外電入滬過江隧道工程設計方案及風險論證

李峰?顧魏?黃勇?吳潔

摘? 要：全球氣候變化是 21 世紀人類面臨的重大挑戰。國家能源局發布《2021 年能源工作指導意見》中明確提出要加快多項特高壓工程，提升新能源輸送能力。在送端，完善西北、東北主網架結構，支撐跨區直流安全高效運行。本文就特高壓工程中的外電入滬項目工程進行方案設計，對過江線位進行分析選擇，明確項目工程的建設地點；對工程的平縱斷面以及隧道斷面進行設計；對本方案存在的自然條件、交通條件風險等進行了評估。

1 背 景

上海電網是華東電網的重要組成部分，處于華東電網的受端位置，是華東地區乃至全國密度最高的負荷中心。在“2030 年前碳達峰、2060 年前碳中和”目標下，全社會再電氣化將引領電力需求剛性增長。綜合考慮上海市經濟增長、結構調整、終端電氣化率不斷提升等因素，預計到 2030 年、2035 年，即使考慮本地大力推進風電、光伏新能源的發展，市內電力資源也非常有限，難以提供上海經濟社會高速發展的能源支撐，上海市電力電量的需求在夏/冬高峰電力缺口量也是非常大的。因此，爭取新增入滬直流為保障上海中長期供需平衡的必要條件，也是上海能源低碳安全轉型并實現雙碳目標的最佳途徑，目前，國家“十四五”電力規劃中已明確將外電入滬納入“十四五”期間重點研究論證項目。

據國家發改基礎〔2022〕195 號文要求，以北方沙漠、戈壁、荒漠地區為重點，推進大型風電光伏基地布局。前期綜合市外新增來電規模需求及交流通道受電能力分析研判，外電入滬工程規模暫按±800 kV，輸送容量800 萬kW考慮。目前，外電入滬方案送端電源選址針對巴丹吉林沙漠酒泉西部、庫布奇沙漠鄂爾多斯南部、騰格里沙漠東南部3個方案進行了研究，3個方案均須從江蘇北部進入上海。輸電線路路徑基本擬定從盱眙縣淮河段南側入江蘇，經揚州、泰州、鹽城、南通入滬。入滬直流爭取直接落點上海，受端換流站落點在上海北部主網架的崇明地區，配套建設 500 kV 交流線路，從長江南支跨江接入上海市區主網架，在現有的徐行和楊行站之間新建 500 kV 變電站。

本工程為 500 kV 交流線路從上海崇明區跨越長江南支接入上海寶山瀏河口處的過江通道隧道工程。通道擬以隧道形式穿越長江，路線研究起點位于崇明島城橋鎮張網港附近，穿越長江南支后，至上海寶山與江蘇省界線瀏河口南側寶鋼水庫附近，江面寬度約為 15 km，工程總長度約為 16.4 km。

2 工程過江線位方案

本工程是以上海崇明為直流落點的規劃外電入滬特高壓通道，線位研究重點是特高壓通道穿越長江南支方案。長江南支江面寬闊，水文、河勢、航道條件復雜，根據《長江干線過江通道布局規劃（2020-2035 年）》，南京以下新開工過江通道原則上采用隧道形式過江，結合前期電纜過江方式比選，確定本項目以單建電纜隧道形式穿越長江南支。根據市內高壓走廊的總體規劃布局，項目工可對3個線位進行了重點研究：白茆沙線位、七丫口線位、瀏河口線位，最終推薦瀏河口線位，如圖1所示。

擬建工程北起上海崇明區城橋鎮、南至上海寶山區羅涇鎮，穿越長江口南支河段，過江距離約15 km，如圖2所示。

3 工程建設方案

3.1 工程平面布置

線路自崇明城橋鎮張網港東側過江，沿寶鋼水庫西側走行，至寶山羅涇鎮新陸村登陸，工程全長約16.4? km。工程平面布置如圖3所示。

綜合考慮長江南支兩岸區域規劃、工程實施可行性及便捷性、對周圍環境、生態影響等因素，本工程推薦線路方案如下：工程起點位于崇明城橋鎮張網港東側、現狀張網港東路以北侯南村，設置崇明工作井。隧道出工作井后向西南穿越和發混凝土廠貨運碼頭進入長江。江中分別下穿長江南北主江堤、新橋水道、下扁擔沙沙體、寶山北錨地、寶山北航道（含深水航道延伸段）、寶山南錨地和寶山南航道后，在寶鋼水庫西南側登陸，終于蕰川公路以北、規劃南潮塘與楊家溝交匯處南側，設置寶山工作井。

