輸電線路工程跨越漕河防洪影響評價

丘海珊，唐肖崗

（1.中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司，河北 石家莊 050033；2.水利部海河水利委員會，天津 300170）

保東500 kV輸變電工程線路起自新建保東500 kV變電站，終止于保滄500 kV變電站，總長度63 km，途經保定市容城、徐水、安新、高陽、河間，全線均為平原區。

輸變電工程沿線經過大清河系漕河。為保證河道行洪安全、保護堤防安全、保持河勢穩定，同時保證在河道行洪時輸電線路工程的安全，需對其進行防洪影響評價。

1 基本情況

輸電線路于安新縣西馬村南跨越漕河，跨越處兩堤間寬約1 000 m，河道兩岸有堤，左、右堤均為土堤，堤高約3 m，左堤堤頂高程9.91 m，右堤堤頂高程9.06 m。漕河跨越處上游約1.5 km有府河匯入。河道兩側靠近河堤處各有一河槽，其中左側河槽為上游漕河河道的主槽，右側河槽為上游府河河道的主槽，中間為灘地，整體呈兩槽一灘。河道灘地上種有莊稼和少量樹木。交叉斷面以上流域面積約891 km2，其中龍門水庫以下區間面積421 km2。

線路共有5個塔位，其中塔位N21—N23位于漕河河道兩堤內灘地上，跨越處兩岸有堤，堤間寬約1 000 m，堤高約3.0 m，跨越處左堤堤頂高程9.91 m，右堤堤頂高程9.06 m；河道順直，河槽位于河道左側。N20塔位于左堤堤外，N24塔位于右堤堤外。漕河工程位置附近情況，如圖1所示。

圖1 漕河工程位置附近平面

2 防洪影響評價計算

2.1 設計洪水計算

根據《中華人民共和國防洪標準》及《110～750 kV架空輸電線路設計規范》，輸電線路桿塔基礎設計標準為50 a一遇，線路工程設計標準為100 a一遇，河道防洪標準為20 a一遇，設計洪水有100、50、20、10 a一遇4個標準。由于漕河與工程交叉斷面以上流域設計洪水由龍門水庫下泄洪水與區間洪水組成，本項研究采用水庫設計、區間相應與區間設計、水庫相應2種組合方案，選較大者作為交叉斷面工程設計的依據。

2.1.1 水庫設計、區間相應組合方案

龍門水庫是一座以防洪、灌溉為主的大（2）型水庫，按照龍門水庫防洪運用方式，對水庫進行調洪計算，得出不同標準的水庫下泄過程。區間相應洪水過程線由交叉斷面天然條件下設計洪水過程線與水庫設計洪水過程線相減得出。

將水庫設計下泄洪水過程線與區間相應洪水過程線疊加即為水庫設計、區間相應組合方案交叉斷面設計洪水。

2.1.2 區間設計、水庫相應組合方案

工程交叉斷面以上區間面積1 151 km2，其中山丘區面積408 km2，河長20.4 km，河道比降2.2‰；平原區面積743 km2。水庫相應過程線由交叉斷面天然條件下設計洪水過程線減去區間設計洪水過程線得出，采用現行的水庫調度運用方式，按設計條件下確定的水位控制原則，對水庫相應洪水過程線進行調洪演算，得出水庫下泄過程，將其與區間設計洪水過程疊加，即為區間設計、水庫相應組合方案的交叉斷面設計洪水。漕河交叉斷面不同組合方案設計洪峰流量成果，詳見表1。

表1 漕河交叉斷面不同組合方案設計洪峰流量成果m3/s

2.2 現狀河道水位與流速推算

為了分析輸電塔基修建后對河道行洪的影響，首先需要分析確定工程河段現狀條件下的洪水位、流勢流態等水力要素，根據線路穿越河道斷面的具體情況，洪水位推算時采用恒定非均勻流方法及均勻流方法。

2.2.1 恒定非均勻流法

一維恒定非均勻流天然河道水面線推算方法主要理論依據是伯努力能量守恒方程式，從下游斷面向上游斷面逐段推算水位，最終得出整個河段的水面線。

2.2.2 明渠均勻流法

設計水位直接采用明渠均勻流法（曼寧公式）進行計算，公式如下：

式中：Q為流量（m3/s）；ω為濕周（m）；R為水力半徑（m）；i為河道坡度；n為糙率。

水面線推算采用本次實測的漕河縱橫斷面資料。本項研究推算選用糙率：主槽n=0.028～0.03，灘地0.055～0.06。

2.3 工程修建后河道水位與流速推算

輸電塔修建以后，為分析工程對河道行洪的影響，需進行輸電塔壅水、沖刷計算。

2.3.1 壅水計算

由于輸電塔壓縮了天然河道行洪斷面，會在輸電塔附近形成壅水，為了分析輸電塔修建與河道行洪的相互影響，需計算輸電塔附近壅水高度和壅水長度。采用《中國工程師手冊》《鐵路工程水文勘測設計規范》《公路工程水文勘測設計規范》中的3種壅水方法計算，經綜合分析后合理選用其中之一。

