亳州譙東風電場—希夷洪水影響評價

王彥武

（亳州市河川水利規(guī)劃設(shè)計院,安徽 亳州 236800）

渦河為淮河第二大支流發(fā)源于河南省開封市黃河南岸,于懷遠縣東北匯入淮河。流域面積15905 km2,河道全長380 km[6]。渦河干流自西北向東南流經(jīng)亳州市區(qū),規(guī)劃城區(qū)內(nèi)河道長13.48 km。亳州市區(qū)內(nèi)用電負荷增長較快,現(xiàn)有電網(wǎng)變電容量難以滿足日益增長的供電需求,為提高市區(qū)供電可靠性和供電質(zhì)量,滿足譙東風電場電力的送出需求,建設(shè)亳州譙東風電場-希夷110 kV線路工程項目。

1 概況

亳州譙東風電場項目由亳州市協(xié)合太陽能發(fā)電有限公司投資建設(shè),項目位于亳州市譙城區(qū),規(guī)劃區(qū)域總裝機容量200 MW,分批實施,本工程為一期工程,裝機容量50 MW,擬安裝25 臺單機容量為2000 kW的風電機組。工程年上網(wǎng)電量104 GW·h,年等效滿負荷運行小時數(shù)2081 h,預(yù)計2020 年底并網(wǎng)發(fā)電。為保證項目投產(chǎn),新建亳州譙東風電場-希夷110 kV線路工程。

評價線路線路自擬建110 kV譙東風電場110 kV升壓站起,至220 kV希夷變110 kV構(gòu)架止,于大寺閘上游2.05 km處跨越渦河,與渦河交叉角度為80°。新建架空線路總長約21.6 km,導線截面采用1×300 mm2。跨越渦河的防洪標準為20 年一遇,規(guī)劃城市防洪標準為50 年一遇,跨越處堤頂高程為38.20 m～38.60 m,渦河兩岸現(xiàn)有防洪標準較低當,遇到超標準洪水時,河道將發(fā)生潰堤或漫堤,洪水將在兩岸平原地區(qū)坦化。A27 塔基距左岸堤堤腳垂直距離59 m；A26 塔基距右岸堤堤腳垂直距離129 m,A27 塔基、A26 塔基相距501 m,跨越處基礎(chǔ)為灌注樁形式。工程跨越段通航等級為4 級,最大船舶空載高度為16.0 m,最高通航水位為10 年一遇設(shè)計洪水位,10 年一遇設(shè)計洪水位35.8 m。

工程處河道順直微彎,兩岸堤防距約300 m,左岸為凹岸,灘地寬度40 m～110 m,高程范圍31.64 m～36.63 m；右岸為凸岸,灘地貼近河槽,灘地較窄,寬度范圍10 m～30 m,高程范圍36.40 m～37.00 m。河道主槽寬度約150 m,河底平均高程為27.00 m左右。兩岸堤后現(xiàn)狀地形較高,高程范圍為36.5 m～37.9 m,為基本農(nóng)田,主要經(jīng)濟作物為中草藥。

2 評價方法與標準

本工程防洪評價計算包括以下部分：水文分析計算、堤防穩(wěn)定計算與分析計算以及其它有關(guān)計算。根據(jù)不同的涉河工程,計算側(cè)重點不同潰堤洪水沖刷計算[6]。

水文分析采用《安徽省渦河近期治理工程初步設(shè)計總報告》設(shè)計成果推算[6],數(shù)據(jù)采用《亳州譙東風電場-希夷110 kV線路工程初步設(shè)計》中提供數(shù)據(jù),堤防穩(wěn)定性計算采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013）計算公式。

3 水文分析

根據(jù)《安徽省渦河近期治理工程初步設(shè)計總報告》,20 年一遇行洪流量Q=2200 m3/s、50 年一遇行洪流量為Q=2500 m3/s[6]。

工程處5 年一遇排澇水位35.65 m,20 年一遇洪水水位37.16 m。

4 堤防滲流穩(wěn)定計算

渦河左右岸堤防堤身斷面滲流穩(wěn)定的采用雙層地基計算[2],計算斷面：堤頂高程38.6 m,堤頂寬度4.5 m,堤防迎水側(cè)灘地高程36.5 m,背水側(cè)地面高程37.5 m,設(shè)計50 年一遇洪水位37.16 m,經(jīng)計算,上游水頭0.66 m,弱透水層底板承壓水頭為0.09 m,出逸坡降為0.04,低于允許出逸坡降,3 級堤防允許出逸坡降為0.3。

