输电线路塔基防洪问题探讨

输电线路塔基防洪问题探讨
摘要：近年来，电力系统进步迅速，输电线路由于线路路径长，跨越的地貌
单元多样，不可避免地存在着跨越河流、湖泊、沟渠等水文条件较为复杂地域的
情形。

在这些地段，输电线路塔基防洪问题尤为关键，对于工程造价有着直接影响。

如果考虑过大，则容易造成经济浪费；反之如果考虑过小，轻则造成经济损失，重则关乎工程的安全稳定运行，因此在设计各个阶段都给予了特别关注。

工
程实践中，需要结合水文条件、地质条件、周边已运行工程实践经验等综合分析
计算判断，最终确定一个合理的设计值，满足工程实际设计需要。

关键词：输电线路；塔基防洪；人类活动
随着我国经济的发展，电网建设越来越多，输电线路跨越黄河的情况经常发生。

通过文献数据库查询，跨越黄河的输电线路工程水文研究也不少。

为保证河
道行洪安全、保护堤防安全、保持河势稳定，同时保证在河道行洪时输电线路工
程的安全。

一、冲刷计算
输电线路基础冲刷计算历来没有自己独立成体系的计算公式，采用公式来源
于公路和铁路的桥梁冲刷计算，冲刷深度为天然冲刷、一般冲刷和局部冲刷三者
之和。

天然冲刷指河道天然演变所导致的冲刷，这种冲刷更多地缘于地质营力所
形成，诸如风蚀、水蚀等，天然冲刷目前尚无可靠的计算方法，其幅度较难量化。

此外，由于输电线路工程寿命相对于地质年代很短，且由于这部分计算需要多年
的观测资料，而极少数河流才进行监测，一般河流较难以获取，因此，工程实践
中很少考虑天然冲刷对输电线路基础的影响。

多年工程实践证明，这种考虑是可
以保障线路的安全稳定运行的。

但对于一些多沙质游荡型河流，人类活动对河床
改变较大，导致河床被重新塑造，如黄河流域的水库冲沙活动，这类活动导致的
天然冲刷需要单独考虑，后面的人类活动影响将专门分析。

一般冲刷计算是输电线路冲刷计算的焦点，也是难点所在，是指由于工程建成，行洪断面被压缩，过流流速增加，从而河流被重新塑造。

输电线路的冲刷计
算具有其不同于桥梁冲刷计算前提的特殊性，如在电力行业中比较普遍的观点认
为输电线路档距较大，因而基础压缩河流断面甚少，且基础截面与河宽相比占比
很小，对于流速影响可忽略不计，从而可以不考虑一般冲刷，如110kV输电线路
北江跨越工程。

但上述成果由于缺少理论和实践支撑，在水利部门完成的防洪影
响评价中，经常持完全不同的观点，即同时考虑一般冲刷和局部冲刷。

从工程安
全角度考虑，同时考虑到水利部门对工程监管的需要，此外，一般输电线路跨越
河流相对较少，采用差异化的跨河设计满足工程的需要，本文建议按水利部门的
冲刷计算考虑，即同时考虑一般冲刷和局部冲刷。

这样既满足了工程安全的需要，同时在相关政府监管中也是有利的。

一般冲刷计算中同时需要的另一个问题是现
有塔位处于滩地和主槽的情形，这种情形对于游荡型河流尤为关键，游荡型河流
主槽不定，由于人类活动、大的洪水过程皆可能对河道进行重新塑造，因此在这
些河段必须要考虑主槽演变对塔位冲刷的影响。

对于一些游荡性河床冲刷深度计算，半理论半经验公式存在一定局限性，需进行模型试验进行对比分析。

局部冲
刷指河道中设置塔基后，塔基周围的水流情况与原始天然状态会发生很大变化，
由于塔基对水流的阻挡作用，因此在塔基上游不远处导致水面壅高，至塔基位置
达到最高，两侧水流收缩集中，动能增加，水面逐渐下降，在塔基后一定范围内
水面都很不稳定。

