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《甘肅水利水電技術(shù)雜志》2015年第六期

1防洪標(biāo)準(zhǔn)

（1）河道現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)管道穿越河段位于蘭州市西固區(qū)，下游8km處河道兩岸屬于蘭州市區(qū)，人口稠密、企事業(yè)單位較多，是甘肅省政治經(jīng)濟(jì)文化中心，根據(jù)GB50201-94《防洪標(biāo)準(zhǔn)》和GBT50805-2012《城市防洪工程設(shè)計規(guī)范》，城市該河段設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。（2）輸氣管道穿越黃河防洪標(biāo)準(zhǔn)澀寧蘭輸氣管道復(fù)線工程八盤峽黃河穿越處河道寬230m，工程等級為水域穿越大型工程。根據(jù)GB50423-2013《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》，確定該穿越斷面設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。根據(jù)以上防洪標(biāo)準(zhǔn)，該穿越工程穿越八盤峽黃河斷面的洪水設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)按照100年一遇洪水進(jìn)行防洪安全性評估。

2自然地理概況

澀寧蘭復(fù)線八盤峽穿越段，位于黃河八盤峽水電站下游3km，蘭州市西固區(qū)河口鎮(zhèn)八盤村北，左岸屬于河口鎮(zhèn)八盤村，右岸屬新城鎮(zhèn)上莊村，穿越斷面左岸為G109國道北連蘭（州）-西（寧）高速公路，南接鄉(xiāng)村公路可直達(dá)穿越斷面；右岸有蘭（州）-青（海）鐵路通過，并有鄉(xiāng)村公路可達(dá)穿越斷面?？傮w上交通較為方便。八盤峽位于蘭州市西固區(qū)，距蘭州市52km，八盤峽水電站是黃河干流上地水頭、徑流式電站。

2.1地形地貌從八盤峽壩后至八盤村段的峽谷段，總體為不規(guī)則“U”形峽谷，左岸河邊一般有高出河水面8～12m的陡坎，坎上平臺為侵蝕堆積Ⅱ級階地，寬度10～120m不等，臺面較平整，臺面被改造為耕地或為村莊住戶及公路，并有八盤峽電站進(jìn)廠公路通過，階地后緣至上部為基巖陡坡，岸坡坡度50°～75°，坡頂為Ⅴ～Ⅵ級階地及廣泛堆積的黃土和夾于階地頂面之間的砂卵礫石層，形成丘陵狀地貌，高出河床100m左右；右岸臨河一帶除八盤峽附近有殘留Ⅱ級侵蝕堆積階地外，其他坡段基本無殘留階地，多為陡緩不等、沖溝發(fā)育的岸坡，岸坡坡度20°～65°不等，相對坡高大于200m，在高出河面18～22m間有鐵路通過，并已運(yùn)行40余年。該段黃河總體河道相對順直，河床相對較窄，無漫灘、心灘，兩岸山體雄厚，岸坡陡緩不均，左岸為臺坎狀岸坡，主要有八盤村及八盤峽電廠住地。右岸不平整溝谷相間發(fā)育，岸坡及坡頂植被稀少。八盤峽管道穿越段地形地貌見圖1。

2.2水文蘭州水文站位于黃河八盤峽穿越斷面下游45km處，根據(jù)蘭州站1969-2011年實測資料統(tǒng)計，蘭州水文站多年平均徑流量302億m3，最大徑流量508億m3，最小徑流量204億m3。蘭州水文站年徑流受補(bǔ)給條件的影響四季分明，冬季（12-2月份）干旱少雨，徑流靠地下水補(bǔ)給，最小流量出現(xiàn)在（1-2月份），這時期為枯季徑流；春季（3-5月份）以后氣溫明顯升高，流域積雪融化，和融冰形成春汛，流量顯著增大；夏季、秋季是流域降雨較多的季節(jié)，也是河流發(fā)生洪水的時期。隨著黃河上游梯級水庫的興建，特別是龍羊峽水庫的調(diào)節(jié)，使徑流年內(nèi)發(fā)生變化趨于均勻?？菟?2月-2月徑流量占年徑流量的比例由天然情況下的8.1%增加到14.4%，汛期7-10月由天然情況下的55.8%降至47.6%。

