分蓄洪區架空送電線路工程水文分析方法

王守峰

（山東電力工程咨詢院有限公司 山東濟南 250000）

分蓄洪區架空送電線路工程水文分析方法

王守峰

（山東電力工程咨詢院有限公司 山東濟南 250000）

當架空送電線路工程位于分蓄洪區時，需要對分蓄洪進行深入分析，以確定其對于架空送電線路的安全影響。同時，需要分析架空送電線路工程對于分蓄洪區調度應用產生的具體影響。本文以某工程為例，對分蓄洪區架空送電線路水文分析內容與方法進行闡述，供相關人士參考。

架空送電線路；分蓄洪區；水文分析

1 引言

在江河流域中，會因為河流的安全泄量不足導致河流兩岸劃分出相應的分蓄洪區。我國社會經濟的快速發展對于電力的需求日益增長，為此，需要擴大電網建設規模。當越來越多的電力線路必需經過分蓄洪區時，為了保證防汛調度的安全進行以及電力系統功能的穩定發揮，需要由相關人員趕赴現場進行勘察，在勘測設計階段分析二者之間的具體關系，從而保證線路制定的合理性。

2 分蓄洪區架空送電線路工程水文分析方法

2.1 選擇受分洪水流影響最小的路徑

若架空送電線路工程需要經過分蓄洪區時，需要弱化分蓄洪區對于架空送電線路工程的安全影響，為此，線路路徑也就是塔位需要遠離分洪口門，其設置位置最好處于分洪口門的上游，這樣就可以直接避免其會受到分紅水流的沖刷和潛蝕。但是在某些情形下，由于線路路徑的選擇是取決于線路大跨越位置的，原則層面就很難滿足要求。通過水文調查以及分析計算，在保證線路防洪安全滿足相關標準的情況下，選出最佳的路徑方案。分蓄洪區內最佳的線路路徑主要指的是在分蓄洪區內路線長度最小且受到水流沖刷負面影響最小的方案。該方案中，需要盡量減小工程防護工程量。

2.2 分蓄洪水位、通航水位與通航凈空高度

分蓄洪水位決定線路桿塔高度，因此它是線路設計中非常重要的基礎數據。一般的分蓄洪區都制定了分蓄洪調度規程，規定了分蓄洪水位，不必另行分析計算。一般情況下，分蓄洪區的最高通航水位就是分蓄洪區的分蓄洪水位。由于分蓄洪的頻率可能是20年、50年、100年等，因此分蓄洪區內最高通航水位采用的頻率與分蓄洪水位頻率一致，《內河通航標準》（GB50139-2014）中規定的最高通航水位采用的頻率標準不適用于分蓄洪區。

通航凈空高度會影響線路路桿塔的高度，在分蓄洪區處于運行狀態時，需要對搶險設備在高壓線路下運行的安全性。搶險船只的型號、數量、配套工具的尺寸等都是確定通航凈空高度的主要依據。根據這些因素，可以按照相關標準進行合理選擇。與此同時，在確定通航凈空高度時也需要征得相關部門的意見。一般情況下，分蓄洪區通航凈空高度不應低于6m。

2.3 塔位處的流速、局部沖刷計算

分蓄洪對于線路塔位安全性的影響主要體現在：因為分洪水流造成塔位部分區域的損壞，也就是所謂的局部沖刷。因為分蓄洪區的面積較大，水流會從分蓄洪口飛流迅速向下散播開來，所以在計算塔位附近的流速使用一維水流分析計算方法已經不適用了。當前使用較多的是二維非恒定流方法對塔位處的流速進行計算。在得知塔位處的流速之后，可以依據局部沖刷計算公式計算出具體的沖刷深度。結構設計專業可以在此基礎上根據沖刷深度進行結構設計，并確定是否需要對塔基進行專門的防沖刷設計。

