特高壓輸變電工程跨越蓄滯洪區的洪水影響評價

張倩

（河北省水利水電勘測設計研究院 天津 300000）

特高壓輸變電工程跨越蓄滯洪區的洪水影響評價

張倩

（河北省水利水電勘測設計研究院 天津 300000）

特高壓跨越蓄滯洪區，對蓄滯洪區的洪水調度會產生影響，建立蓄滯洪區數學模型將擬建項目放入模型中，得出項目建設后蓄滯洪區的流勢流場分布圖，水位、水深分布圖，得出水位壅高、流速變化情況。

特高壓；蓄滯洪區；數學模型

1 工程概況

蒙西～天津南特高壓交流輸變電工程在天津境內全長26.1km，途經靜海區、大港區，線路穿越賈口洼蓄滯洪區和沙井子行洪道，有20座電塔塔基位于賈口洼蓄滯洪區內，另有13座電塔塔基位于沙井子行洪道內，塔基全部采用鉆孔灌注樁基礎，塔基地面以上高度均為0.5m，四塔基底座，底座為正方形四個頂點。

特高壓線路工程跨越的賈口洼蓄滯洪區為海河流域大清河水系，沙井子行洪道是海河流域大清河系超標準洪水的入海通道，均屬于大清河系的蓄滯洪區。根據國家防汛抗旱總指揮部2008年國汛[2008]11號《關于大清河洪水調度方案的批復》，當大清河北支發生較大洪水，第六堡水位達到8.00m且繼續上漲威脅天津市區安全時，若文安洼尚未分洪運用，在保持河道泄洪能力情況下，運用鍋底閘并根據水情適時扒開鍋底閘西側隔淀堤向賈口洼分洪；當賈口洼八堡站水位超過7.5m時，天津市要全力搶護賈口洼段南運河左堤。當東淀、文安洼、賈口洼已充分運用，東淀第六堡水位仍超過8.00m威脅天津市區安全時，扒開南運河左右堤，利用津浦鐵路25孔橋向團泊洼分洪。團泊洼分洪后，在小王莊附近破馬廠減河左右堤，洪水經北大港水庫南側、子牙新河北堤之間的沙井子行洪道入海。

2 模型計算方法

評價特高壓線路對蓄滯洪區的影響，采用水力數學模型進行計算分析，采用1：10000比例尺地形圖，進行蓄滯洪區地形剖分，構建蓄滯洪區地形數據高程模型。確定模型的內部和外部邊界條件，包括模型內的口門、橋梁、安全區及上游入流、下游出流邊界條件，確定各種內部邊界的模擬方式，采用有限元差分格式構建蓄滯洪區二維不恒定流數值模型。利用數值模型對輸電線路桿塔建設前后100年一遇蓄滯洪區行滯的洪水進行模擬，提出流場分布圖、水位、水深分布圖，分析水位壅高、流速變化情況。

蓄滯洪區中的水流主要表現為二維特征，采用圣維南方程組模擬其運動規律，基本方程為：

式中：H 為水深；Z為水位，Z=Z0+H，Z0為底高程；q為源匯項；M，N分別為x，y方向上的單寬流量，且M=Hu，N=Hv；u，v分別為x，y方向的平均流速；n為糙率；g為重力加速度，如圖1～2所示。

圖1

圖2

按照有限體積法布置二維網格的方式如圖1所示。它取單元網格為控制體，在網格中心處計算水位H，在網格周邊通道的中點處計算流量Q。即在平衡計算時，沿控制體每一邊的法向通量用該邊中點處的通量作代表，乘以邊長即為通量沿該邊的積分。中點的通量可用中心格式（如取相鄰兩格子形心處通量的平均）或逆風格式確定。則將方程（1）改寫成矢量形式，按照有限體積法，將其在控制體內進行積分，對水位Q和流量H按時間交錯計算方式（如圖2），則方程（1）可離散為：

式中：Ai為第i個網格的單元面積；Lik為i號網格的第k號通道的長度；Qik為i號網格的第k號通道的單寬流量。

為了更加準確的模擬蓄滯洪區內復雜的地形，并且減輕計算工作量，模型根據實際地形情況將運動方程進行了簡化處理。將通道概化為地面模型和連續堤或缺口堤通道進行處理，并給所有通道附加特征信息，以相應的水力學公式進行同量計算。

特高壓線路工程洪水評價模型采用1×1km2基本網格劃分，考慮鐵路、公路和水庫的曲線和不規則輪廓將網格劃分為任意形狀，對河道和蓄滯洪區采用剖分模型劃分網格，蓄滯洪區網格結點6594個，網格單元5761個，網格通道12353個。

3 模型計算結果

圖3 洪水淹沒過程（30h）

圖4 洪水淹沒過程（90h）

圖5 洪水淹沒過程（132h）

圖6 洪水淹沒過程（150h）

圖7 洪水淹沒過程（300h）

圖8 洪水淹沒過程（420h）

圖3～9為洪水演進結果，洪水過程開始后約30h之前洪水進入東淀；90h大清河向清北分洪，洪水推進到東淀八堡附近；132h左右根據白洋淀十方院水位啟用王村閘向文安洼分洪，大清河向清南分洪，文安洼灘里分洪閘達到分洪條件，向文安洼分洪；150h左右小關向文安洼分洪，其間賈口洼鍋底口門到達分洪條件，向賈口洼分洪；在洪水通過獨流減河進洪閘和西河閘，通過獨流減河和海河向海區泄洪的同時，洪水向文安洼和賈口洼全面分洪。至300h之前文安洼和賈口洼得到充分運用，第六埠洪水仍較高，達到向團泊洼分洪的條件，扒開經津浦鐵路經25孔橋向團泊洼分洪，約在360h洪水到達馬廠減河附近；420h洪水經大港小王莊扒口進入唐家洼，在720h之前洪水到達沙井子行洪道入海口。

圖9 洪水淹沒過程（720h）

4 結語

賈口洼蓄滯洪區內輸電線路桿塔修建后，由于塔基擠占部分行洪斷面，使得線路沿線產生輕微壅水，發生洪水時最大壅水高度為0.0129m，沙井子行洪道內輸電線路桿塔修建后，發生洪水時最大水位壅高為0.0188m，沿線過水斷面流速基本沒有變化，輸電塔對賈口洼蓄滯洪區、沙井子行洪道行洪基本不產生影響。

[1]童漢毅，趙明登，槐文信，等.洪潮遭遇情況的水動力學計算[J].武漢水利電力大學學報，2000，33（5）：11～15.

[2]李大鳴，陳虹，李世森.河道洪水演進的二維水流數學模型[J].天津大學學報，1998，31（4）：439～446.

[3]洪廣文，楊正己.風浪要素計算方法[J].水利水運科技情報，1978（3）：25～67.

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1004-7344（2016）21-0136-02

2016-7-5