天然气穿河管道防洪评价培训讲学

1、天然气穿河管道防洪评价精品文档1概 述1.1项目背景2012年 6月，受海城华润有限公司委托，辽宁省海城市水利技术推广中心承担了 海城市荒岭子天然气管道工程（滨河南路光明路）海城河穿越的防洪评价任务。海城市荒岭子天然气管道工程采用聚乙烯管材，穿河段管径规格为PE100，SDR11，D250mm，工程全线设计长度 572.6 米，由海城滨河南路起至光明路结束，穿 越河流 1 处，总体走向由西向东。起点桩号为 0+000，末点桩号为 0+593.7。荒岭子天然气管道工程穿越海城河采用定向钻方式施工，其中穿越海城河河床下 管道最小覆土厚度约为 1.5m，位于河南岸近堤脚处，主河槽覆土厚度 7m；两岸

2、大堤 处管顶最小埋深分别为 10m 和 12m。为保证管道设计方案的经济、安全，尽可能减少 对现有防洪工程和地区防洪的影响，满足防洪的要求，根据中华人民共和国防洪 法和国家计委、水利部河道管理范围内建设项目管理的有关规定，需对拟建的 荒岭子天然气管道海城河穿越工程进行防洪影响评价。按照水利部河道管理范围内 建设项目防洪评价报告编制导则，本次防洪评价主要内容包括： 分析复核工程处的 水文成果；研究分析该河段河床演变规律，预测河床冲淤变化程度；根据河床质的组 成及相应水面线计算成果，计算河道最大可能冲刷深度；论证管道工程对防洪工程的 影响，并提出评价意见。该评价报告对相关问题的评价及建议供有关部门

3、参考。荒岭子天然气穿河管道线路走向示意图1.2评价依据（1）中华人民共和国水法， 2002年 10月 1日起施行；（2）中华人民共和国防洪法， 1998年 1月1日起施行；（3）中华人民共和国河道管理条例， 1988年 6月10日发布施行；（4）水利部、国家计委河道管理范围内建设项目管理有关规定，1992年 4月 3 日发布施行；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档（5）中华人民共和国国家标准 GB5020194防洪标准， 1995年 1月 1 日实 施；（6）中华人民共和国国家标准 GB5028698堤防工程设计规范， 1998 年 10 月发行；（7）中华人民共和国行业标准 S14

4、493水利水电工程设计洪水计算规范， 中国水利水电出版社， 2003.5；（8）S1252-2000水利水电工程等级划分及洪水标准，中国水利水电出版 社，2000.9；（9）河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制导则（试行，2004.2.20）；（10）辽宁省中小流域（无资料地区）设计洪水计算方法（11）城镇燃气设计规范 GB50028-2006；（12）海城荒岭子天然气管道工程初步设计说明书 2012.6；（13）海城河全流域规划 2009.02（14）其它有关的法律、法规、规程、规范。1.3技术路线及工作内容 该工程穿越海城河断面处位于海城河城区段，已多次完成该区域的水文及河道水 力复核工

5、作，成果客观准确，资料详尽。本评价以海城河全流域规划（已通过评 审）中水文资料及水力参数为依据，通过对海城河不同洪水频率下的冲刷演算、洪水 分析等数据结果，对工程的防洪影响进行了评价，提出了建议。主要工作内容包括：管线工程穿越位置水文成果复核分析、冲刷计算；工程建设 后对该河段河势和上下游及两岸防洪影响评价。2基本情况2.1建设项目概况荒岭子天然气管道于大白桥上游 60m 处穿越海城河，采用定向钻穿越方式，防洪 标准为 50 年一遇。定向钻穿越是一种先进的非开挖穿越施工方法，施工时完全在河流收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档两岸陆地上进行，具有不破坏大堤、不扰动河床、不影响通航、对环

6、境影响较小、施工周期较短、管道运营安全、综合造价较低等优点。2.1.1穿越位置确定结合线路总体走向及海城河两岸地形地貌特征，确定海城河穿越位置，具体详见 图。海城河穿越位置图2.1.2 自然地理条件海城河流域内多年平均降水量 703.6mm左右。降水量的年际变化较大，丰水年和 枯水年相差 2 倍以上，年最多降水量（ 1964 年）达 1081.0mm，年最少降水量（ 2000 年）仅为 447.1mm。降雨在年内分配极不均匀，雨量多集中在夏季， 69 月约占全年 降水量的 72以上，其中 7、8 两月更为集中，占全年 51左右。流域内多年平均蒸 发量 1659.4mm。56 月份相对湿度小，气

