武漢城市天然氣漢江管道穿越工程安全影響分析

楊　柳　　簡秋敏　　楊　彬　　夏　薇

(長江水利委員會水文局 長江中游水文水資源勘測局,湖北 武漢　430010)

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武漢城市天然氣漢江管道穿越工程安全影響分析

楊柳簡秋敏楊彬夏薇

(長江水利委員會水文局 長江中游水文水資源勘測局,湖北 武漢430010)

摘要：根據研究區域實測河道資料，對武漢城市天然氣漢江管道穿越工程建成前后，研究區域河床演變情況進行了分析。結果表明，近期河床的沖淤變化對天然氣管道安全影響不太明顯，工程建成至今穿越管線最小埋深變幅僅約3 m，總體較為穩定。今后一段時期內應繼續定期監測河床變化情況，必要時可采取相應防范措施。

關鍵詞：區域河道；實測資料；天然氣；管道；穿越工程；安全；漢江

1　概　述

武漢市城市天然氣供氣工程是武漢市重點項目之一，工程已于2003年6月完工。武漢天然氣管道漢江穿越工程主要從粉質粘土、粉砂、粉細砂層穿過。在河道深泓部位，管道在粉細砂層中穿越，這種土層抗沖能力較弱，倘若河床發生較大沖刷，將直接影響到天然氣管道的安全。因此，全面了解穿越斷面的沖刷情況及其變化趨勢對于正確評估天然氣管道的安全狀況，以及研究應急方案都是十分必要的。

本文基于該區域漢江(1978～2013年)共9個測次地形資料，對武漢天然氣管道漢江穿越工程的安全狀況進行分析。

2　河道基本狀況

管道穿越工程位于漢江河口段，全長33 km。由一系列彎道和介乎其間的過渡段所組成，河道總的趨勢是上段微彎，中間彎曲，下段順直。工程河段屬于平原湖區河流，河床基本穩定，兩岸均有堤防工程，河床平均比降為0.7‰。河勢見圖1。

穿越點位于武漢市東西湖區與漢陽區，在長豐橋和黃金口之間，北臨解放大道，東面距長豐橋約600 m，兩岸堤防間距約575 m，堤頂高程約30.1 m。

圖1　武漢天然氣管道漢江穿越河段河勢示意

天然氣管道穿越場區位于淮陽山字形構造南湖西翼，主要受控于燕山期構造運動，表現為一系列走向近東西至北西的線性褶皺。該區斷裂裂隙不發育，基巖為志留系泥巖，巖層微傾，傾角呈水平20°，該區現代構造運動呈緩慢下降的性質，新構造運動，升降幅度不大，是一個相對穩定的地套。穿越場區地層自上而下為：沖填土和人工填土(Q4a1、Qm1)、第四系全新統沖積粘性土、砂性土及礫卵石(Q4a1)、志留系泥巖(S)。

從地形和地勢來看，天然氣漢江穿越斷面方位由北向南，左邊河床較高，緩慢傾斜；河床質覆蓋層以砂性土為主，下伏泥巖，埋深較大。右岸稍陡，坡度約22°，岸坡有漿砌石護坡，坡腳有拋石壓腳。左岸平緩，寬廣，堤防為漿砌石護坡。兩岸均為開闊的沖洪積一級階地，覆蓋層以粘性土和粉細砂土為主。

3　工程建設前后河床演變分析

3.1近幾十年來河床演變

根據歷年來漢江穿越工程防洪評價報告分析成果，穿越管道所在河段位于黃金口和舵落口之間，為順直河段，其岸線變化較小。河段內水流受堤防控制和岸線約束，除白鴿咀、黃金口灘段擺幅較大，其余河段主流擺動幅度已逐年減小，深泓比較穩定。工程穿越處主流擺動幅度小于上游的黃金口斷面和下游的長豐橋斷面擺幅值，深槽和淺灘所在的位置相對穩定，歷年河床較為穩定。

根據歷年實測地形資料，提取歷年穿越處斷面數據，套繪成圖，如圖2所示。根據斷面數據，計算斷面在平灘水位級的斷面要素，見表1。

圖2　武漢天然氣管道漢江穿越斷面歷年變化(1978年4月～2014年11月)

