天然气管道工程穿越共产主义渠防洪评价分析

赵海栋

(新乡市天然文岩渠管理处，河南 新乡 453000)

1 工程概况

根据《河南省天然气发展和利用规划纲要(2011—2020)》精神，为加快推进“气化新乡”工程，增强全市天然气接受能力，保障辉县市居民和企业供气要求，河南纵横燃气管道有限公司拟建日产60万方天然气液化项目，公司从项目的长远角度出发，决定启动建设新乡牧野区—辉县市常村镇天然气管道配套工程，保证该项目的原料天然气供应。

新乡市牧野区—辉县市常村镇天然气管道从新乡分输站出发后正北敷设，穿越共产主义渠大堤桩号38+740后，经大块镇和北原庄村之间穿过折向北偏东方向敷设，途径北招民庄村北、王小屯村东，管道在王小屯村东穿越长济高速后，继续向北敷设抵达高庄阀室，管道出阀室后继续沿东二环路东侧向北敷设，在孟庄镇东穿越S229后抵达小蒲水村阀室，管道在小蒲水村北穿越南水北调中线干渠继续沿东二环路东侧敷设，在毡匠屯村南穿越S306，继续向北经前古章村、后古章村后到达河南升辉特种装备有限公司拟建日产6×105方天然气液化项目门站，本段线路长度约32.40 km，管道采用管径DN406无缝钢管，设计压力6.30 MPa。

天然气管道穿过共渠右堤，紧贴通往梨园的土路西侧穿越共产主义渠主槽向北延伸，穿越共产主义渠河槽及滩地段长约695 m。

2 基本情况

工程评价项目所在区域位于卫河流域平原区，属暖温带大陆性季风型气候，四季分明，多年平均气温约14℃，平原区多年平均降水量约600 mm(山丘区约800 mm)。冬春多北风，为大陆性干燥气团所控制，降雨少而蒸发大。夏季多南风和东南风，到7、8月份，西太平洋副热带高压，从南向北移动，使卫河流域迅速进入雨季。至9月上旬，副高压开始南撤，雨区从华北退往淮河流域，卫河流域便开始出现秋高气爽天气。

场区主要物理地质现象有渗水、盐渍化等。勘查中发现：在香泉河、沧河入共产主义渠河口处，共产主义渠右岸堤内由于渗水形成大片沼泽。沿河道下游地势较低处，偶尔见到土壤盐渍化现象，地表可见白色盐分。堤防沿线多处存在人为破坏，主要是村民在堤防开垦种地，卫辉境内较为严重，其中共产主义渠右岸下马营村附近堤防处甚至出现了取土坑；河道沿线流经新乡、卫辉两个城市及多处村镇，在河道堤防或者附近形成多处垃圾场，垃圾多为生活垃圾，在雨水或洪水的冲刷下，对河流会造成一定污染。

该管道始于安洛线新乡分输站，出站后向北穿越共产主义渠，管道穿越共产主义渠右堤采用顶管技术，管道为Φ406×6.30的直缝钢管，以分输站出口为管道起点桩号0+000。顶管起点里程为0+52.00 m，距外堤脚8 m，终点里程为0+112.00 m，距内堤脚8 m，顶管长度为60 m。土方回填首选开挖土料，不足部分采用砂壤土回填夯实。

共产主义渠右岸大堤现状堤顶高程76.88 m，设计堤顶高程77.82 m，堤下管顶高程68.00 m,低于现状堤顶8.88 m；堤外脚地面高程72.54 m，堤内脚地面高程72.06 m，堤防下管顶高程68.00 m，低于堤外脚地面4.54 m，低于堤内脚地面4.06 m，地面以下的深度均>2.00 m。

穿越共产主义渠主槽采用定向钻施工技术方案，主槽现状最低河底高程69.65 m，该处设计最低河底高程68.65 m。主槽两岸滩地地面高约72 m。燃气管道管顶距现状河底最低点距离14.65 m，距设计断面河底最低点距离13.65 m。定向钻入土点里程为0+292.64，出土点里程为0+716.25；定向钻起点里程为0+317.5，终点里程为0+696.27，定向钻长度为378.77 m。

堤防顶管与定向钻之间距离205.50 m，为滩地，采用大开挖方式挖沟敷设管道，滩地高程72.60 m，管顶高程68.10 m，管顶埋深4.50 m。

长输管道不允许采用虾米弯，也不应采用斜口连接，因此管道焊接对口时，要特别注意保持对口同心。

工程穿越共产主义渠右堤采用顶管技术，穿越主槽采用定向钻技术。定向穿越的第一步是钻导向孔，然后再用冲洗管钻孔；当导向钻杆和冲洗管在目的地露出时，就完成了导向孔；筒形扩孔器钻头固定在钻杆上，随着钻杆的增长，扩孔器沿着导向孔向前钻进；在向前钻进时，扩孔器旋转，当扩孔器出现在钻孔装置前时，就完成了扩孔；扩孔器和拖回装置旋转，插入穿越管道；当拖回装置和预制的管子从孔中露出时，就完成了穿越管道的安装。

