天然气穿河管道防洪评价

11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参考。2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；（5）中华人民共和国国家标准GB50201—94《防洪标准》，1995年1月1日实施；（6）中华人民共和国国家标准GB50286—98《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S144—93《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，32004.2.20）；（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。42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，6～9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51659.4mm。5～6月份相对湿度小，气温上升快，风速大，是蒸发量最大时期，大约为536mm。11～2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、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6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0.800~3.500m。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1.300~1.300m。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%.局部含粉质粘土。层厚6.500~9.500m。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)②粉质黏土6.0-6.0———16130③粗砂9.2-11.4———89.9160最小值—最大值注：———————频数标准值76、场地地震效应按国家地震局的有关文件，本场地的基本地震烈度为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Ⅲ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，建筑场地类别为Ⅲ类、设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.15g，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。82.1.4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）。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：①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；②根据水流冲刷条件及规划河床确定，对不通航河流覆土厚度不小于0.5m。③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。92.2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122°18′--123°8′，北纬40°39′--41°11′。海城河发源于海城市孤山镇弟兄山，河源高程813米，河长88.2km，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14—16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6—9月雨量占年雨量的66%，10—12月与1—4月各占年雨量的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）。103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1/500～1/200，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。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，