3.2 工程縱斷面設計

線路出崇明工作井后，以-2.71%的下坡從長江大堤下穿越后進入長江。在長江中分別以+0.5%、-0.56%和+0.86%的坡度，從新橋水道、下扁擔沙沙體、寶山南、北錨地、寶山南、北航道（含深水航道延伸段）下穿越至寶山側長江大堤后，以+1.22%的坡度進入寶山工作井。隧道結構頂與歷史最大沖刷標高之間距離控制在1D（D為盾構直徑），預測沖刷最深點標高為-40.3 m，設計隧道結構底標高約為-68 m。線路共設置4個豎曲線，最大縱坡2.71%，最小縱坡0.5%。終端面設計如圖4所示。

3.3 隧道斷面型式

根據電纜工程規模及敷設要求，隧道斷面規模采用內徑11.4 m、內徑12.5 m的圓形隧道。根據過江電纜布置空間要求、電纜敷設工藝要求、通風散熱措施、運營維護要求、隧道附屬設施設備及管線布局要求等，本電力專用隧道采用內徑為11.4 m的圓形隧道，空間內可布置8回500 kV電纜。圓形隧道內分上、下層布置，上層左右兩側分別布置2回500 kV電纜，中間為檢修車輛運維通道；下層左右兩側分別布置2回路，中間為人行檢修通道。上、下層之間采用樓梯連通。此外，隧道內還布置有維持隧道正常使用的機電設備，包括：照明燈具、火災探測器、智能巡檢機器人、各種設備箱等（包括消防設備箱、電話箱、照明配電箱）。

為避免一處節頭出現問題影響其他電纜回路，將電纜分上下兩層布置，且左、右支架也拉開達到安全距離。除了電纜及電纜附件的防火措施外，隧道縱向每間隔400 m設置防火、防煙隔斷，并在400 m中間點設置防火封堵。并且為確保人員安全，上下層之間每間隔200 m設置封閉樓梯間。隧道橫斷如圖5所示。

4 風險評估

4.1 自然條件風險評價

（1）風、浪的評價

大風是造成船舶浸水、傾覆、沉沒等海難事故的突出原因。其對船舶通航安全的影響除了與風力的大小有關外，還與風的作用時間、船舶所在水域的圍蔽程度、以及船舶的抗風能力等因素有關。當風力達到6級以上時，就會增加船舶操縱的復雜性和難度，從而影響船舶的航行安全；而且在風力相同的條件下，風的作用時間越長、船舶所在水域的圍蔽程度越差、船舶的抗風能力越弱，則風對船舶通航安全的影響越大。

本工程區常風向為NE、ENE，最大風速達到4.2 m/s，多為NW、NNW 向（2005-2018 年）。長江口冬季盛行風向偏北向、夏季盛行風向偏南向，季節性變化明顯。平均風速以春季 3-4 月為最大，冬季1-2月和盛夏次之，秋季9-10月份最小。在波浪方面，本工程附近水域的常浪向為ESE向，其頻率為21.68%，強浪向為N-NNW 向，由于距離外海較遠，波浪不大。綜上分析，本項目附近風、浪對通航安全的影響為“較低風險”。

（2）流的評價

一般來說，流對船舶交通的影響主要體現在流對船舶運動和操縱性能的影響上。對于某一特定水域，流速越大、流與船舶計劃航線的夾角越大，船舶的航行就越困難，發生交通事故的可能性也就越大。根據2022年監測資料，白茆沙斷面漲、落潮流速極值分別為1.73 m/s、2.05 m/s；線位斷面線位北漲、落潮流速極值分別為2.11 m/s、1.89 m/s；線位斷面線位南漲、落潮流速極值分別為1.64 m/s、2.12 m/s；新橋港北斷面漲、落潮流速極值分別為1.51 m/s、1.81 m/s；新橋港南斷面漲、落潮流速極值分別為1.92 m/s、2.19 m/s。場區附近的潮流流速對航道內正常通航的船舶安全影響不大。綜上分析，本項目附近潮流對通航安全的影響為“較低風險”。

