专题8水文气象及覆冰专题报告剖析.pdf

《专题8水文气象及覆冰专题报告剖析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题8水文气象及覆冰专题报告剖析.pdf（17页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、专题8 水文气象及覆冰专题研究 报告 内容提要 丛塘浏阳南 220kV线路工程，单回路架设，场地位于湖南省浏阳市， 线路全长 42.50km。 其万丰水库以西以平原和丘陵为主， 以东以低山为主。 沿线水系主要有捞刀河、浏阳河和万丰水库，水库大坝安全稳定，对塔 位无影响。浏阳属亚热带夏长炎热盆地谷地气候区，夏季异常炎热。本 工程基本风速取 23.5m/s ，验算风速取 27m/s；雷暴日为 60 日/ 年；全线 覆冰建议按 15mm ，线路经过万丰水库及以东为易覆冰区，设计时宜选用 加强型导线。 目录 1 前言. 1 2 水文. 1 3 气象. 4 3.1 气候特点 . 4 3.2 气候划分 .

2、 5 3.3 气候特征值 . 5 3.4 设计风速 . 6 3.4.1 概况 . 6 3.4.2 大风调查 10 3.4.3 设计风速 10 3.5 雷暴日取值 11 3.6 设计覆冰 . . 12 3.6.1 冰冻概况 12 3.6.2 导线覆冰 12 3.6.3 覆冰调查 13 4 结论及建议 . . 14 1 1 前言 本次丛塘浏阳南220kV线路工程，单回路架设，场地位于湖南省浏 阳市，西北起自丛塘220kV 变电站，东南终至浏阳附近的浏阳南220kV 变电站，线路全长42.50km。 浏阳位于湘中东部，北纬2751至 2834，东经 113ll 至 11415之间。东面是山区，属湘赣

3、边界山区的一部份。西部是丘陵盆 地，为湘东丘陵盆地。整个地势自东北向西南倾斜，由北向南成山岭山 谷交错平行排列。山地丘陵多于盆地平原，植被面良好。东面山区有连 云山、大围山两山盘踞，两山主峰均在1600 米以上，地势复杂，山峦重 叠，绵延起伏。500米以上的山峰有180多座。山区树木繁茂， 雨量充沛， 气候凉爽，风景秀丽。沿溪流两岸，田园成片，山清水秀。西部盆地平 原与长沙县共处于湘中较大盆地之一的“长浏盆地”之中，地势平坦， 河流密布，芳原田野。盆地雨量丰富，光照充足，无霜期长，是农作物 及花卉主种区。在山区与盆地交接的中部地区，东北、西南走向的山脉 之间有大片谷地平原，具有平行山谷山地地形

4、的主要特征：谷地西北部 有一线峰峦挺拔的山谷，形成一道天然屏障，使得这一地区气候冬季温 和，夏季凉爽。 本工程线路在万丰水库以西， 地形地貌以平原和丘陵为主， 线路海拔 高程约在 50100m ，在万丰水库以东， 线路海拔高程在 100400m左右， 以低山为主。 2 水文 本工程线路，自丛塘 220kV变电站出线约 3km后在龙王潭河段跨越捞 2 刀河，跨越河段顺直，跨越河段右岸为水田，左岸设有堤防。线路继续 行进 6.5km 后在六十岭河段再次跨越捞刀河，跨越河段右岸为山体，左 岸地势较平缓开阔。在约23km处，线路沿万丰水库北侧约400m处通过。 线路在距浏阳南220kV变电站 4.5k

5、m 竹背村处跨越浏阳河， 跨越河段 顺治，两岸均为自然河堤，右岸为山体，左岸为水田。 捞刀河（龙王潭）捞刀河（六十岭） 万丰水库浏阳河（竹背村） 图 2-1 线路附近河水情况 捞刀河，为湘江一级支流， 位于湖南省长沙市境内， 发源于浏阳市石 柱峰北麓的社港镇周洛村，流经浏阳市社港镇、龙伏乡、沙市镇、北盛 镇和永安镇，长沙县春华镇和黄华镇，开福区捞刀河镇，于长沙城北洋 油池汇入湘江。全长141 公里，流域面积为2543 平方公里。 据调查，历史上捞刀河曾多次发生大洪水，其中1996 年洪水最大； 3 1996 年捞刀河河道全部行洪，两岸滩地淹没水深1.52m ，滩地最大冲 坑 0.5m，河槽最大