5 潰堤洪水分析計算

根據(jù)《防洪標準》（GB 50201-2014）[1],110 kV線路基礎(chǔ)的設(shè)計防洪標準為20 年一遇,渦河該河段設(shè)計防洪標準為50 年一遇,現(xiàn)狀河道堤防標準為20 年一遇,設(shè)計防洪標準滿足堤防防洪標準,低于設(shè)計防洪標準。當遇到超標準洪水時,河道將發(fā)生潰堤或漫堤,洪水將在兩岸平原地區(qū)坦化,應(yīng)考慮堤防潰壩后的水流沖刷對塔基的影響及漂浮物對桿塔撞擊的影響。

潰堤堤下沖刷坑計算采用毛昶熙紊流力學理論[5]。

5.1 河道潰堤口門最大單寬流量計算

采用潰壩最大流量簡化公式計算潰堤最大單寬流量[4]：

式中：kc為側(cè)堰系數(shù),kc=0.85；根據(jù)實測河道斷面兩岸堤身高度：左岸1 m、右岸0.5 m。估算潰堤最大單寬流量：左岸q=1.56 m3/s、右岸q=0.28 m3/s。

5.2 潰提口門提下的臨界水深計算

潰堤口門下臨界水深計算：

其中,β為決口斷面與河水流向的交角,取0°。通過計算：堤下臨界水深左岸q=0.40 m、右岸q=0.20 m。

5.3 堤防前收縮水深及最大流速計算

收縮水深處為最大流速：

試算結(jié)果：收縮水深東西左岸hc=0.36 m、右岸hc=0.18 m；最大流速左岸vc=2.13 m/s、右岸vc=1.51 m/s。

5.4 潰堤堤下沖刷坑計算

沖刷坑最大深度的計算公式為：

d為被沖刷地帶土壤平均粒徑（m）,根據(jù)地勘報告,工程段地質(zhì)上段為粉土可采用換算當量粒徑0.08 m,層厚2.1 m,工程段地質(zhì)中斷段為淤泥質(zhì)土可采用換算當量粒徑0.04 m.層厚2.5 m；工程段地質(zhì)下段粉質(zhì)粘土可采用換算當量粒徑0.08 m.層厚3 m；平均粒徑取0.06 m。沖刷坑最大深度左岸4.2 m、右岸2.7 m。

從最不利情況考慮,左岸堤防上游側(cè)坡度按1∶6考慮,即坑底距堤腳的距離約為25 m,下游側(cè)坡度按1∶10考慮。27 鐵塔處于沖刷坑下游側(cè)邊坡上,距離為32 m,經(jīng)計算,塔位處沖刷深度為1 m。右岸堤防上游側(cè)坡度按1∶6考慮,即坑底距堤腳的距離約為16 m,下游側(cè)坡度按1∶10考慮,沖刷范圍總長57.6 m。26 鐵塔處于沖刷坑下游側(cè)控制線外緣。

建議27 鐵塔基礎(chǔ)復(fù)核塔基埋深,確保塔基安全。

6 防洪評價

6.1 河道規(guī)劃對建設(shè)項目的影響

現(xiàn)狀河道已經(jīng)治理疏浚,近期未對河道進行新規(guī)劃,送電線路實施對河道規(guī)劃無影響。渦河城區(qū)段堤防高程規(guī)劃為20 年一遇洪水36.56 m,而擬線路工程位處渦河左右岸現(xiàn)狀高程范圍為38.40 m～38.60 m,基本滿足防御50 年一遇設(shè)計洪水的要求。渦河城區(qū)段綜合治理兩岸防洪工程按不低于50 年一遇防洪設(shè)計,最新設(shè)計成果尚未完成,工程的實施與其在規(guī)劃關(guān)系上是適應(yīng)的,不存在制約性因素。

6.2 對堤防安全和河道行洪的影響

由于工程建設(shè)不會致使工程河段水位壅高,對堤防安全和河道行洪沒有影響,對堤防岸坡滲流穩(wěn)定有一定影響,經(jīng)計算出逸坡降低于允許出逸坡降,滿足設(shè)計要求。為確保堤防安全,兩岸塔基應(yīng)采用用粘土回填按規(guī)范要求分層回填壓實。

6.3 對工程管理和堤頂交通的影響

工程建設(shè)與運行對工程管理和堤頂交通沒有影響。

6.4 對航運的影響

工程滿足通航凈空要求,對渦河航運沒有影響。

6.5 河道行洪對建設(shè)項目的影響

工程未在河槽及河灘地建設(shè)阻水建筑物,不占用過水斷面和阻礙河道水流,不會致使工程河段水位壅高,對區(qū)域過流能力不會產(chǎn)生不利影響,不會降低該區(qū)域的防洪標準；工程河段的水位、流態(tài)不會因本工程的建設(shè)而改變,也不會引起深槽和灘地的變化,對總體河勢和局部河勢穩(wěn)定均無不利影響；應(yīng)根據(jù)潰堤洪水沖刷計算,應(yīng)復(fù)核27 鐵塔基礎(chǔ)復(fù)核塔基埋深,確保塔基安全。