输电线路工程跨越漕河防洪影响评价

丘海珊，唐肖岗

（1.中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司，河北 石家庄 050033；2.水利部海河水利委员会，天津 300170）

保东500 kV输变电工程线路起自新建保东500 kV变电站，终止于保沧500 kV变电站，总长度63 km，途经保定市容城、徐水、安新、高阳、河间，全线均为平原区。

输变电工程沿线经过大清河系漕河。为保证河道行洪安全、保护堤防安全、保持河势稳定，同时保证在河道行洪时输电线路工程的安全，需对其进行防洪影响评价。

1 基本情况

输电线路于安新县西马村南跨越漕河，跨越处两堤间宽约1 000 m，河道两岸有堤，左、右堤均为土堤，堤高约3 m，左堤堤顶高程9.91 m，右堤堤顶高程9.06 m。漕河跨越处上游约1.5 km有府河汇入。河道两侧靠近河堤处各有一河槽，其中左侧河槽为上游漕河河道的主槽，右侧河槽为上游府河河道的主槽，中间为滩地，整体呈两槽一滩。河道滩地上种有庄稼和少量树木。交叉断面以上流域面积约891 km2，其中龙门水库以下区间面积421 km2。

线路共有5个塔位，其中塔位N21—N23位于漕河河道两堤内滩地上，跨越处两岸有堤，堤间宽约1 000 m，堤高约3.0 m，跨越处左堤堤顶高程9.91 m，右堤堤顶高程9.06 m；河道顺直，河槽位于河道左侧。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况，如图1所示。

图1 漕河工程位置附近平面

2 防洪影响评价计算

2.1 设计洪水计算

根据《中华人民共和国防洪标准》及《110～750 kV架空输电线路设计规范》，输电线路杆塔基础设计标准为50 a一遇，线路工程设计标准为100 a一遇，河道防洪标准为20 a一遇，设计洪水有100、50、20、10 a一遇4个标准。由于漕河与工程交叉断面以上流域设计洪水由龙门水库下泄洪水与区间洪水组成，本项研究采用水库设计、区间相应与区间设计、水库相应2种组合方案，选较大者作为交叉断面工程设计的依据。

2.1.1 水库设计、区间相应组合方案

龙门水库是一座以防洪、灌溉为主的大（2）型水库，按照龙门水库防洪运用方式，对水库进行调洪计算，得出不同标准的水库下泄过程。区间相应洪水过程线由交叉断面天然条件下设计洪水过程线与水库设计洪水过程线相减得出。

将水库设计下泄洪水过程线与区间相应洪水过程线叠加即为水库设计、区间相应组合方案交叉断面设计洪水。

2.1.2 区间设计、水库相应组合方案

工程交叉断面以上区间面积1 151 km2，其中山丘区面积408 km2，河长20.4 km，河道比降2.2‰；平原区面积743 km2。水库相应过程线由交叉断面天然条件下设计洪水过程线减去区间设计洪水过程线得出，采用现行的水库调度运用方式，按设计条件下确定的水位控制原则，对水库相应洪水过程线进行调洪演算，得出水库下泄过程，将其与区间设计洪水过程叠加，即为区间设计、水库相应组合方案的交叉断面设计洪水。漕河交叉断面不同组合方案设计洪峰流量成果，详见表1。

表1 漕河交叉断面不同组合方案设计洪峰流量成果m3/s

2.2 现状河道水位与流速推算

为了分析输电塔基修建后对河道行洪的影响，首先需要分析确定工程河段现状条件下的洪水位、流势流态等水力要素，根据线路穿越河道断面的具体情况，洪水位推算时采用恒定非均匀流方法及均匀流方法。

2.2.1 恒定非均匀流法

一维恒定非均匀流天然河道水面线推算方法主要理论依据是伯努力能量守恒方程式，从下游断面向上游断面逐段推算水位，最终得出整个河段的水面线。

2.2.2 明渠均匀流法

设计水位直接采用明渠均匀流法（曼宁公式）进行计算，公式如下：

式中：Q为流量（m3/s）；ω为湿周（m）；R为水力半径（m）；i为河道坡度；n为糙率。

水面线推算采用本次实测的漕河纵横断面资料。本项研究推算选用糙率：主槽n=0.028～0.03，滩地0.055～0.06。

2.3 工程修建后河道水位与流速推算

输电塔修建以后，为分析工程对河道行洪的影响，需进行输电塔壅水、冲刷计算。

2.3.1 壅水计算

由于输电塔压缩了天然河道行洪断面，会在输电塔附近形成壅水，为了分析输电塔修建与河道行洪的相互影响，需计算输电塔附近壅水高度和壅水长度。采用《中国工程师手册》《铁路工程水文勘测设计规范》《公路工程水文勘测设计规范》中的3种壅水方法计算，经综合分析后合理选用其中之一。