塔基的阻水作用使塔基前形成较强的螺旋流并向下游传播发展，同时在塔基下游形成回流区，回流区会形成旋涡将泥沙卷往下游，引起床面冲刷。

水流在压差的作用下产生漩流，在与纵向水流汇合后，产生围绕塔基卷绕的马蹄
形漩涡，漩涡是引起局部冲刷的主要原因。

局部冲刷的计算主要与一般冲刷后水深、基础型式、与水流的夹角等相关，在基础型式中，目前采用群桩基础冲刷的，根据工程实践，将群桩折算到单桩的迎水截面，从而采用与单桩相同的公式，可
以在一定程度上解决复杂问题。

对于特殊复杂的群桩冲刷深度计算，通过模型试验，研究成果可为设计、相关专题所需的冲刷问题提供有利的技术支撑。

2、人类活动影响。

人类活动很大程度上改变了原有的自然地形地貌条件，
具有巨大的自然再塑力，导致流域形态、水流流向、流速等改变，与原有自然地
形地貌条件有很大不同，将可能导致很大的破坏力。

因而，在人类活动频繁地区
需考虑工程建设期内人类活动对塔基防洪可以能影响，提前采取技术和工程措施，以避免由于人类活动导致的工程措施变更。

下面以典型工程实例进行分析。

某
500kV输电线路工程，跨越河流，施工图定位时，塔基位置位于河漫滩上，后由
于上游修建公路，对河道进行了整治，导致部分右岸的河漫滩被侵占，使原流向
右岸的水流向左岸集中，导致向塔基方向的流量增加，上述过程中水流对河床
进行了重新塑造，河床发生了演变，导致流速加大，水深增加，水流对河床进行
重新塑造，相应导致河床冲刷增加，使原处于河漫滩的塔位演变成为主槽，增加
了工程风险，虽然设计时已按主槽设计考虑，但是已对工程检修、运行维护、接
地等造成一定不便，后进一步为了工程安全考虑，增加采取抛石措施，并需要定
期监测塔基可能存在的变形等。

三、输电线路塔基防洪问题优化
1、基础型式选择。

山区线路应优先采用原状土基础。

可充分利用原状土地
基承载力高、变形小的良好力学性能，从而减少对边坡的破坏。

目前，国内输电
线路在山区覆盖层较浅（小于3m）的塔位采用的基础型式主要有：（1）岩石锚
杆基础（适用于微、中风化、强风化）；（2）岩石嵌固基础（适用于强风化）；（3）挖孔基础（适用于强风化以下）；（4）掏挖-岩石锚杆复合基础等几种基
础型式。

对大荷载山区铁塔基础，掏挖基础直径一般在2.0～2.8m，埋深约为
10m～20m，属于大体积混凝土、大直径桩的范畴，可采用空心掏挖和变截面人工
挖孔桩基础，能有效减小工程造价，减小施工弃土，从而减小对环境的破坏。

2、资料收集与整理。

进行充分现场踏勘和资料收集，现场踏勘是设计的前提，只有充分现场踏勘，才能为后续工作提供基础，在现场踏勘过程中，要充分
注意周边工程情况，要留意工程名称、承建单位等信息，为后续收资奠定基础。

在资料收集过程中，不但要收集现有工程资料，同时还应收集规划工程资料。

资
料收集是进行内业工作的基础，只有充分的资料收集，才能与内业的分析计算进
行比较对比，从而为提供合理的结果奠定基础。

资料收集是进行计算的外部边界
条件，因此资料收集的完整程度一定程度上决定了成果的准确性。

在资料收集过
程中，还应注意规划资料的收集，从而在设计时进行适当提前考虑，尤其是对于
大的水利工程、堤防工程等，这些工程对高程、流量有较大影响，工程建成后，
如果这些水利工程实施，将有可能对设计阶段的成果形成颠覆性影响，适当考虑，供相关方决策，从而避免了后续的可能工程变更。

输电线路由于线路路径长，跨越的地貌单元多样，在水文条件复杂地段输电
线路塔基防洪问题尤为关键，对于工程造价有着直接影响。

本文以工程实例为研
究对象，分析输电线路塔基基础防洪问题，对防洪问题中涉及的冲刷计算和人类
活动影响等问题进行探讨。

参考文献：
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