6、冲坑 24m左右。线路跨河段上游约650m处为捞刀河 支流与捞刀河汇合处， 1996 年洪水时，由于洪水冲刷，该处约1020m 的河岸塌落。综合以上情况分析，发生大洪水时，线路跨河段主河槽仍 有可能发生大范围的摆动或裁弯取直，预计未来50100 年内跨河段主 河槽的摆动范围按整个河道考虑，主河槽一次最大冲刷深度按24m考 虑。 浏阳河位于湖南省东部， 是湘江的一级支流， 发源于罗霄山脉的大围 山北麓，有大溪河和小溪河两个源流。全长共222 公里，流域面积3211 平方公里，流经浏阳市、长沙县市共40 个乡镇，最后在长沙市的陈家屋 场注入湘江。每年 57 月为主汛期。根据线路跨越浏阳河较近处的双

7、江 口水文站资料，最高洪水位77.45m（1995.6.22 ） ，50年一遇设计洪水位 （2% ）为 80.08m，30 年一遇设计洪水位（ 3.33%）为 79.29m，20 年一遇 设计洪水位（ 5% ）为 78.66m，10 年一遇设计洪水位（ 10% ）为 77.45m，5 年一遇设计洪水位（ 20% ）为 76.00m，水化学类型以HCO Ca?Mg 型最 为常见。 据调查，浏阳河竹背河段洪水季节每年都会淹没左岸水田，淹没水深 约 70cm ，其中 1998年洪水最大， 淹至调查村民居住房屋坪，持续一天一 夜后自然消退。 与线路相交处，捞刀河、浏阳河均不通航。 万丰水库于 1958

8、 年人工建造，位于连云山脉蕉溪岭脚下，南边紧靠 319国道，北侧有 106国道和正在建设中的大浏高速，南临正在建设中的 长浏高速。占地 1500 余亩， 水库集雨水面积 28.95 平方公里，总库容 1016 4 万 m3 ，灌溉下游蕉溪乡、北盛镇农田12000 亩，是浏阳市规模最大的小 型水库。自建成以来运行良好，未发生溢库、决堤等现象。近年来当地 正进行万丰水库核心景观区建设，水库大坝安全稳定。因拟建线路位于 水库北侧约 400m左右的山体上，且塔位与水库坝体高差大于50 米，可 以不考虑水库对塔位影响。 本工程线路除跨越以上河流外，其余地段跨越若干溪流、 沟谷，线路 走线均在地势较高的山

9、脊、山腰地区，涉及的跨越均为地势狭窄的小沟 小河，对线路不构成影响。拟建线路应避开了河流规划的水利设施及坝 址地区，同时杆塔位置地势应选在高处，应避开冲沟、洼地及河道转弯 处，以使线路不受洪水影响。 3 气象 3.1 气候特点 浏阳位于北纬30以南，属亚洲近海内陆地区，冬、夏两季盛行两 种相反方向的气流，冬季风向偏北，夏季风向偏南，这种一年中风向发 生规律的季节更换现象，称为季风。浏阳是受季风影响显著的地区之一。 受季风影响，冬季气候较为寒冷，夏季潮湿而炎热。46 月受太平洋、 印度洋热带海洋面气候影响，雨季出现。7 月上旬夏季风势力增强，雨带 移至淮河以北，长江以南处于雨带后部，将进入炎热少

10、雨盛夏，月平均 气温可达 29 度以上，最高气温可达39至 41。10月份，夏季风回移 到东南沿海一带，这个时候，冷空气频繁出现全市炎热的地面，暑热迅 速消退，秋凉天气伴随而来。总体说来，浏阳市属中亚热带季风湿润气 候，雨量分布各地差异不一。东部山区为较大的雨量中心，年降雨量在 17001800 毫米，山区达 2200 毫米。中部平行山谷地雨量次于东部，年 5 雨量 15001600 毫米。西部盆地平原的雨量少于中部，年雨量在1500 毫米以下。东半部以中低山为主，气候夏凉冬冻，光照偏少，降水量偏 多。中部、南部地区则由于有连云山作天然屏障，气候冬少严寒，夏少 酷暑，光照充足，雨量适中，而北部

