1000KV 特高壓交流輸變電工程線路工程穿越青甸洼蓄滯洪區模擬計算分析

馬志維

摘要：特高壓的概念。特高壓輸電線路穿過青甸洼蓄滯洪區，屬于非防洪建設項目，需要對其建設前后的影響進行分析。本文建立了青甸洼二維非恒定流模型，對輸電線路建設前后的蓄洪過程及洪水演進過程進行了模擬分析計算。

關鍵詞：特高壓；邊界條件；蓄滯洪區；

1 基本概況

特高壓電力線路在趙莊與小王各莊村之間跨越州河后進入青甸洼，在青甸村南進入青甸洼本洼，至周莊進洪渠進口出本洼，然后沿進洪渠南側至南周莊分洪閘南側跨越泃河出青甸洼蓄滯洪區。蓄滯洪區內線路總長15.65km，布設桿塔30個。

青甸洼蓄滯洪區，為納入國家蓄滯洪區名錄的正式滯洪區。青甸洼分本洼和外圍周邊洼地。本洼面積22km2，滯洪量0.62億m3。全部洼地面積152km2，滯蓄洪量2.56億m3。滯洪區啟用標準為10～20年一遇。

青甸洼主要承擔泃河超標準洪水的分洪任務。泃河三河站20年一遇設計流量為1330m3/s，由引泃入潮下泄830m3/s，其余500m3/s盡量利用引泃入潮及泃河原河道下泄。當不與下游設計洪、瀝水遭遇時，泃河原河道最大下泄量為250m3/s，引泃入潮最大下泄量為1080m3/s；當與下游設計洪、瀝水遭遇時，利用桑梓分洪道向青甸洼固定滯洪區分洪。

2 清甸洼洪水模型建立

（1）模型的范圍、糙率及內部邊界條件

①模擬范圍及地形剖分

模擬范圍為：北至引禿入周引水渠，東至州河右堤，西部及南部至泃河左堤。模擬區總面積322.16km2。模擬區地形均采用2004年實測1：1萬比例尺地形圖，按等間距200m的矩形網格進行地形剖分，模擬區共采集地形點8054個。

②糙率確定

糙率是反映地面阻水程度的參數，本次參照以往模型率定成果按經驗選取。計算單元全部為村莊時，取 0.12；計算單元全部為樹林時，取0.08；計算單元全部為農田時，取0.06～0.07；全部為河道時，取0.035～0.04。當計算單元內有兩種或兩種以上覆蓋物時，按上述取值原則綜合選取。

③內部邊界條件

模擬區內津薊高速公路、青甸洼本洼周邊圍堤作為模擬阻水堤防。津薊高速公路按非潰決堤防考慮，本洼周邊圍堤為土堤，按可潰決堤防。跨越阻水邊界的過水建筑物，如公路橋涵、涵洞等，起到連接邊界上下游水流的作用，按堰流公式計算過水流量。

（2）洪水入流與出流條件

①入流條件

包括泃河分洪洪水和直接匯入青甸洼漳河及其支流洪瀝水。對于泃河分洪洪水，南周莊分洪閘分洪過程按150m3/s控制，其余洪水由桑梓分洪口門分洪入青甸洼。漳河及其支流洪瀝水按漳河、禿尾巴一二支和平原瀝水3部分考慮，均概化為從模擬區北部邊界匯入。

②出流條件

下游邊界條件為模型的出流。青甸洼的退洪口為邵莊閘，當遇下游薊運河洪水遭遇不退水，薊運河洪水消退后，提開邵莊閘退水入州河，而后通過薊運河入海。

3.模擬計算分析

（1）洪水總體滯蓄形勢

按前述模型邊界條件，對100年一遇洪水在青甸洼的滯蓄過程進行了模擬分析。100年一遇洪水泃河向青甸洼分洪總量為1.27億m3，周邊河道產水量0.70億m3，最高滯洪水位5.50m，最大蓄水量1.97億m3。

（2）洪水淹沒歷時

按1962年典型洪水過程分析，青甸洼洪水完全消退時間為60天。

4.塔位壅高、沖刷以及弧垂高度分析

（1）塔基壅水分析

特高壓動力線路在青甸洼內共布設塔基30個，線路總長度63.5km，平均檔距（兩塔之間距離）520m。每個塔共布設塔柱4個，塔柱直徑或邊長在1.8～2.5m之間，在青甸洼范圍內塔柱平均直徑為1.9m。在電力線路垂直水流方向布置的條件下，塔柱對行洪的阻水影響最大，按這一條件分析，其阻水比為0.21%，按橋梁壅水公式分析，塔柱壅水高度不足0.1mm，基本沒有壅水影響。

另外，本次評價又采用等效糙率法，采用二維不恒定流模型對塔基阻水影響進行了模擬計算，經與無塔柱的模擬結果對比分析，塔柱所在網格單元及其附近的最高洪水位和流速基本一致，最高洪水差異也為0.1mm左右，最大流速沒有差異。

（2）沖刷分析

根據電力部門提供的地質資料，青甸洼蓄滯洪區內電力線路沿線表層土0～1.7m為壤土。根據二維不恒定流模型計算的穩定行洪期的最大流速在0.05～0.29m/s之間，最大流速小于相應土質的沖刷流速，電力線路沿線不會發生系統沖刷。但是，由于塔墩對水流有一定擾動，塔墩附近有可能產生局部沖刷現象。采用《1000KV架空輸電線路勘測設計規范》（GB 50741-2012）中的粘性土局部沖刷計算公式計算，流速0.30m/s時，塔柱周邊局部沖刷深度0.3m。一般塔柱承臺頂面埋置深度為1.0m，承臺厚度在1.5～1.0m，可見，一般區域的局部沖刷不會對塔基安全產生影響。

（3）輸電線路弧垂高度分析

輸電線路距堤頂路面距離以及動力線最大弧垂距蓄滯洪區設計洪水位距離是防汛搶險和避險救災評價的依據，為此對本淀周邊堤防堤頂路面距輸電線距離，以及淀區內各檔弧垂距設計洪水位距離進行了統計分析。青甸洼蓄滯洪區輸電線路各檔最大弧垂距100一遇設計洪水位距離。各檔最大弧垂距100一遇設計洪水位距離均大于21m，滿足搶險動力船通航要求。endprint