（3）能見度評價

在氣象原因引起的海難中，由于霧引起的事故占31.4%，是臺風事故的2倍。特別是在港口及其附近水域，船舶由于無法直接觀察船舶周圍的情況，定位、避讓和船舶機動受到限制，航行變得更加困難和危險。在世界許多港口的港章中，大多有當能見度達到一定程度時，禁止船舶進出港口或禁止船舶靠離碼頭的規定。工程區域能見度≤? 1 km的霧日年平均天數為42天，持續時間平均為3.2 h；能見度≤500 m的大霧日年平均天數為18天，持續時間平均為2.5 h?？紤]到對我國17個主要港口年平均能見度不良日數的統計，其平均能見度不良天數為34天，最低為14天，最高為73天；其中年均能見度不良天數在30天以下者為9 處，30 ～ 40天者為 3 處，40 ～ 50天者為3處，50天以上者為2處。因此，本工程水域能見度對通航安全的影響為“較低風險”。

4.2 交通條件風險評價

（1）航道評價

航道對船舶通航安全的影響與航道通航寬度、彎曲狀況以及航道水深因素有關。根據國內外有關研究結論，航道通航寬度對船舶通航安全的影響可從航道最窄處的通航寬度與對應通過的最大船長的比值來加以評價；航道彎曲狀況對通航安全的影響可以從航道最大彎曲角度來加以分析。工程區附近航路水深條件好，航路寬度能滿足船舶進出需求，而且航路轉向較少。因此航道安全性的影響評價為“較低風險”。

（2）交通流與通航密度評價

交通流與通航密度指標直接反映了工程水域船舶交通匯聚態勢與匯聚程度。經船舶AIS航跡統計分析可知，在本工程線位附近的通航船舶非常多，雖然本工程以隧道形成穿越通航水域，但考慮到本工程建設期的地質勘察等工作需占用航道，因而將本項目附近交通流與交通密度對通航安全的影響評價為“較高風險”。

（3）助航設施評價

助航設施通過燈光、音響或無線電信號等，供船舶確定船舶方位、航向，并避離危險物，以沿航道或預定航線安全航行。工程附近水域助航設施布置較為完善。因此，本項目水域助航設施總體評價為“低風險”。

（4）礙航物風險評價

礙航物，就是指水中一切對船舶安全航行構成威脅的物體，包括自然物和人工物體。本工程及其附近水域無礁石沉船等水下礙航物。因此，本項目礙航物對通航安全的影響為“低風險”。

4.3 安全監管風險評價

海事主管機關和服務部門負責轄區海上安全、救助及防污染等各項管理工作，是影響船舶進出港、靠離泊及港內作業安全的重要管理部門。項目水域隸屬于上海海事局所屬寶山海事局和崇明海事局轄區。目前上海海事局在工程水域已建立了長效的監管機制，并配備了有效的監管和通訊設施，其建設的VTS雷達設備等通訊信號均能夠較好的覆蓋本工程水域。因此，本項目場區附近的安全監管風險“低風險”。

5 結 論

5.1 主要論證結論

（1）擬建工程建設不會對工程河段的氣象、水文環境產生影響。

（2）擬建工程以隧道形式穿越通航水域，且埋深滿足航道發展需求，對航道布置、現行航路設置及船舶通航沒有影響。

（3）擬建工程以隧道方式穿越長江口南支河段，不會對船舶交通流和交通秩序產生影響。但在工程建設期，水上勘探等作業將會對船舶交通流和交通秩序產生不利影響。水上作業前，應制定好作業計劃、協調好交通組織、做好安全警戒等保障措施。建設期交通流和交通秩序影響是暫時的，水上作業完成后即可恢復正常。

（4）擬建工程建設不會對工程河段船舶航行操縱產生影響。

（5）擬建工程建設不會對寶山側碼頭產生影響，但崇明側穿越皇恩混凝土公司碼頭，緊鄰華潤大東船塢公司碼頭，對碼頭建設將產生不利影響。

（6）擬建工程線位穿越寶山北錨地應急專用錨區，與《電力設施保護條例》（國務院令第239號）要求存在矛盾。

（7）擬建工程建設不會對附近取水口產生影響。

（8）擬建工程線位穿越扁擔沙整治工程壩底，對后續扁擔沙整治工程實施將產生影響。

5.2 綜合評估結論

擬建工程位于長江口南支河段，工程水域寬闊，河勢近期總體沖刷、局部灘槽調整。擬建工程以隧道形式穿越現有航道，工程建設對工程河段氣象與水文環境、現有航道布置與航路設置沒有影響；工程建設對船舶航行操縱、航道通過能力、交通秩序影響較小。在認真落實有關專題提出的安全保障措施和采取相關建議的基礎上，擬建工程在施工期和營運期的安全風險可得到有效緩解；在各方的共同努力下，工程建設對通航環境和通航安全的影響能夠得到有效控制。

作者簡介：

李峰，本科，工程師，從事電力空間規劃工作，13681643580