青陽岔
—靖邊工業(yè)園天然氣管輸干線穿越蘆河防洪影響評價研究

翟城武

（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院　陜西　西安　710021）

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青陽岔
—靖邊工業(yè)園天然氣管輸干線穿越蘆河防洪影響評價研究

翟城武

（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院陜西西安710021）

摘要本文分析了蘆河靖邊水文站不同頻率設(shè)計洪水，并分析了蘆河河勢演變情況，計算了管線穿越處河道沖刷深度。根據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行了防洪綜合評價，并對因天然氣管線建設(shè)對河道防洪安全造成的影響提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞蘆河；河道演變；設(shè)計洪水；沖刷計算；防洪影響

1　工程概況

1.1建設(shè)項目概況

蘆河是無定河一級支流，流向由南向北，發(fā)源于靖邊縣南部的白于山地，上源兩個支流東、西蘆河在舊城附近匯合，由南向北流經(jīng)靖邊、橫山兩縣，在橫山縣石馬洼匯入無定河，全長166km，總流域面積2468km2，河道比降2.86‰。青陽岔—靖邊工業(yè)園天然氣管輸干線工程是陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司靖邊天然氣管輸干線工程的擴(kuò)建工程，起點位于延長氣田靖邊延969井區(qū)的青陽岔凈化廠，終點位于靖邊縣工業(yè)園區(qū)榆林能化廠，全線位于靖邊縣境內(nèi)，途徑靖邊縣龍州鄉(xiāng)、高家溝鄉(xiāng)、楊橋畔鎮(zhèn)，線路總長約34.4km，設(shè)計輸氣規(guī)模為10×108m3/年。

1.2河道基本情況

蘆河支流有東蘆河、西蘆河、賈家溝等6條，沿河兩岸有寬窄不等的川臺地和川道部分河道切入白堊紀(jì)基巖，楊米澗以下河谷寬220m～1000m，河床寬20m～60m，切深20m～60m，海拔1100m～1800m。上游流域為南部地區(qū)，為劇烈切割發(fā)育時期梁峁?fàn)铧S土丘陵，亦稱河源梁澗區(qū)。在主溝宋大灣以上為溝壑縱橫、梁峁起伏的丘陵區(qū)，以面蝕為主，水土流失比較嚴(yán)重，宋大灣以下屬梁峁?jié)镜貐^(qū)，該區(qū)梁峁連綿，起伏變化不大，地勢較為平坦。

蘆河是一條多泥沙河流，侵蝕模數(shù)高達(dá)1.8萬t/km2，是無定河河口站侵蝕模數(shù)0.9萬t/km2的兩倍，防洪工程段侵蝕模數(shù)為0.34萬t/km2，水土流失極為嚴(yán)重，導(dǎo)致河源區(qū)出現(xiàn)了千溝萬壑，土地破碎，梁峁光禿，干旱加劇。蘆河上游修建有楊家灣、王家廟、舊城、豬頭山、張家峁、大岔等水庫。

2　河勢演變分析

2.1河道歷史演變概況

蘆河是無定河一級支流，流向由南向北，流域內(nèi)梁峁起伏，變化不大，地勢較為平坦。經(jīng)對地質(zhì)資料分析和有關(guān)資料驗證，歷史上蘆河河岸穩(wěn)定，河槽明顯，平面變化很小。河道無明顯的沖刷和淤積，僅在汛期河床有局部升降現(xiàn)象，是一條沖淤相對平衡的河道。

2.2河道近期演變分析

輸氣管道穿越蘆河處屬于丘陵溝壑區(qū)峽谷型河段，河道順直，較開闊。根據(jù)現(xiàn)場查勘及走訪情況，盡管河床有沖淤變化，但高水部分兩岸岸壁穩(wěn)定，無橫向擺動。根據(jù)地形地貌結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查分析認(rèn)為，管道穿越處的河勢是穩(wěn)定的，河勢受兩岸陡坡控制，不會發(fā)生大的橫向擺動。

表2.1　管線穿越蘆河處不同頻率的最大洪峰流量計算成果對比表（單位：m3/s）

2.3河道演變趨勢分析

根據(jù)靖邊站（1965年、1966年、1967年、1971年、1972年、1973年）實測河道大斷面資料，分析河床變化情況。靖邊站汛前大斷面1965年至1973年河底高程變化較小，河床基本穩(wěn)定，且變化規(guī)律和幅度基本同計算的800.00m以下平均河底高程變化的規(guī)律和幅度。靖邊站1966年、1971年和1973年主槽抬高，其中1971年主槽抬高幅度最大為1.65m，其次為1966年和1973年，其余年份主槽基本處于略微的沖刷下切狀態(tài)，其中下切最嚴(yán)重的是1972年，下切深度為0.78m。歷年水位流量關(guān)系曲線呈帶狀分布，同流量水位最大變幅為2.00m左右。經(jīng)過以上分析認(rèn)為，從長歷時來看，靖邊水文站所在河段河床基本穩(wěn)定，河道仍處于沖刷和淤積基本平衡的狀態(tài)。

表2.2　河槽部分一般沖刷計算成果表

表2.3　河灘部分一般沖刷計算成果表

表2.4　管線穿越處主槽沖刷計算成果推薦表

3　防洪評價計算

3.1防洪標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《青陽岔—靖邊工業(yè)園天然氣管輸干線穿跨越部分巖土工程勘察報告》，擬建的青陽岔—靖邊工業(yè)園天然氣輸氣管道穿越蘆河按中型工程50年一遇洪水設(shè)計。本次復(fù)合后，天然氣管線穿越蘆河防洪標(biāo)準(zhǔn)仍采用50年一遇設(shè)計洪水。

