王麗君

(河北省保定水文勘測(cè)研究中心，河北 保定 071000)

1 工程概況

獻(xiàn)縣張城35 kV 3372輸電線路改造工程，位于河北省滄州市獻(xiàn)縣，是獻(xiàn)縣城西35 kV變電站的主供電源之一。始建于2004年，部分線路沿用1990年獻(xiàn)縣110 kV變電站至張村的35 kV線路。因線路運(yùn)營(yíng)期限過(guò)長(zhǎng),部分線路桿基老化嚴(yán)重,甚至產(chǎn)生了橫向裂縫;桿塔金具腐蝕嚴(yán)重,部分金具出現(xiàn)了傾斜,該線路已不能滿足目前城西 35 kV 變電站安全運(yùn)行要求，因此亟需加以更新。

本次輸電線路改造工程起于獻(xiàn)縣張村35 kV變電站35 kV出線間隔，止于35 kV城西站35 kV進(jìn)線間隔，兩端均占用原間隔。本次線路工程長(zhǎng)14.8 km，包括新建塔基77基和舊線改造塔基32基；拆除舊線16.1 km，拆除桿塔159基。沿線經(jīng)過(guò)區(qū)域?qū)俸：恿饔蜃友篮铀导昂邶埜圻\(yùn)東地區(qū)，線路跨越獻(xiàn)縣泛區(qū)，并同時(shí)跨越賈莊河、滹沱河行洪道、滏陽(yáng)新河、北排河及引黃輸水渠道新開(kāi)渠。

2 數(shù)學(xué)模型建立

2.1 模型范圍及地形剖分

(1)計(jì)算范圍。 根據(jù)目前的洪水調(diào)度原則，滹沱河河道整體設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，北大堤為100年一遇，當(dāng)滹沱河遇超過(guò)50年一遇洪水時(shí)，利用南大堤分洪口門(mén)向滹滏區(qū)間分洪，以確保北大堤安全。本次模型的上游邊界條件為滹沱河、滏陽(yáng)新河、滏陽(yáng)河3個(gè)河道入流口及留楚排干、天平溝等平原瀝水，南邊界為石黃高速公路，北部邊界為滹沱河北大堤，東邊界為滏陽(yáng)新河右堤，西邊界為滹沱河北中山水文站，模型出口為獻(xiàn)縣樞紐，模型計(jì)算區(qū)域南北長(zhǎng)度約36 km，東西長(zhǎng)度81 km左右，模型區(qū)面積約2205.43 km2[1-2]。

(2)模型的網(wǎng)格剖分。MIKE21FM二維水動(dòng)力模型可使用不規(guī)則網(wǎng)格，但針對(duì)二維非恒定流動(dòng)的計(jì)算需要高,需通過(guò)網(wǎng)格地形點(diǎn)形式描述地形情況，并且在重要的區(qū)域和變量變化梯度較大的局部區(qū)域設(shè)定較細(xì)的網(wǎng)格單元，在物理變量變化較平緩或非主要區(qū)域設(shè)置較稀少的網(wǎng)格[3]，本模型網(wǎng)格單元最大面積不大于3萬(wàn)m2，按局部區(qū)域加密處理，最小網(wǎng)格面積20 m2左右，在計(jì)算范圍內(nèi)網(wǎng)格劃分共計(jì)117 071個(gè)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)59 100個(gè)。

2.2 邊界條件

(1)模型的上游邊界條件。 模型的最上游邊界條件為模型上游邊界的洪水入流，分為滹沱河、滏陽(yáng)新河、滏陽(yáng)河三個(gè)河流的洪水入流和東程干、羅屯以及故城村東三座分洪口門(mén)出流口[4-5]。

(2)模型下游邊界條件。 模型的下游邊界為模型的出流邊界，即為獻(xiàn)縣樞紐，邊界條件按獻(xiàn)縣樞紐的水位泄量關(guān)系考慮。獻(xiàn)縣樞紐水位泄量關(guān)系見(jiàn)表1、表2。

表1 獻(xiàn)縣樞紐水位泄量關(guān)系

表2 子牙河節(jié)制閘水位～泄量關(guān)系

(3)特殊邊界的處理。 模型的中邊界條件為泛區(qū)內(nèi)滹沱河行洪道兩側(cè)堤埝和高速公路的過(guò)水橋涵、互通公路橋等以及泛區(qū)上游京九鐵路、大廣高速和滹沱河南大堤。

2.3 模型參數(shù)的確定

本次模型中的主要參數(shù)選取按照地形、地貌特點(diǎn)，以及根據(jù)南水北調(diào)中線工程及以往的洪水模擬的經(jīng)驗(yàn)，糙率分區(qū)參數(shù)如表3所示。

表3 糙率分區(qū)

2.4 計(jì)算方案的擬定

本次分析了現(xiàn)狀、規(guī)劃工程條件下的50年一遇、100年一遇兩種標(biāo)準(zhǔn)洪水，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目工程前、后，共組成8個(gè)方案。