7、温上升快，风速大，是蒸发量最大时期，大 约为 536mm。112 月为结冰期，蒸发量最小。流域内多年平均日照时数 2624.5h ，5 月份最多，多年平均为 268.4h ，12 月日照时数最短在 172.7h 。流域内冬季受西伯利亚 冷空气南下及地形影响，最大风速 20m/s，其相应风向为 SSE。春季最大风速为 20m/s，汛期最大风速为 19.65m/s 。流域内初霜一般在 9 月下旬，最早在 9 月 14 日；终霜期一般在 5 月上旬，最晚在 5 月 11 日。流域内降雪最早日期在 10 月 3 日，最晚终雪日在 4 月29 日。流域内极端最高地温 63.14 ，发生在 1961年的

8、6月 26日，极端最低地温 41.7 ，发生在 1987年的 1月13日。最大冻土深度为 118cm。海城河是太子河左岸下游一条支流，也是最大的一条支流，全长88.2km，河流平均比 1.74 ，流域面积 1310km2。海城河发源于海城市孤山镇兄弟山，流经孤山、析木、岔沟、马风、八里、响堂、海州、兴海、验军、西柳、东四、中小、望台、牛庄14 个镇区，于牛庄北邢家窝棚注入太子河。海城河上游河道弯曲，河谷狭窄，中游析收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档木至海城一段，流速稍减，出海城后呈扇形延伸至牛庄一带，坡降较小，流向自东南 向西北。海城河支流较多，其中较大支流有黑峪河、岔沟河、马风河、

9、炒铁河和八里 河等。2.1. 3 场地工程地质条件1、自然地理、水文 场地位于海城市大白桥附近，交通便利，地表水系不发育。2、地形地貌 场地在地貌上场地属于冲积平原地貌。属工程地质及水文地质有利条件。3、地层结构和岩性特征本次勘察查明，在钻探所达深度范围内，场地各地层分布情况。现分述如下：地层编号地层名称地层描述1杂填土松散，稍湿，主要成分由粘性土组成，层厚0.8003.500m。2粉质黏土 黄褐色，可塑，摇震反应 -无，光泽反应 -稍有光 滑，干强度 -中等，韧性 -中等。层厚 1.3001.300m。3粗砂黄褐，稍密，稍湿，颗粒不均匀，亚圆状，长石 石英质，粘粒含量小于 1%.局部含粉质粘

10、土。层 厚 6.5009.500m。本次勘察未穿透此层4、地下水情况在本次勘察深度范围遇见地下水，稳定水位大约在 4-5m 左右。 在本次勘察深度范围内遇见地下水，施工时应考虑地下水对工程的影响。根据水 质分析报告判定地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐 蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。5、各层岩土的原位测试成果见下表：地层岩性标贯值 N动探值 N63.5地基承载力特征值 fak(kpa)粉质黏土6.0-6.0 16130粗砂9.2-11.489.9160最小值最大值注：频数标准值6、场地地震效应收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档按国家地震局的有关文件，本场地的基本

11、地震烈度为 7 度。根椐国家标准建筑 抗震设计规范 (GB50011-2010)的规定，该区设计基本地震加速度值为 0.15g，特征周 期值为 0.45s，剪切波速值为 195m/s。根据相关资料推断该区覆盖层厚度大于 50 米。 从场地土的性质和波速参考值判定，属于中软场地土，场地类别为类，属于抗震一 般地段。根椐场地土质和地下水埋藏条件，按建筑抗震设计规范规定初判，本场地不 会产生地震液化。7.结论和建议(1)场地工程地质条件良好，无不良地质作用。(2)场地和地基稳定， 适宜进行本工程的建设。(3)杂填土不可作天然地基，粉质黏土和粗砂可作天然地基。(4)本区抗震设防烈度为 7 度，建筑场地