3 以某500kV送電線路工程立于分蓄洪區為例闡述水文分析方法

3.1 洪湖分蓄洪區基本情況

該輸電線路工程單回路全長為166km，Ⅰ回、Ⅱ回線路基本平行。線路某段需跨越長江，跨越斷面是位于流域的分洪區東分塊套口進洪閘下游3km處，位于分蓄洪區的線路路徑長度為34km。該工程分蓄洪區是所處流域下游整體防洪的重點位置，也是處理地區超額洪水保證工程設施穩定運行的重要設施。分蓄洪區東分塊蓄洪容積為64億m3，分蓄洪水位32.50m，東分塊方案建設主要包括以下內容：新建堤壩24.52km，新建套口進洪閘（進洪流量10000m3/s）、退洪閘、節制閘等3座大型涵閘，以及圍堤上13座小型涵閘，新建安全區8處。分蓄洪區分洪結束后，需及時排除分洪區內的洪水，在堤段扒口泄洪，如果按平均流量10000m3/s計算，約需20d泄完。

根據對上述情況的了解，當該流域分蓄洪區應用之后，輸電線路工程就會受到分洪水流的影響，如水位、流速以及局部沖刷，防汛調度的難度也會加大。為此，防汛調度部門明確建設要求為不能對分蓄洪的洪水調度和人員財產轉移造成影響。所以，該工程水文分析工作目的就是選出受到分洪水水流影響最小的線路路徑，并且制定分蓄洪水位以及搶下船只要求的通航凈空高度，并估算線路沿線各塔位的流速和局部沖刷等。

3.2 分蓄洪水位、通航水位與通航凈空高度

根據對分蓄洪區基本情況的概述，得知分蓄洪水位為32.50m，也就是最高的通航水位。要想確定通航凈空高度時，需要先了解在分蓄洪之后相關設備的具體型號和尺寸，再按照通航標準確定通航凈空高度，該分蓄洪區的凈空高度為4.5m。然后將該數據上報給相關部門，將凈空高度調整為6.0m。

3.3 塔位處的流速

為了能夠深入分析該輸電線路塔基的局部沖刷深度，工作人員建立了相應的工程段水流分蓄洪區的二維水流數學模型，需要先計算出線路沿線分洪之后水流的變化，再依據水流變化過程計算出輸電線路塔基的局部沖刷深度。

3.3.1 數學模型及計算方法

借助二維非恒定流基本方程，計算采用有限體積法。

3.3.2 模型計算結果

在以上提及的計算方法基礎上，得到了在分洪之后輸電線路沿線水流流速以及水深的具體變化情況。經過計算，得出：當流域東分塊分蓄洪區蓄水32.3h之后，水位為31.75m，已經接近蓄滿狀態；和分洪口距離較遠的區域，其流速也較小。具體計算結果如圖1～2所示。

3.4 塔基局部沖刷計算

圖1 各塔位處水流流速變化過程圖

圖2 各塔位處水深變化過程圖

會對塔基局部造成影響的因素分別為塔基結構、塔基土質以及水流條件。首先，塔基結構，由于結構不同，當水流經過塔機時，其流態也會發生變化，所以水流對塔基周邊的局部沖刷情況也就有所差異。塔基局部沖刷計算公式中會涉及墩性系數以及塔基計算寬度，可以通過這兩個數據反饋出其初步的沖刷情況。塔基所處位置的土質構成也會對塔基沖刷深度造成影響，該影響可以通過土體的液性指數以及孔隙比進行反饋。對于特定的土質構成，流速以及水深的不同也會對塔基的局部沖刷深度造成影響。在本文提及的水域中，其分塊分洪流量為10000m3/s，借助二維水流模型計算，可以分析出高壓線路上各點水利要素發生的變化，從而計算出在不同流速以及水深條件下鐵塔局部的沖刷深度。

4 結束語

綜上所述，分蓄洪區架空送電線路工程水文分析方法的應用對于送電線路工程建設具有促進意義。但是在應用該方法過程中，需要結合工程的實際情況，引用準確數據，保證計算結果的有效性。需要注意的是，在采用水文分析方法時，需要注意地區之間的差異，避免采用經驗公式的地區局限性。為此，可以對公式進行簡化，使得分析工作質量大幅度提高。

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TV12

A

1004-7344（2016）07-0055-02

2016-1-15

王守峰（1987-），男，助理工程師，大專，主要從事電力水文氣象勘察工作。