3 防洪影響模擬計(jì)算分析

3.1 現(xiàn)狀防洪工程下洪水模擬分析

(1)模型成果分析。獻(xiàn)縣泛區(qū)上游段舊南堤段沒(méi)有達(dá)到50年一遇洪水的防洪標(biāo)準(zhǔn)，從洪水對(duì)獻(xiàn)縣泛區(qū)產(chǎn)生的最大風(fēng)險(xiǎn)角度考慮，舊南堤在模型中以瞬間潰決進(jìn)行概化。從模擬結(jié)果來(lái)看，當(dāng)滹沱河發(fā)生50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，一部分洪水將從舊南堤處由上游直接進(jìn)入南泛區(qū)，另一部分洪水沿河道進(jìn)入獻(xiàn)縣泛區(qū)行洪道后從大齊分洪口門(mén)上游左埝處，率先從左埝漫溢進(jìn)入北泛區(qū)，北泛區(qū)漫溢口附近流速在0.20～0.35 m/s之間，之后沿地形地勢(shì)向下游流動(dòng)；整個(gè)泛區(qū)內(nèi)部流速在0.05～0.35 m/s之間。

當(dāng)滹沱河發(fā)生100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水，本次根據(jù)洪水實(shí)際的演進(jìn)發(fā)展情況，從上到下依次啟用南大堤的東乘干、羅屯、故城村東分洪口門(mén)。從最大風(fēng)險(xiǎn)的角度考慮，上游舊南堤仍按瞬間潰決考慮，洪水一部分通過(guò)分洪口門(mén)分洪進(jìn)入滹滏區(qū)間，另一部分將通過(guò)肅衡公路橋進(jìn)入獻(xiàn)縣泛區(qū)南泛區(qū)，泛區(qū)內(nèi)部流速0.05～0.48 m/s；順著河道進(jìn)入獻(xiàn)縣泛區(qū)行洪道的洪水從大齊分洪口門(mén)上游彎道處由左埝進(jìn)入北泛區(qū)，泛區(qū)內(nèi)部流速在0.05～0.45 m/s之間。

(2)流勢(shì)流態(tài)分析。從洪水模擬結(jié)果看，輸電線路附近水流方向基本為西東方向，新建線路工程為東西走向，舊線改造段為南北走向。現(xiàn)狀防洪工程下工程修建前后河道的流勢(shì)流態(tài)沒(méi)有發(fā)生大的改變。

(3)水位分析。輸電線路工程位于獻(xiàn)縣泛區(qū)下游，地勢(shì)平坦，起伏不大。地面高程在10.90～13.73 m之間，現(xiàn)狀工程下50年一遇、100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)水位變化均不大，水位分別在 16.87～17.00 m之間、17.16～17.30 m之間，現(xiàn)狀防洪工程條件下工程前后對(duì)河道洪水位的影響很小。

(4)流速分析。從洪水模擬結(jié)果看，50年一遇洪水時(shí)流速在0.08～0.44 m/s之間；100年一遇洪水時(shí)，流速在0.09～0.54 m/s之間。工程前后流速基本沒(méi)有變化。部分塔基分別跨越滹沱河行洪道、滏陽(yáng)新河位置流速較大，其余蓄滯洪區(qū)內(nèi)流速均較小。現(xiàn)狀防洪工程條件下工程前后對(duì)河道洪水流速的影響很小。

(5)壅水分析。從洪水模擬結(jié)果看，工程后塔基在蓄滯洪區(qū)內(nèi)壅水甚小，50年一遇洪水，所有蓄滯洪區(qū)內(nèi)塔基的總壅水高度僅為0.005 m，100年一遇洪水，總壅水高度為0.002 m，基本沒(méi)有壅水。

因此，從現(xiàn)狀防洪工程條件下的輸電線路工程前后模擬結(jié)果可以看出，工程條件下洪水淹沒(méi)分布情況和洪水流速矢量圖與工程前基本一致，工程前、后基本沒(méi)有壅水，流速基本不變。擬建輸電線路對(duì)獻(xiàn)縣泛區(qū)的滯洪形勢(shì)和洪水流勢(shì)影響很小?，F(xiàn)狀防洪工程條件下工程前50年一遇、100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水流速矢量圖見(jiàn)圖1，工程后50年一遇、100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水流速矢量圖見(jiàn)圖2。

圖1 現(xiàn)狀防洪工程條件下工程前洪水流速矢量圖

圖2 現(xiàn)狀防洪工程條件下工程后洪水流速矢量圖

3.2 規(guī)劃工程下洪水模擬分析

(1)模型成果分析。從模擬結(jié)果來(lái)看，當(dāng)滹沱河發(fā)生50年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，南北泛區(qū)先后啟用，超標(biāo)準(zhǔn)洪水由大齊分洪口門(mén)進(jìn)入北泛區(qū)，口門(mén)附近流速在0.65～0.95 m/s之間，北泛區(qū)內(nèi)部流速在0.05～0.95 m/s之間；接著洪水由右埝分洪口門(mén)進(jìn)入南泛區(qū)，口門(mén)附近流速在0.15～0.40 m/s之間，南泛區(qū)內(nèi)部流速0.05～0.40 m/s之間；

