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用的沖刷經驗公式，對該穿越段的沖刷深度進行計算，并分析計算結果的合理性與可靠性，提出了符合實際情況管道穿越段穩定地層，為某管道穿越段水工保護工程設計與工程基礎埋深的確定提供了技術參考和較可靠的科學依據。

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生直接影響，形成分布廣泛的水毀災害.管道的河流穿越工程是管道建設的重要工程，河流穿越工程中河床最大沖刷深度的確定是穿越管道設計與管道埋深確定的熱點與難點問題.目前油氣管道行業仍無統一的穿越段河床沖刷深度等有關計算標準，但通過借鑒鐵路、公路和水利有關規范對油氣輸送管道河流穿越工程進行水文計算已得到了廣泛應用。因此以經驗公式對某管道在青白江穿越斷面的沖刷深度進行計算和分析，進而評價穿越斷面的地層穩定情況。

1　管道穿越處的河床情況

穿越處的青白江為平原區河流，經人工改造較大，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選取

收集調查1%（設計一百年一遇）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%（設計一百年一遇）水位標高進行了修正，修正后的相應洪水水位高程為492.60m，并以此進行水文參數計算，計算的斷面見圖2。

根據河床堆積物性質，本穿越為非粘性土河床，綜合眾多的經驗公式，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—與汛期含沙量有關的系數（含沙量系數）；—河槽堆積物平均粒徑（mm）。

A—單寬流量集中系數；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見表1。

3　計算結果

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

由表2可知，青白江穿越段河床受1%（設計一百年一遇）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采砂作業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定層，高程484.29m以下卵石土為相對穩定層。

5　結語

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工程的合理與否直接關系到管道的安全。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，應結合穿越斷面水文地質、地形地貌等情況，有針對性的選取經驗公式進行計算。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］. 甘肅科學學報， 2008（4）/

［2］ TB10017-99，鐵路工程水文勘測設計規范［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，貴州畢節人，工程師，主要從事水文地質、工程地質工作