11、处于长浏盆地之中，属湘中丘陵盆 地气候类型，雨量时空分布明显，高温、酷暑多于山区。 全市气候特征为：热量充足，降水丰沛，光照较足，气候变化随山地 垂直差异明显。春季温和，暮春夏初雨多，盛夏晴朗高温，秋季凉而不 寒，冬季寒冷，但严寒期短。 3.2 气候划分 线路主要位于浏阳西部的浏阳河中下游及捞刀河流域谷地盆地。根据 湖南省浏阳市气象志 (19562003) ，属于亚热带夏长炎热盆地谷地气 候区，由于受亚热带季风气候控制非常明显，夏季异常炎热，且时间维 持 4 个月以上，高温时段极为明显。 3.3 气候特征值 本工程线路处于浏阳市境内，根据路径方案走向与气象站的相对位 置，浏阳气象站是距离线路最

12、近的国家气象站，对线路具有一定的代表 性。 表 3.3-1 气象站基本情况表 站名北纬东经海拔(m) 浏阳气象站280611223101.1 根据浏阳气象站的气象资料统计计算，提供线路设计需求的气象条 件。 6 表 3.3-2 浏阳气象站多年气象特征值统计表 项目数值出现时间（年月 日） 平均气压（Pa）101216.7 气温（） 平均气温16.8 极端最高气温40.7 1971.07.26 极端最低气温12.0 平均相对湿度（% ）81 年平均降水量（mm ）1362.3 年平均蒸发量（mm ）1197.9 平均无霜期 (d) 271.8 平均风速（ m/s）1.4 其他天气现 象 年最大冻

13、土深度(cm) 0 年最大积雪厚度(cm) 29 年平均雷暴日数(d) 55.8 年最多雷暴日数(d) 77 年平均日照日数(d) 1665.9 年平均雨淞日数(d) 1.3 年最多雨淞日数(d) 14 年平均雾淞日数(d) 0.2 年最多雾淞日数(d) 2 连续最长雨淞时数(h) 129.9 连续最长雾淞时数(h) 9.7 3.4 设计风速 3.4.1 概况 受地形影响，浏阳地区风变化平缓。春季月平均风速为1315 米秒，夏季为1415 米秒，秋季为1416 米秒，冬季 为 12 米秒。月最大风速多出现在春季，可达81 2 米秒，风向 7 多为西南风。夏秋时节的最大风速为1012 米秒左右，

14、风向多为西北。 冬季的最大风速为710 米秒，风向多为西北。少于2 米秒和缓风 的时段较为多见，占全年各月的3040，冬季可达 42，年最大风速 12 米秒。 统计浏阳气象站全年及冬季风向频率，统计成果为：全年盛行风向为 W 、WNW，相应频率为5% ，全年风向玫瑰图见图3.4.1-1 ；冬季盛行风向 为 W 、WNW，相应频率为 6% ，冬季风向玫瑰图见图3.4.1-2 。 8 NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW 3232322244435532 风向 频率（ %） 磁县气象站冬季风向玫瑰图 （1957-2005） N NNE NE ENE E ESE

15、SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 浏阳气象站全年风向玫瑰图 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 图 3.4.1-1 9 NNNENEENEEESESESSESSSWSWWSWWWNWNWNNW 1.3121.31.71.311.343.743.3663.31 风向 频率（ %） 浏阳气象站冬季风向玫瑰图 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 图 3.4.1-2 10 3.4.2 大风调查 风速大于 17 m/s ，每小时风力达8 级以上的称为大风。浏阳大风