2.3泥沙管道穿越段以上的泥沙主要來源于劉家峽水庫下泄沙量和劉家峽水庫至工程斷面區(qū)間產(chǎn)沙。劉家峽電站自1969年投入運(yùn)用以來，黃河干流及支流大夏河的來沙被劉家峽水庫攔蓄，而支流洮河庫容已經(jīng)淤滿，洮河入庫泥沙幾乎全部出庫。劉家峽下游鹽鍋峽及八盤峽水庫已經(jīng)淤積平衡，對懸移質(zhì)泥沙的攔截作用不大。根據(jù)蘭州站1969-2011年實測資料統(tǒng)計，蘭州站實測日均含沙量在1～10kg/m3之間，多年平均輸沙量為0.389億t，汛期7-10月輸沙量0.308億t，占全年的79%。由于劉家峽水庫進(jìn)行洮河異重流排沙及區(qū)間湟水河來沙，7-8月常出現(xiàn)量級不等的連續(xù)沙峰，可延續(xù)8～17d。由于八盤峽下游約8km處修建河口水電站，河口水電站至八盤峽壩址為河口水電站庫區(qū)，水庫蓄水使得水位抬升，流速減緩，含沙量減小。

2.4氣象澀寧蘭復(fù)線工程八盤峽黃河穿越河段附近區(qū)域?qū)倮錅貛О敫珊祬^(qū)，氣候干燥，降水量少，增發(fā)強(qiáng)烈，溫差大，日照時間長，無霜期短，多風(fēng)等氣候特征。根據(jù)蘭州氣象站實測資料統(tǒng)計，多年平均氣溫9.5℃，最冷為1月份，平均氣溫為-6.4℃，7月份平均氣溫最高，為22.3℃，極端最高氣溫為39.8℃，極端最低氣溫為-21.7℃。多年平均年降水量為320.2mm，多年平均蒸發(fā)量1448.7mm，無霜期168d，最大風(fēng)速27.6m/s，風(fēng)向多為SE、ESE，最大凍士深度103cm。

2.5水利工程及其他設(shè)施黃河上游干流峽谷眾多，水流喘急，落差集中，水量充沛穩(wěn)定，水能資源豐富，開發(fā)條件優(yōu)越，已建水電站效益巨大，是聞名全國水利開發(fā)黃金地段。在距穿越工程上游3km處為八盤峽水電站，下游5km處為河口水電站。根據(jù)《黃河水利開發(fā)利用規(guī)劃》和《中國水力發(fā)電工程-規(guī)劃經(jīng)濟(jì)卷》，八盤峽水電站至河口水電站區(qū)間無水電站及其他大型水利工程規(guī)劃項目。

3河道演變分析

3.1河道歷史演變概況黃河蘭州段位于積石峽和黑山峽的中心地帶，在新生代以前的燕山運(yùn)動地殼褶皺中形成，其地質(zhì)構(gòu)造屬于第四紀(jì)中更新世。宏觀縱覽，在現(xiàn)代地貌格局形成后，黃河上游峽谷河床的深層構(gòu)造較為穩(wěn)定。八盤峽穿越河段經(jīng)考證和查閱歷史特大洪水文獻(xiàn)資料，由于受山體地質(zhì)條件的限制，歷史上遭遇特大洪水前后，河道沒有發(fā)生過改道和變遷情況，主河道相對穩(wěn)定。

3.2河道近期演變分析由于穿越斷面所在河段無實測逐年大斷面資料。因此，河段的近期演變可根據(jù)縱向、橫向穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行分析計算。根據(jù)黃河穿越斷面所在河段的實際情況，平攤流量取用6500m3/s，水面寬240m、平均水深5.36m、比降0.23%、河床粒徑30mm。將以上數(shù)據(jù)代入《橋渡水文》推薦的河道縱向、橫向穩(wěn)定系數(shù)計算公式中。由縱橫向穩(wěn)定系數(shù)可以看出，穿越斷面為縱橫向均為峽谷河段，綜合評價該河段為峽谷穩(wěn)定河段。這種河段斷面相對規(guī)整、水流集中、河岸穩(wěn)定、較長時段內(nèi)岸邊不易垮塌。

