朱雙雙

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

1 簡介

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求持續(xù)快速增長，為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和能源資源更大范圍優(yōu)化配置需要，國家電網(wǎng)規(guī)劃建成“三縱三橫”特高壓骨干網(wǎng)架，京津冀電網(wǎng)形成“兩橫三縱”500kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。天津電網(wǎng)作為特大型城市電網(wǎng)， 要求有較高的安全穩(wěn)定水平和堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，近年天津電力不斷發(fā)展，構(gòu)建了很多新電網(wǎng)，不少線路穿越蓄滯洪區(qū)，建設(shè)項(xiàng)目對蓄滯洪區(qū)的影響及蓄滯洪區(qū)運(yùn)用過程中對建設(shè)項(xiàng)目的影響是建設(shè)項(xiàng)目不可缺少的內(nèi)容。

對洪水演進(jìn)的模擬， 國內(nèi)外的專家進(jìn)行了不少研究，分別通過差分法、有限元法、有限體積法，模擬軟件分別有Mike21、Fluent、Delft3d、Sms等。通過多年跟蹤、調(diào)研和資料收集，建立了蓄滯洪區(qū)內(nèi)的鐵路、公路、堤防、水庫、輸送電線塔等工程數(shù)據(jù)庫，動(dòng)態(tài)跟蹤了蓄滯洪區(qū)內(nèi)的工農(nóng)業(yè)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)情況，以及相關(guān)河道治理、蓄滯洪區(qū)規(guī)劃、調(diào)度預(yù)案等水利最新情況，基礎(chǔ)資料非常全面、準(zhǔn)確，為模型建立打下了扎實(shí)基礎(chǔ)。

本次以天津市大黃堡洼蓄滯洪區(qū)為例， 分析論證天津渠陽至南蔡雙回500kV輸變電工程穿越蓄滯洪區(qū)的防洪影響。

2 數(shù)學(xué)模型建立

大黃堡蓄滯洪區(qū)模型建立基于Mike21 FM水動(dòng)力模塊，在平面上采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，數(shù)值方法是單元中心的有限體積法， 法向通量通過在沿外法向建立單元水力模型并求解一維黎曼問題而得到， 采用顯式時(shí)間積分。

2.1 二維計(jì)算區(qū)域資料概化

結(jié)合計(jì)算評價(jià)區(qū)域的具體地形情況， 采用2003年1∶10000實(shí)測地形圖，測量數(shù)據(jù)為建?；A(chǔ)進(jìn)行轉(zhuǎn)化、提取，將大黃堡洼蓄滯洪區(qū)內(nèi)各分區(qū)邊界作為單獨(dú)網(wǎng)格剖分邊界，以100～200m為邊長，形成三角形，模型總面積290km2， 對隔堤進(jìn)行了加密， 內(nèi)部有11731個(gè)節(jié)點(diǎn)，23091個(gè)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。網(wǎng)格剖分如圖1。

蓄滯洪區(qū)分區(qū)圍埝、道路對洪水演進(jìn)影響較大，在模型設(shè)置中，將分區(qū)圍埝、道路等實(shí)際工況模擬為薄壁堰來處理。 大黃堡蓄滯洪區(qū)現(xiàn)狀圍埝共5處，分別為柳河干渠、清污渠、大爾路、九園路、閆杜渠。 作為城市供水調(diào)節(jié)的爾王莊水庫， 利用設(shè)置較高的堤防與大黃堡洼蓄滯洪區(qū)隔開， 使洪水不進(jìn)入爾王莊水庫（在實(shí)際運(yùn)用中，亦是要保護(hù)爾王莊水庫）。

2.2 邊界條件

圖1 網(wǎng)格剖分

狼兒窩分洪閘是青龍灣減河向大黃堡洼蓄滯洪區(qū)分洪的控制工程， 青龍灣減河是承泄北運(yùn)河洪澇水的主要行洪尾閭河道。 根據(jù)中水北方勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司2008年編制的《北三河系防洪規(guī)劃》報(bào)告，經(jīng)分析，對大黃堡洼蓄滯洪區(qū)調(diào)洪起控制作用的洪水時(shí)段長約7d， 本次模型主要采用北運(yùn)河有關(guān)站和支流的設(shè)計(jì)洪峰、7d洪量和30d洪量?！侗比酉捣篮橐?guī)劃》中北運(yùn)河干、支流洪水采用錯(cuò)級疊加方式進(jìn)行組合，即干流50，20年一遇洪水分別與支流20，10年一遇洪水組合。

土門樓站20，50年一遇的洪水過程線如圖2。

圖2 土門樓站洪水過程線

2.3 糙率

糙率是反映地面阻水程度的參數(shù)， 本次參照以往模型率定成果按經(jīng)驗(yàn)選取。 模型單元糙率選取主要?；癁楸?的幾種情況。

表1 模型單元糙率模化

2.4 模型計(jì)算方案

根據(jù)GB50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》確定工程防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，北運(yùn)河防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，大黃堡洼設(shè)計(jì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)為5～20年一遇， 現(xiàn)狀大黃堡洼分洪閘分洪430m3/s，規(guī)劃大黃堡洼分洪閘分洪780m3/s。模型共計(jì)算4個(gè)工況，如表2。

表2 模型計(jì)算工況

3 計(jì)算結(jié)果

圖3 模型演進(jìn)80h水深結(jié)果

為分析電力線路對大黃堡洼水位的影響， 通過數(shù)學(xué)模型洪水演進(jìn)計(jì)算，可得到現(xiàn)狀、規(guī)劃大黃堡洼情況下有、無建設(shè)項(xiàng)目時(shí)塔基的最高水位，當(dāng)發(fā)生50年一遇洪水時(shí)， 現(xiàn)狀大黃堡內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目塔基水位變化浮動(dòng)在0～0.012m之間， 規(guī)劃大黃堡內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目塔基水位變化浮動(dòng)在0～0.014m之間。 模型演進(jìn)結(jié)果如圖3～圖4。

圖4 模型演進(jìn)229h水深結(jié)果

4 結(jié)語

（1）電網(wǎng)工程穿越蓄滯洪區(qū)，產(chǎn)生洪水影響，定量評價(jià)電網(wǎng)對蓄滯洪區(qū)產(chǎn)生的影響是必要的。

（2）基于Mike21 FM水動(dòng)力模塊進(jìn)行建模，分析計(jì)算不同工況下， 電網(wǎng)工程建成后對蓄滯洪區(qū)產(chǎn)生影響，結(jié)果可靠，分析方法合理，為建設(shè)項(xiàng)目對蓄滯洪區(qū)影響提供了可靠數(shù)據(jù)， 保障了蓄滯洪區(qū)行洪安全。