16、多 发生在春、夏季节。春季是冬夏过渡季节，北方冷空气频繁南下，易形 成春季大风；夏季气温高、湿度大、地面受热不均，空气在垂直方向上 容易产生不稳定状态，从而生成局地性小气旋，造成地方性的雷雨、大 风、冰雹天气；夏季受西南低涡影响，高空大风动量下传，也会形成区 域性雷雨大风。 据湖南省浏阳市气象志 (19562003) ，1968 年 8 月 6 日出现 20 米/ 秒东南风。 1975年 9 月 8 日下午，突刮 8 级大风，刮断树木以及电线 杆多处；8 月 17 日 16 时，永安境内出现龙卷风，人站立不稳，一社员曾 被风旋过一水塘，打谷机卷入空中数米，树木连根拔起。这次龙卷风， 共造成人员

17、伤亡 85 人，其中 3 人死亡，重伤 34 人，轻伤 48 人，大风所 经之地，大部分房屋被破坏； 1986 年 4 月 10 日，三口、淳口两地出现大 风，共有 l3 人死亡，42 人受伤，倒塌房屋 31 50 间，损坏烤烟 300 多亩。 1991 年 5 月 18 日发生龙卷风，风力8 级以上，大围山、张坊、官渡等 区( 镇)持续时间 40 分钟，共吹倒树木4000 多株，倒毁房屋82 间，死 亡 1 人，伤 413人。 3.4.3 设计风速 根据 110750kV 架空输电线路设计规范 （GB 50545-2010）的规 定，设计气象条件应根据沿线气象资料的数理统计结果，参考建筑结

18、构荷载规范 (GB 500092012)的风压图以及附近已有线路的运行经验 确定，220kV 线路基本风速和设计冰厚的重现期取30 年。确定基本风速 11 时，应按当地气象台站10min 时距平均的年最大风速为样本，采用极值 型分布作为概率模型， 风速离地面高度取10m 。对于山区线路，宜采用 统计分析和对比观测等方法，由邻近地区气象台站的气象资料推算出山 区的基本风速，并结合实际运行经验确定，如无可靠资料，宜将附近平 原地区的统计值提高10% 选用。 220kV 输电线路基本风速不宜低于 23.5m/s ，必要时还宜按稀有风速条件进行验算。 根据浏阳气象局资料，境内多年平均最大风速20.7m

19、/s ，主导风向 SSE ，瞬时最大风速 25.1 m/s （1971年 5 月） 。 结合气象站风速资料、 最大风速及大风调查， 参考已建线路的设计及 运行情况，考虑线路在山区走线的运行安全，并考虑线路设计优化，建 议本工程线路基本风速取23.5m/s，验算风速取 27m/s。 表 3.4.3-1 拟建线路附近已建成线路设计风速及运行情况表 序号线路名称 电压等级 （kV） 长度 （km） 基本风速 （m/s） 投运日期运行情况 1 原 220kV 丛塘 集里回 220 37.5 23.5 2007.7 未发生 风灾 2 220kV 丛塘 集里回 220 40.1 23.5 2011.11

20、未发生 风灾 3.5 雷暴日取值 浏阳地处亚热带气候区，属多雷地区，年雷暴日出现日数在3070 天左右，最常见为直击雷。在雷雨季节，雷暴造成的灾害事故常有发生。 据统计，每年都有人和牲口、电器等受到雷击，人身安全、高层建筑、 高危行业受到严重威胁。多发地带为连云山南北两侧，三口、淳口以及 12 南区大瑶、太平桥境内，出现时段为春季初至秋季，夏季集中。 根据浏阳气象站年平均雷暴日数统计值，参照已建线路的设计标准， 结合当地电力部门的线路运行情况和经验，为了保证本工程线路的安全 运行，建议全线雷暴日数采用60 日/ 年。 3.6 设计覆冰 3.6.1 冰冻概况 冰冻是指过冷却水、水汽在地面或物体表

21、面冻结而成的坚硬冰层。如， 雨淞、雾淞、霜冻。沿线出现时段一般在l 2 月，个别年份在12 月， 维持时间为 35 天，最长可达 101 5 天。据统计，冰冻维持时间较长 的几个年份分别为： 1956 年1957 年达 17 天，1959 年1960 年达 2 l 天，最多年份 1963 年1964年达 26 天。1983年 12 月至 1984 年元月， 冰冻日数达 27 天。2007年 12 月至 2008 年 2 月，冰冻日数达 60 天。 3.6.2 导线覆冰 导线覆冰是发生在大气底部一薄层里的特殊天气现象，它在近地层 5km内， 垂直方向上的层结较为特殊， 整个气层呈现高层 ( 约

