各水文參數(shù)見表1。

3　計算結(jié)果

按照公路公式（64-1修正式）對河床表層的粗顆粒層進(jìn)行沖刷計算，其計算結(jié)果如表2。

由表2可知，青白江穿越段河床受1%（設(shè)計一百年一遇）洪水沖刷后，河槽最大水深為8.31m，沖刷線最低沖止高程為484.29m，沖刷深度2.18m，揭示河床遭受下切侵蝕。

表2　河床卵石土層沖刷計算結(jié)果

4　成果分析

通過河勢對水流影響、沖刷計算成果以及河床內(nèi)采砂作業(yè)等人類工程活動的影響等，綜合判定穿越斷面處河床段高程484.29m以上的卵石土為不穩(wěn)定層，高程484.29m以下卵石土為相對穩(wěn)定層。

5　結(jié)語

能源輸送管道是國家能源的生命線，管道穿越水域的埋置與保護(hù)工程的合理與否直接關(guān)系到管道的安全。在管道穿越水域的工程中，河道和穿越的類型多種多樣，在計算不同類型的水域穿越時，應(yīng)結(jié)合穿越斷面水文地質(zhì)、地形地貌等情況，有針對性的選取經(jīng)驗公式進(jìn)行計算。公路公式（64-1修正式）僅適合非粘性土河床的自然沖刷計算，管道在青白江的穿越斷面屬非粘性土河床，為一般沖刷，因此采用公路公式（64-1修正式）的計算結(jié)果較為合理可靠，最終的沖刷深度可信程度較高。

［1］ 宿星等.《輸氣管道穿越河段》［J］. 甘肅科學(xué)學(xué)報， 2008（4）/

［2］ TB10017-99，鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范［S］.

Calculation of Scouring Depth for A Pipeline Crossing Through the Qingbai River

ZHANG Kui XIAO Hong-yong YANG Qing
（Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation， Chengdu 610072）

This paper calculates scouring depth for a pipeline crossing through the Qingbai River with the empirical formula of scouring calculation and has a discussion on its rationality and reliability， providing scientific base for engineering design of the pipeline crossing through the Qingbai River.

pipeline； crossing through； scouring depth； Qingbai River

［P642.3］

A

1006-0995（2015）04-0587-02

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.025

2014-12-01

張魁（1982-），男，貴州畢節(jié)人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)工作