3.3河床演變趨勢分析澀寧蘭復(fù)線八盤峽穿越河段為“U”形河道，岸高約16.0m。河道下游為河口電站，河道比降變緩，水流流速減小，穿越斷面處在一定時段內(nèi)會發(fā)生泥沙緩慢淤積的情況，但在較長時間內(nèi)將基本處在沖淤平衡狀態(tài)。河流在平面、橫向、縱向都逐漸演變?yōu)楸容^穩(wěn)定的狀態(tài)，主流不易擺動，河勢穩(wěn)定。

4水利分析計算

4.1設(shè)計洪水計算根據(jù)2014年龍、劉水庫聯(lián)合防洪調(diào)度方案（表1）。穿越斷面處洪峰流量采用和八盤峽水庫出庫一致的流量，即百年一遇洪峰流量6500m3/s。

4.2最大沖刷深度計算對河床沖刷后的最大水深，參照TBl0017-99《鐵路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》及JTGC30-2002《公路工程水文勘測設(shè)計規(guī)范》計算。（1）采用（鐵路規(guī)范）計算一般沖刷的基本參數(shù)及計算結(jié)果。

4.3斷面沖刷深度與管頂埋深的關(guān)系穿越斷面沖刷深度采用現(xiàn)狀洪水位減去一般沖刷水深得最低沖刷高程線，河床沖刷最低高程為1546.36m，相應(yīng)的管道頂面高程為1525.66m，管頂在最低沖刷線下19.7m處（圖2）。從圖中可以看出，沖刷后管道埋深最小的是左岸河底，最小埋深11.4m。滿足定向鉆管道最小埋深6.0m的要求。

5防洪安全評價

經(jīng)以上分析計算，對澀寧蘭輸氣管道穿越黃河八盤峽河段的防洪安全做出評價：（1）洪水對管道工程的安全影響評價黃河八盤峽穿越斷面百年一遇洪水的洪峰流量為6500m3/s，經(jīng)計算沖刷后最大水深為10.84m，最低沖止高程為1546.36m，最低沖刷點下1525.66m為穿越管道管頂高程，管道在最低沖刷線下19.70m。管道最小埋深在左岸河底，最小埋深11.4m，滿足最小埋深6.0m要求。另外，穿越斷面處于河口電站庫區(qū)，由于水庫壅水，水流流速減小，庫區(qū)處于淤積狀態(tài)，因此，洪水對工程安全沒有影響。（2）現(xiàn)狀管道埋深安全評價現(xiàn)狀管道埋深位于河道最大沖刷深度以下19.70m，最小埋深11.4m，位于左岸，滿足最小埋深6.0m要求，管道埋深滿足安全要求。（3）水工保護(hù)措施安全評價根據(jù)SY6793-2010《油氣輸送管道線路工程水工保護(hù)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：沖刷防護(hù)設(shè)計應(yīng)根據(jù)河流特性、水流性質(zhì)、河道地貌、地質(zhì)等因素，結(jié)合防護(hù)位置，選用適宜的護(hù)岸、護(hù)底、護(hù)腳、穩(wěn)管和地表排水防護(hù)工程。（4）綜合評價管道穿越斷面所在河段的縱橫向穩(wěn)定性較好，受下游河口電站水庫的控制，河道不易沖刷變形；現(xiàn)狀管道埋深位于河道最大沖刷深度以下19.70m，管道不會產(chǎn)生漂浮移位現(xiàn)象，管道埋設(shè)深度達(dá)到規(guī)范規(guī)定的埋設(shè)深度要求，安全性很好。

作者：汪鵬飛 單位：中國石油 西部管道分公司