12、类别为类、设计地震分组为第一组，设 计基本地震加速度值为 0.15 g，特征值周期值为 0.45g。(5)本区土的标准冻结深度为 1.1 米。(6)建议采用天然地基为宜。(7)在本次勘察深度范围内遇见地下水，施工时应考虑地下水对工程的影响。根据 水质分析报告判定地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微 腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。(8)根据踏勘及现场调查，该区地下无管线通过。(9)该建筑对环境没有影响。(10)根据建筑经验，该场地土对建筑材料无腐蚀性。2.1.4 评价标准海城河左岸防洪标准为 20 年一遇，右岸为 50年一遇，本次防洪评价校核洪水频 率为 2%(50 年一遇)

13、。2.1.5 穿越设计穿越断面地层岩性主要为粉质粘土及粗砂土，适宜定向钻穿越，且两岸场地交通 运输方便，故推荐采用定向钻穿越方案穿越海城河，穿越水平长度约为353.7m。穿越处两岸均为住宅区绿化带，比较开阔，有明显的大堤，入土点选在北岸，在 大堤坡脚外 20m处，高程 29.01m，出土点选在南岸，在滨河南路外 36.7m 处，高程 30.36m，两岸均有公路可靠近出、入土点。穿越地层选择考虑的主要因素： 根据穿越管径和出入土角、曲率半径的要求，穿越管线从岸上弹性敷设到河 床底的最小深度约为 1.5m 左右；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档 根据水流冲刷条件及规划河床确定，对不通航

14、河流覆土厚度不小于0.5m。定向钻穿越同时沿管壁进行膨胀土密压灌浆，防止钻孔发生渗透渗流及土体塌 陷。根据工程地质剖面图上所揭示的地层，综合考虑上述各项因素，穿越管线主要在 第（ 2）层粘土层及第（ 3）层粗砂层通过，河床下管道最小覆土厚度约为 1.5m（南岸 近堤脚处）；主槽覆土厚约 7.0m；两岸大堤处管顶最小埋深均为 12m左右。设计定向 钻入土角 12，出土角 13，定向钻穿越水平长约 353.7m。2.2 河道基本情况海城河是太子河左岸最后一条支流，其地理位置为东经 12218 -1238， 北纬 4039-4111。海城河发源于海城市孤山镇弟兄山，河源高程 813 米，河 长 88

15、.2km，流域面积 1310km2，多年平均径流量为 2.5 亿立米，河床糙率较大，流域 内耕地面积 47 万亩，占全市耕地面积的 29%，是海城市主要产粮区。海城河可分为上游山区段、中游城区段、下游平原段。 上游河道弯曲，河谷狭 窄，中游析木至海城一段，流速稍减，出海城后呈扇形延伸至牛庄一带，坡降较小， 流向自东南向西北。荒岭子燃气管道穿河处位于海城河城区段。该段河道顺直，两岸 护岸工程完整，河道规划基本完成，滩槽清晰。海城河水文观测资料有 60 年左右，即 1935年开始至 1998年止，除 46 年48 年，96 年无资料，其余年份资料较完整。有两次历史特大洪水调查资料为1879年和18

16、88 年。流域内有基本雨量站七个（牛庄、海城、英房、析木、岔沟、接文、孤山） 观测年限以牛庄站最长，有 70年以上资料，接文、孤山资料较短，仅 1416 年资 料，流域雨量点平均密度 187 平方公里。据分析流域平均年雨量多年平均值 733.7 毫 米，均值等值线由山区的 780 毫米递减至平原的 650 毫米，由海城站资料知，年最大 雨量 1003.9毫米（1964年），年最小雨量 455.7毫米，最大三日暴雨 270.9毫米， （1975 年），最大 24小时暴雨量 173.9毫米 （1985年）。降雨量年内分配极不均匀。平水年 69 月雨量占年雨量的 66%，1012月与 14 月各占年