3.2設(shè)計洪水

蘆河上游設(shè)有靖邊水文站，有1957年～1970年實測水文資料，臨近流域大理河設(shè)有青陽岔水文站，有1959年～2013年實測水文資料，因青陽岔站為臨近水文站，實測系列較長，故水文比擬法選用青陽岔站為參證站。

本次采用水文比擬法、經(jīng)驗公式法、推理公式法分別計算管線穿越蘆河處設(shè)計洪水，將三種方法計算結(jié)果與楊家灣水庫除險加固成果進(jìn)行比較，詳見表2.1。

從表中可以看出，各種計算方法的成果有一定的差異。由于穿越蘆河處流域面積為72.5km2，與參證站控制流域面積662 km2相差較大，水文比擬法計算的結(jié)果可能有一定的誤差，考慮到推理公式法和經(jīng)驗公式法使用的參數(shù)是根據(jù)1983年以前的水文資料分析確定的，未考慮近期實測洪水資料，計算成果不能反映近期的水文變化情況，而楊家灣水庫除險加固成果已經(jīng)通過陜西省水利廳的審查，故管線穿越蘆河處設(shè)計洪水采用楊家灣水庫除險加固成果。

3.3沖刷計算

（1）河槽部分沖刷計算公式

式中：

hp—橋下一般沖刷后的最大水深（m）；

hmc—橋下河槽部分最大水深（m）；

Bc—橋下河槽部分橋孔過水凈寬（m）；

hc—橋下河槽平均水深（m）；

dc—河槽泥沙平均粒徑（mm）；

Qc—橋下河槽部分通過的設(shè)計流量（m3/s）；

E—與汛期含沙量有關(guān)的系數(shù)，可查表取值；

A—單寬流量集中系數(shù)；

B、H—平灘水位時河槽寬度和河槽平均水深，對于變遷、游蕩、寬灘河段，A≤1.8。

（2）河灘部分沖刷計算公式

式中：

Qt—橋下河灘通過的設(shè)計流量（m3/s）；

hmt—橋下河灘最大水深（m）；

ht—橋下河灘平均水深（m）；

Btj—河灘部分橋孔凈長（m）；

VH1—河灘水深1m時非粘性土不沖刷流速（m/s）；

查表取為0.35m/s；

Bt—橋下河灘部分橋孔過水凈寬（m）；

At—河灘流量非均勻分配系數(shù)，At=1.0～1.15；

其余符號意義同前。

一般沖刷計算按規(guī)范推薦的公式進(jìn)行計算，成果詳見表2.2～表2.4。

根據(jù)一般沖刷公式計算結(jié)果，蘆河50年一遇洪水河槽沖刷深度為1.09m，自然沖刷深度為1.0m，則輸氣管線穿越蘆河斷面設(shè)計洪水主槽最大沖刷深度為2.1m，邊灘沖刷不考慮自然沖刷深度，則輸氣管線穿越蘆河斷面設(shè)計洪水邊灘最大沖刷深度為0.6m。

3.4綜合分析

根據(jù)以上計算結(jié)果，蘆河穿越處發(fā)生50年一遇洪水時，河床最大沖刷深度為2.1m，而天然氣管線在該處最小埋深為9.79m，埋深大于河床沖刷要求，施工時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀，保證埋深要求。

4　防洪綜合評價

（1）對河道安全泄洪的影響

本工程天然氣管線埋設(shè)在地面以下9.79m，采用定向鉆施工，不會擾動原有河床，因此不會對行洪產(chǎn)生影響。

（2）對河勢穩(wěn)定的影響

管道穿河處河道多為平順或微彎型河道，游蕩范圍不大，多年來管道所在河段總的河勢基本穩(wěn)定，自然沖刷較小。管道建成后，由于沒有阻水作用，所以不會影響河勢的正常演變。

（3）對防汛搶險的影響

輸氣管道被埋于地面以下，施工結(jié)束后，場地被填實整平，管線建設(shè)不存在對防汛搶險的影響問題。

（4）對第三人合法水事權(quán)益的影響

管道穿河段河道內(nèi)沒有堤防和河道整治工程，對防洪沒有不利影響。但運行期一旦發(fā)生燃?xì)庑孤叮瑢λ|(zhì)影響很大，將可能會影響到取用水的第三方合法水事權(quán)益，需要與河道管理部門協(xié)商解決。

5　結(jié)論與建議

（1）施工方案采用定向鉆方式，穿越管線與主流方向基本正交，管線穿越方案是合理的。

（2）管線穿越蘆河按中型規(guī)模考慮，即50年一遇設(shè)計洪水，符合國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201.2014）。

（3）蘆河管線穿越處50年一遇洪水主槽沖刷深度2.1m，采用定向鉆方式施工，設(shè)計最小埋深9.79m，穿越處最小埋深均大于主槽沖刷深度，滿足《原油和天然氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范·穿越工程》規(guī)范要求。

（4）管線工程運行期一旦發(fā)生燃?xì)庑孤叮瑢λ|(zhì)影響很大，影響到第三人合法水事權(quán)益，需要與河道管理部門協(xié)商解決。

（5）在工程的建設(shè)期間會給河道防汛和管理帶來不利影響，在工程開工前，建設(shè)單位應(yīng)將施工方案、施工度汛預(yù)案、補救措施專項設(shè)計等報河道主管部門審查，確保防洪安全。陜西水利

（責(zé)任編輯：暢妮）

中圖分類號：TV87

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