2.3.2 冲刷计算

本次冲刷计算采用《铁路工程水文勘测设计规范》中推荐的计算公式，包括非黏性土、黏性土的主槽和滩地的冲刷公式。

3 防洪综合评价

3.1 建设项目布置分析

N20塔基距离漕河左堤235 m，N24塔基距离漕河右堤162 m，漕河堤防标准为4级，塔基距离堤防长度满足漕河河道管理范围规定。线路塔基信息，详见表2。

表2 线路塔基信息 m

3.2 现状情况下交叉断面洪水位

漕河河道治理标准为20 a一遇，现状条件下堤防不达标。根据《大清河系防洪规划》，该段漕河规划采取堤防加固工程，其中左堤超高1.0 m、右堤超高1.5 m。现状及规划条件下水位成果，详见表3。

表3 交叉位置漕河不同标准洪水位成果

3.3 壅水计算

在线路跨越漕河河道滩地内布设3座塔基，壅水按规划河道进行计算。每座塔基分别由两纵两横4个独立的基础圆柱桩组成，N21、N22两个圆柱桩间距13.83 m，N22、N23两个圆柱桩间距12.64 m，圆柱桩直径1.4 m。

由于塔基减小了河道部分行洪断面，工程建成后将在塔基前形成壅水。河道壅水计算采用前述有关公式计算，包括壅水高度和壅水影响长度。从工程安全角度考虑，取3种方法的大者，同时壅水计算按N21—N23投影到一个横断面考虑，按塔基基础桩之间过水和不过水2种方案计算，按塔基基础桩之间过水进行评价。塔基修建后壅水高度、长度计算成果，详见表4。

表4 塔基修建后壅水高度、长度计算成果

3.4 冲刷计算

按照《110～750 kV架空输电线路设计规范》的规定，输电塔基础设计标准为50 a一遇，河道防洪标准为20 a一遇，输电塔电线弧垂按照与100 a一遇洪水位的距离控制，考虑了河道的一般冲刷和局部冲刷，计算了100、50 a一遇洪水条件下的输电塔附近冲刷深度，详见表5。

表5 输电塔附近冲刷深度计算成果 m

3.5 行洪形势影响分析

输电线路跨越漕河附近河道走向基本为东西走向，河道主槽基本固定，两岸有堤。河道内N21、N22、N23塔基距离主槽较远，对主槽来回游荡没有影响。防洪标准20 a一遇现状河道洪水位10.13 m，输电线路修建后的壅水高度为0.028 m，壅水影响范围至上游184 m。输电线路修建后，造成了一定的壅水，但是壅水高度不大，因此输电线路修建后不会改变河道大的河势。

由于输电线路仅塔基挤占河道过水断面面积，对水流未造成大的改变，50、100 a一遇洪水条件下各塔基水流平均流速从工程修建前的0.95、1.24 m/s增加到工程修建后的0.96、1.25 m/s，流速变化较小，因此输电线路修建对行洪影响不大。河道内的塔基对局部水流略有改变，使塔基附近的流速略加大，在塔基附近产生局部冲刷，不会改变行洪形势。

3.6 对防汛抢险影响的分析

输电线跨越漕河左右堤防，左右堤堤顶路作为防汛抢险重要交通道路，根据《110～750 kV架空输电线路设计规范》规定，输电线路最低弧垂距离堤防高差为14.0 m。

经分析，输电线路跨越漕河最低弧垂距离左堤顶高差为30.92 m，大于规定值14 m；跨越规划右堤处最低弧垂至规划右堤顶高差为32.48 m，大于规定值14 m。左、右堤附近塔基距离堤防坡脚的最近垂直距离为235、162 m，对堤岸的维护和抢险没有影响，因此工程的修建对防汛抢险没有影响。

4 结论

通过对保东500 kV输变电工程线路跨越漕河开展综合防洪评价，得出如下结论。

（1）输电线路跨越漕河在现状河道内布设输电塔基3座，位于河道的滩地上，输电塔距离主槽、两堤较远。线路及输电塔布置基本合理。

（2）输电塔基挤占河道部分行洪断面面积，造成河道壅水，在漕河20 a一遇设计洪水条件下塔基前最大壅水高度为0.028 m，壅水高度及影响范围均较小，且河水流速变化较小，所以输电塔的修建对河道行洪及河势影响不大。

（3）输电线路跨越漕河处弧垂至河道100 a一遇洪水位最小值满足规范要求，因此对河道行洪影响不大。

（4）输电线路最低弧垂距离规划堤防距离大于14 m的规范规定值，不会对防汛抢险产生影响。

（5）由于塔基影响，塔基附近局部水流会产生一些扰动，因此工程设计时应考虑局部水流对输电塔产生的不利影响。