17、雨量的 10%左右。海城河设计防洪标准为左岸 5%（20 年一遇），右岸 2%（50年一遇）。3河道演变由于海城河流域的地理位置和地形、地貌特点，其年内、年际间的降水分配极不 均匀，洪涝灾害经常发生，这就造成了流域内不同程度的水土流失。在海城河流域的平原微度侵蚀区，水土流失较轻，年平均侵蚀深0.45mm，年侵蚀模数 358 吨/平方公里。在泛低山丘陵强度侵蚀区，地面坡度 1/5001/200，年平均 侵蚀深 4.65mm，最大年侵蚀模数 1020 吨/平方公里，以沟蚀为主。根据历年实测资料分析，研究区域河段内主槽未有明显摆动，河床比较稳定。资 料显示河底高程有不同程度的下降，存在的局部冲刷和淤

18、积问题，是由于水土流失、 不均匀降雨，不会对河槽有大的影响。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档由于海城河历史上为天然河道，河床的坡度较平缓，不能输移粗大的沙砾，水流 所携带的泥沙颗粒越小，同时形成不断的沉淀，说明河流基本处于稳定状态，河道的 自然下切轻微。同时，随着上游水利工程的建造，形成了层层拦蓄、梯级开发的局 面，流域内水土保持工作效益对流域内的蓄水保土起到重要作用。结合海城河断面资料分析，认为该段河道以自然演变为主，大洪水时河道会有一 定的冲刷变形，但冲刷幅度不大，相对稳定。4防洪评价计算4.1水文分析计算4.1.1基本资料海城河水文观测资料有 60 年左右，即 1935年开始

19、至 1998年止，除 46 年48 年，96 年无资料，其余年份资料较完整。有两次历史特大洪水调查资料为1879年和1888年。流域内有基本雨量站七个（牛庄、海城、英房、析木、岔沟、接文、孤山）观测 年限以牛庄站最长，有 70 年以上资料，接文、孤山资料较短，仅 1416年资料，流 域雨量点平均密度 187 平方公里。据分析流域平均年雨量多年平均值 733.7毫米，均值等值线由山区的 780 毫米递 减至平原的 650毫米，由海城站资料知，年最大雨量 1003.9毫米（1964 年），年最小雨 量 455.7毫米，最大三日暴雨 270.9毫米， （1975年），最大 24 小时暴雨量 173.

20、9毫米 （1985年）。降雨量年内分配极不均匀。平水年 69 月雨量占年雨量的 66%，1012 月 与 14 月各占年雨量的 10%左右。4.1.2 设计洪水 该工程穿越海城河断面处位于海城河城区段，已多次完成该区域的水文及河道水 力复核工作，成果客观准确，资料详尽。本评价设计洪水采用海城河全流域规划 （已通过评审）中水文设计成果，详见下表：表 4-1 海城站设计洪水成果表P(%)项目年平均均值12510备注Q(m 3/s)7334670378026301810收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档2 a2u2 2g4.2 冲刷与淤积分析计算4.2.1水力计算海城河城区段防洪标准为左岸

21、边二十年一遇，右岸五十年一遇，本报告采用美国陆军工程兵团 HECRAS软件对管道穿越段河道进行水力计算。计算程序采用能量方程式推算河道水位、流速等水力要素。能量方程式： Z 2 Z1 h f h ja21ug1式中： Z1、Z2 分别为下、上游断面的水位，单位为2 gm；hf、hj 分别为上下断面间的沿程、局部水头损失，单位为 m u1、u2 分别为下、上游断面的流速，单位为 m/s。计算频率为 P=2%，计算结算见下表。各河流穿越处主槽水力计算成果表水力参数断面水位( m)主槽流速 V (m/s)最大水深 H(m)管线穿越断面24.045.046.74管道穿越断面位于海城河 I 号橡胶坝下游

22、，上表为忽略消力池等消能设施的自然河道下的水力计算结果，流速偏大，因此后续的冲刷验算结果偏于安全。4.2.2河道冲刷计算河道平面冲刷受来水来沙、河床质组成、河岸整治工程及上下游跨河建筑物等多 种因素的影响，成因复杂，目前尚无特别准确的计算手段，现在国内运用较多的是实 测断面套绘法和一般险工用的累计冲刷深法两种方法，本评价采用累计冲刷深法。河道累计可能最大冲刷深度计算采用堤防工程设计规范 GB50286-98 附录 D 堤防防护计算( D.2.2-1)公式：hB hp ?nVcp1V允1式中： hB局部冲刷深度 (m),从水面算起 ; hp一般冲刷后水深，可近似用设计水位时最大水深代替 (m)