2.3.2 沖刷計算

本次沖刷計算采用《鐵路工程水文勘測設計規范》中推薦的計算公式，包括非黏性土、黏性土的主槽和灘地的沖刷公式。

3 防洪綜合評價

3.1 建設項目布置分析

N20塔基距離漕河左堤235 m，N24塔基距離漕河右堤162 m，漕河堤防標準為4級，塔基距離堤防長度滿足漕河河道管理范圍規定。線路塔基信息，詳見表2。

表2 線路塔基信息 m

3.2 現狀情況下交叉斷面洪水位

漕河河道治理標準為20 a一遇，現狀條件下堤防不達標。根據《大清河系防洪規劃》，該段漕河規劃采取堤防加固工程，其中左堤超高1.0 m、右堤超高1.5 m。現狀及規劃條件下水位成果，詳見表3。

表3 交叉位置漕河不同標準洪水位成果

3.3 壅水計算

在線路跨越漕河河道灘地內布設3座塔基，壅水按規劃河道進行計算。每座塔基分別由兩縱兩橫4個獨立的基礎圓柱樁組成，N21、N22兩個圓柱樁間距13.83 m，N22、N23兩個圓柱樁間距12.64 m，圓柱樁直徑1.4 m。

由于塔基減小了河道部分行洪斷面，工程建成后將在塔基前形成壅水。河道壅水計算采用前述有關公式計算，包括壅水高度和壅水影響長度。從工程安全角度考慮，取3種方法的大者，同時壅水計算按N21—N23投影到一個橫斷面考慮，按塔基基礎樁之間過水和不過水2種方案計算，按塔基基礎樁之間過水進行評價。塔基修建后壅水高度、長度計算成果，詳見表4。

表4 塔基修建后壅水高度、長度計算成果

3.4 沖刷計算

按照《110～750 kV架空輸電線路設計規范》的規定，輸電塔基礎設計標準為50 a一遇，河道防洪標準為20 a一遇，輸電塔電線弧垂按照與100 a一遇洪水位的距離控制，考慮了河道的一般沖刷和局部沖刷，計算了100、50 a一遇洪水條件下的輸電塔附近沖刷深度，詳見表5。

表5 輸電塔附近沖刷深度計算成果 m

3.5 行洪形勢影響分析

輸電線路跨越漕河附近河道走向基本為東西走向，河道主槽基本固定，兩岸有堤。河道內N21、N22、N23塔基距離主槽較遠，對主槽來回游蕩沒有影響。防洪標準20 a一遇現狀河道洪水位10.13 m，輸電線路修建后的壅水高度為0.028 m，壅水影響范圍至上游184 m。輸電線路修建后，造成了一定的壅水，但是壅水高度不大，因此輸電線路修建后不會改變河道大的河勢。

由于輸電線路僅塔基擠占河道過水斷面面積，對水流未造成大的改變，50、100 a一遇洪水條件下各塔基水流平均流速從工程修建前的0.95、1.24 m/s增加到工程修建后的0.96、1.25 m/s，流速變化較小，因此輸電線路修建對行洪影響不大。河道內的塔基對局部水流略有改變，使塔基附近的流速略加大，在塔基附近產生局部沖刷，不會改變行洪形勢。

3.6 對防汛搶險影響的分析

輸電線跨越漕河左右堤防，左右堤堤頂路作為防汛搶險重要交通道路，根據《110～750 kV架空輸電線路設計規范》規定，輸電線路最低弧垂距離堤防高差為14.0 m。

經分析，輸電線路跨越漕河最低弧垂距離左堤頂高差為30.92 m，大于規定值14 m；跨越規劃右堤處最低弧垂至規劃右堤頂高差為32.48 m，大于規定值14 m。左、右堤附近塔基距離堤防坡腳的最近垂直距離為235、162 m，對堤岸的維護和搶險沒有影響，因此工程的修建對防汛搶險沒有影響。

4 結論

通過對保東500 kV輸變電工程線路跨越漕河開展綜合防洪評價，得出如下結論。

（1）輸電線路跨越漕河在現狀河道內布設輸電塔基3座，位于河道的灘地上，輸電塔距離主槽、兩堤較遠。線路及輸電塔布置基本合理。

（2）輸電塔基擠占河道部分行洪斷面面積，造成河道壅水，在漕河20 a一遇設計洪水條件下塔基前最大壅水高度為0.028 m，壅水高度及影響范圍均較小，且河水流速變化較小，所以輸電塔的修建對河道行洪及河勢影響不大。

（3）輸電線路跨越漕河處弧垂至河道100 a一遇洪水位最小值滿足規范要求，因此對河道行洪影響不大。

（4）輸電線路最低弧垂距離規劃堤防距離大于14 m的規范規定值，不會對防汛搶險產生影響。

（5）由于塔基影響，塔基附近局部水流會產生一些擾動，因此工程設計時應考慮局部水流對輸電塔產生的不利影響。