3 防洪评价计算

3.1 河势影响分析

工程输气管道深埋于地下，地面以上没有建筑物，该工程对河势、流态影响较小。

3.2 排涝影响分析

工程输气管道深埋于地下，地面以上没有建筑物，故对该区域的排涝系统没有形成改变。

3.3 防洪影响分析

根据施工方案，建设项目施工主要安排在非汛期，燃气管道穿越共产主义渠右堤和主槽分别采用顶管和定向钻穿越方式。在此期间共产主义渠一般无洪水发生，同时项目施工为地下穿越，因此对河道泄洪影响不大。

共产主义渠防洪标准为：百年一遇洪水情况下，保障新乡市区安全。

河道设计洪水位水面线按照河道非均匀流理论，采用恒定非均匀渐变流能量方程，自下而上进行推求。推求采用计算机程序进行，按100 a一遇洪水标准计算的设计洪水位成果见表1。

表1 桩号38+740处设计洪水位成果表

100 a一遇洪水标准共产主义渠该处滩地行洪水深为4.26 m。

3.4 局部冲刷

合河汇流口以上流域面积4 203.40 km2，其中，山区面积2 003.40 km2，平面区面积2 200 km2，合河站至淇河口以上汇入的流域面积不大，增加流量，故按合河站计算防洪流量。

《卫河干流(合河～淇门)治理工程(共产主义渠右堤治理)可行性研究报告》中，共产主义渠合河站100 a一遇设计洪峰流量采用3 130 m3/s，并对共产主义渠合河站至小河口的洪峰流量进行了综合分析，确定共产主义渠从桩号34+100(合河站)～91+850(淇河口)段100 a一遇设计洪峰流量全部采用3 130 m3/s。

根据《公路桥位勘测设计规范》，河槽的冲刷深度计算公式为：

(1)

经计算，本次河槽冲刷深度hp=1.51 m。

根据《公路桥位勘测设计规范》，河滩的冲刷深度计算公式为:

(2)

此断面的右岸滩地宽度约为316.20 m；左岸滩地漫滩行洪，滩地宽度取为516.20 m。

经计算，本次河滩冲刷深度hp=1.25 m。

根据GB 50286-2013《堤防工程设计规范》，河道的冲刷深度计算公式为

(3)

(4)

经计算，局部冲刷深度hs=0.49 m，即河床冲刷深度为

Δh=0.49 m

公式中采用的泥沙参数均按最不利情况计算，主河槽最大冲刷深度为1.51 m，燃气管道管顶埋深为13.65 m，大于洪水冲刷深度，满足要求；河滩最大冲刷深度为1.25 m，河滩处燃气管道管顶埋深为4.50 m，堤防处燃气管道管顶埋深为8.85 m，大于洪水冲刷深度，满足要求；该工程地面以上没有建筑物，不会影响河床的冲刷和淤积。

4 结语

输气管道深埋于地下，地面以上没有建筑物，不影响河道及其水利工程与设施，洪水淹没对其影响较小。

穿越共产主义渠主槽管道管顶高程55.00 m，主槽现状河床最低点高程69.65 m，主槽规划治理河底高程68.65 m，管顶低于主槽现状河床最低点14.65 m，低于规划治理河底13.65 m。通过计算，主槽最大冲刷深1.51 m，不影响河道及其水利工程与设施，洪水最大冲刷深不影响管道安全。

穿越共产主义渠大堤及滩地段管道管顶高程68.00 m，现状大堤内堤脚高程72.06 m，现状滩地高程72.47 m，管顶埋深低于内堤脚4.06 m，低于滩地地面4.50 m。通过计算，滩地最大冲刷深1.25 m，不影响河道及其水利工程与设施，洪水最大冲刷深不影响管道安全。

建议施工结束3个月后，距堤脚10 m处挖开观察管壁四周泥浆失水情况。若已经充分失水，管壁四周出现裂隙，沿管线采取泥浆灌注处理。若失水不充分，以后每间隔1个月观察一次，直到充分失水，管壁四周出现裂隙，沿管线采取泥浆灌注处理。

穿越共产主义渠右堤和主槽管道建议在冬季或春季施工，施工期不必考虑洪水影响，有利施工，在汛期之前有时间对穿越大堤管段进行泥浆灌注处理，保证大堤安全度汛。