23、Vcp主河槽平均流速 (m/s)V 允河床面上允许不冲流速 (m/s)，由岩土工程勘察报告知，海城河河 床土质为杂填土及粉质黏土，察得允许不冲流速为 0.2 m/s； n与防护岸破在水面上的形状有关，一般取 n=1/4收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档4.2.2.4计算成果冲刷计算成果表水力参数河名频率 P水深 h(m)允许不冲流 速 V 充(m/s)主槽流速Vcp(m/s)n冲刷深 hB(m)海城河P=2%6.740.205.040.258.36由上表可知道设计水位时局部冲刷深(从水面算)为 8.36m，水深 6.74m，实际冲刷深度约为 1.62m。由于受地勘资料限制，床面泥沙允

24、许不冲流速采用经验值，因此 计算结果仅供参考。5防洪综合评价5.1 与现有水利规划的关系与影响分析根据海城河全流域规划要求海城河左岸达到 20 年一遇防洪标准，右岸达到 五十年一遇防洪标准，荒岭子天然气穿河管道按五十年一遇洪水标准复核，满足 技术要求，说明输油管道防洪标准符合规划内容，设防标准与措施适当。5.2对行洪安全的影响分析由于荒岭子天然气管道采用定向钻方式穿越河流，不会壅高洪水位，对河道演变 基本无影响，同时对地下水位亦无影响，因此不会影响现有的工程设施的正常运行。根据河道演变分析和海城水文站实际洪水资料分析，较大洪水时，河岸和河床均 会发生一定程度的冲刷。城镇燃气设计规范规定穿河管道

25、覆土厚度根据水流冲刷 条件及规划河床确定，对不通航河流要求不小于 0.5m；荒岭子天然气管道最小埋深 1.5m(南岸近堤脚处)，主河槽处埋深 7m。经水力复核验算，河道五十年一遇洪水时 最大冲刷深度 1.62m，南岸近堤脚处埋深厚度未达到规范要求，需作防冲处理。5.3对河势稳定的影响分析该工程的防洪标准为 50 年一遇，管道采用定向钻方式穿越河道，管道建成后，不会引起河势的大幅度调整，河道的冲淤变化仍以自然演变为主。因此管道建设对附近的河道演变及河势发展基本无影响。5.4对现有防洪工程、河道整治工程及其它水利工程与设施影响分析管道建设由于采用定向钻穿越方式，因此不会壅高洪水位，不会影响及恶化两

26、岸 现有的防洪安全标准。工程布设不压缩河槽及滩地，未曾改变河道设计过水断面及河 道原貌，对现有的防洪工程、河道整治工程影响甚微。定向钻入、出点高程分别为收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档29.01m及30.36m，高于 50年一遇洪水位，且管道穿越同时沿管壁进行膨胀土密压灌浆 处理，因此不会造成堤防的渗透渗流，对两岸堤防（岸）稳定无影响。5.5对防汛抢险的影响分析 该工程为定向钻穿越方式，建前与建成后均不影响汛期防洪抢险队伍、物资的运 输，有利于防洪抢险。5.6对第三人合法水事权益的影响分析 不影响第三人合法的水事权益，只是在施工期对当地群众生产、生活、环境等产 生一定影响。6结论与

27、建议6.1 结论经分析计算，海城荒岭天然气穿河工程的防洪评价意见如下：收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档1、管道工程穿越海城河工程标准达到五十年一遇洪水频率，主槽流量为3780m3/s，最大水深 6.74m，设计水位 24.04m，满足海城河规划要求。2.根据堤防设计工程规范中最大可能冲刷深度公式计算，管道穿越处五十年 一遇洪水频率时最大冲刷深约为 1.62m，南岸近堤防处，管道最小覆土厚度为 1.5m， 未满足规范要求，需作防冲处理。3.管道建成后，不会引起河势的大幅度调整，河道的冲淤变化仍以自然演变为 主。管道建设对附近的河道演变及河势发展基本无影响。4.管道建设采用定向钻穿越方式，穿越同时沿管壁进行膨胀土密压灌浆处理，因 此不会壅高洪水位，不会影响两岸现有的防洪安全标准，两岸堤防不会发生渗透渗