由表1和圖2綜合分析比較可見，穿越處斷面總體沖淤交替。1978年4月～2010年8月，斷面總體呈淤積狀態，淤積主要集中在河槽左側，最大淤積幅度達6 m，斷面平灘水位下過水面積減小24%，平均河底高程抬升近3 m；2010年8月～2011年11月斷面總體呈沖刷狀態，沖刷基本發生在河槽左側，最大沖刷幅度達7.6 m，斷面右側較為穩定；2011年11月～2012年11月斷面有所淤積，淤積部位主要集中在斷面左側局部河槽，最大淤積幅度約2.6 m，斷面最深點高程變化不大；2012年11月～2013年12月，穿越斷面略有沖刷，而最深點高程有所抬升，總體沖淤幅度較小，斷面形態較為穩定。2013年12月～2014年11月，斷面沖淤變化幅度不大，斷面面積有所增加，最深點高程略有下降，總體變化相對穩定。

表1　漢江穿越斷面歷年斷面要素統計

注：平灘水位為24.00 m。

總體來看，穿越斷面變化主要發生在河槽左側，河槽右側沖淤變化相對較小，歷年河床最深點高程變幅有限，近年(2011～2014年)斷面形態基本穩定。

3.2工程前后(2002～2014年)穿越斷面變化

鑒于穿越工程于2003年6月竣工，采用2002，2005，2010，2011，2012，2013年及2014年等10個測次水下實測資料，套繪工程前后10個測次穿越斷面以及工程竣工后穿越管線斷面圖，由此可得出歷年穿越斷面的沖淤變化以及與穿越管線之間的關系，工程前后斷面最深點高程至管線的距離(管道最小埋深)見表2。

分析得出，2002～2013年期間穿越斷面有沖有淤，沖淤主要集中在河槽左側部位，河槽右側沖淤變幅相對較小，斷面總體略有沖刷，而各年斷面最深點位置較為穩定，最深點高程變化不大(3.7～5.5 m)，穿越管線2002～2014年10個測次的最小埋深分別為14，17.4，15.5，14.9，14.4，14.8，15.2，15.1，14.6，14.5 m。其中2012年11月～2014年11月，斷面最深點附近小幅度沖淤，管線最小埋深在14.4～15.2 m之間變化。

表2　工程前后穿越管線歷年最小埋深統計

工程竣工后至今，穿越管線最小埋深變幅僅約為3 m，穿越斷面形態總體較為穩定，管道最小埋深保持在14 m以上。

4　結　語

綜上所述，穿越斷面歷年沖淤幅度在一定范圍之內總體較為穩定。盡管2011年受漢江秋汛的影響，漢江中下游河道河床普遍受到較大沖刷，漢江穿越斷面河床呈沖刷狀態，斷面形態也有所變化，而河床最深點位置較為穩定。2002～2014年，穿越斷面河床歷年沖淤交替，沖淤變幅總體有限，斷面最深點高程變化較小(3.7～5.5 m)。2012年11月～2013年12月，管線最小埋深增加了0.7 m；2013年12月～2014年11月，管線最小埋深減小了0.6 m。可見，近期河床的沖淤變化對天然氣管道安全影響不太明顯，工程建成至今，管道最小埋深在14～17.4 m之間變化?？紤]到河床左側岸坡沖淤幅度較大，今后一段時期內，應繼續定期監測河床變化情況，了解天然氣管道的安全狀況，必要時采取有效措施進行相應防范。

(編輯：朱曉紅)

圖5　整治工程典型斷面開挖示意

圖6　整治工程實施前后沿程最高洪水位變化示意

表2　工程前后各采樣點最高水位值(1991年6月20號～8月6日)　m

分析圖7和表3可以看出：

(1) 在1991年6月20日～8月6日洪水過程中，安鄉最高洪水位為37.07 m，白蚌口最高洪水位為35.20 m，肖家灣最高洪水位為34.58 m，南咀最高洪水位為33.99 m。

(2) 航道整治工程實施后，水文站工程前、后發生變化，安鄉水位降低了0.02 m，工程前水位為37.07 m，工程后水位為37.05 m；白蚌口水位降低了0.01 m，工程前水位為35.20 m，工程后水位為

表3　典型測站最高洪水位及出現時間統計

收稿日期：2016-05-15

作者簡介：楊柳，女，長江水利委員會水文局長江中游水文水資源勘測局，工程師.

文章編號：1006-0081(2016)07-0032-02

中圖法分類號：Tu996.9

文獻標志碼：A