當(dāng)滹沱河發(fā)生100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，根據(jù)洪水實(shí)際的演進(jìn)發(fā)展情況，超過(guò)設(shè)計(jì)水位即從上到下依次啟用南大堤分洪口門(mén)，洪水漫溢過(guò)上游舊南堤時(shí)仍按潰決考慮。越過(guò)舊南堤的洪水一部分由羅屯分洪口門(mén)分洪進(jìn)入滹滏區(qū)間，另一部分將通過(guò)肅衡公路進(jìn)入獻(xiàn)縣泛區(qū)南泛區(qū)，泛區(qū)內(nèi)部流速0.06～0.48 m/s；順著河道進(jìn)入獻(xiàn)縣泛區(qū)行洪道的洪水在大齊分洪口門(mén)上游彎道處即由左埝進(jìn)入北泛區(qū)，泛區(qū)內(nèi)部流速在0.05～0.45 m/s之間。

(2)流勢(shì)流態(tài)分析。 從洪水模擬結(jié)果看，規(guī)劃防洪工程下輸電線路工程修建前后河道的流勢(shì)流態(tài)沒(méi)有發(fā)生大的改變與現(xiàn)狀工程下基本一致。規(guī)劃防洪工程條件下工程前后對(duì)河道流勢(shì)流態(tài)基本沒(méi)有影響。

(3)水位分析。 從洪水模擬結(jié)果看，規(guī)劃防洪工程下，輸電線路工程修建前后遇50年一遇、100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)水位、水深的變化均不大，水位分別在16.87～17.00 m之間、17.15～17.27 m之間。規(guī)劃防洪工程條件下工程前后對(duì)河道洪水位的影響很小。

(4)流速分析。 對(duì)比工程前后模型區(qū)內(nèi)流速成果可知，規(guī)劃比現(xiàn)狀工程下，整個(gè)泛區(qū)內(nèi)的流速略有增大，從50年一遇流速成果看，跨越滹沱河行洪道、滏陽(yáng)新河，流速為0.44 m/s、0.45 m/s，其他位置流速均較小，在0.08～0.32 m/s之間；100年一遇洪水時(shí)，部分塔基跨越滹沱河行洪道、滏陽(yáng)新河位置流速較大，為0.45 m/s、0.53 m/s，線路其他塔基位置流速在0.10～0.36 m/s之間，規(guī)劃防洪工程條件下工程修建后，河道流速變化較小，工程修建對(duì)于河道行洪影響不大。

(5)壅水分析 從模型模擬測(cè)算結(jié)果看出，工程修建后，各塔基在蓄滯洪區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嫠济娣e甚小，按偏不利情況考慮，在塔基的迎水方向的兩個(gè)樁基之間不過(guò)水時(shí)，塔基的阻水面積為117 m2，100年一遇洪水條件下，滹沱河南北大堤之間過(guò)水?dāng)嗝婕s為2萬(wàn)m2，塔基的阻水面積不足整個(gè)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e的1%，因此規(guī)劃防洪工程條件下工程修建后基本沒(méi)有壅水。

規(guī)劃防洪工程條件下工程前50年一遇、100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水流速矢量圖見(jiàn)圖3，工程后50年一遇、100年一遇標(biāo)準(zhǔn)洪水流速矢量圖見(jiàn)圖4。

圖3 規(guī)劃防洪工程條件下工程前洪水流速矢量圖

圖4 規(guī)劃防洪工程條件下工程后洪水流速矢量圖

4 結(jié) 論

(1)獻(xiàn)縣張城35 kV3372線路改造工程沿線經(jīng)過(guò)獻(xiàn)縣泛區(qū)，產(chǎn)生洪水影響，對(duì)其進(jìn)行洪水影響評(píng)價(jià)是必要的。

(2)現(xiàn)狀及規(guī)劃兩種防洪工程條件下，輸電線路改造工程不會(huì)影響獻(xiàn)縣泛區(qū)的行洪、緩洪運(yùn)用，也不會(huì)對(duì)滯洪區(qū)內(nèi)大的流勢(shì)、流態(tài)造成影響。

(3)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)證明，本次輸電線路改造設(shè)計(jì)中使用MIKE 21數(shù)學(xué)模型，分析不同工況下防洪影響評(píng)估的相關(guān)問(wèn)題結(jié)果可信，方法分析合理。為建設(shè)項(xiàng)目對(duì)蓄滯洪區(qū)影響提供了可靠數(shù)據(jù)支撐，為蓄滯洪區(qū)安全運(yùn)行提供了保障。