22、30005000m) 冷，为冰晶层，气温一般低于10；中层 (约 15003000m)暖，为融化 层，气温一般高于 0；低层( 约 15002000m以下)冷，为冻结层，气温 低于 0。高层的冰晶、雪花降落至暖层被融化为液态水，并与暖层的水 滴一起降至冷层，由于加速度原理，部分来不及凝结，变成过冷却水滴 和毛毛雨滴，部分则变成雪花降落至地面。暖层的厚薄和维持时间决定 覆冰的大小，暖层厚维持时间长，则覆冰大。在高程较高的山区，处于 低冷层上部的云雾之中，气温较低，一般为5左右，有时达 10以 下，过冷却水滴、毛毛雨滴和雾滴易凝附在导线上形成雨、雾凇型的导 13 线覆冰。 导线覆冰的大小与冷暖空气

23、的强盛与否有关，即与低温，雨、雪、雾 天气持续时间有关；与高程有关，在一定高程高度内，比周围相对突出 的高地，气温比周围低，空气容易饱和而凝结出更多水滴；与风口、垭 口、突出的坡地等微地形有关。 3.6.3 覆冰调查 线路沿线有覆冰情况，但由于该地区海拔相对较低，地形起伏不大， 覆冰天气虽然出现较为频繁，但很少出现灾害性覆冰过程，覆冰时间分 布为当年 12 月至次年 2 月份，2008 年 1 月2 月的冰灾过程中，区域内 覆冰增大异常，造成线路局部受损，是有记录以来最为严重的一次凝冻 灾害，根据气象部门统计，本次冰灾的重现期超过100年一遇。 本工程区域内已建线路多在海拔在300m以下，均按

24、 15mm 设计，运行 良好，未发生过覆冰断线、倒杆事故。走访当地群众，覆冰情况如下： 1) 万丰水库附近谢家冲的村民李大洪： 2008 年冰灾时结冰严重，一 些树干上结冰，冰的颜色发白。山上的树木、毛竹因为枝干积冰被压断。 万丰水库以东的山里面，风要稍大一些，结冰也稍厚一些。 2) 蕉溪岭隧道附近的麒麟坡村民王传福：最冷的冬季屋檐下结冰约 0.4 米，附近电线上有轻微覆冰，水沟结冰，路面有结冰但不严重。 3) 浏阳河沿岸的陈家大屋陈建飞：线路经过处基本每年都有冰冻天 气，但持续时间很短，未出现电线被压断的现象。 2008 年覆冰灾害是本区有气象记录以来最为严重的一次低温凝冻天 气过程，线路运

25、行管理相关部门得知，尽管在蕉溪岭隧道附近曾出现最 大直径 37mm 的覆冰，但未发生塔毁线段等影响线路运行的情况，以往虽 14 也发生过较大凝冻天气过程，但都不及2008 年的强度大、时间长。由此 可见，2008 年 12 月的覆冰天气过程为极端天气，存在很大偶然性。 本工程线路在万丰水库以西， 地形以平原和丘陵为主， 线路海拔高程 约在 50100m ； 在万丰水库以东及以东线路海拔高程在100400m左右， 结合沿线调查，沿水库湿度较大，容易凝结成水蒸气，产生结冰，为易 覆冰区，设计时可采取适当措施，如采用加强型导线等。按湖南一般线 路设计气象条件，结合该地区已有线路的运行经验（见下表），

26、整个线路 设计覆冰可取 15mm 。 表 3.6.3-1 拟建线路附近已建成线路设计覆冰及运行情况表 序号线路名称 电压等级 （kV） 长度 （km） 设计覆冰厚 度(mm) 投运 日期 运行情况 1 原 220kV 丛塘 集里回 220 37.5 15 2007.7 未发生 冰灾 2 220kV 丛塘 集里回 220 40.1 15 2011.11 未发生 冰灾 4 结论及建议 （1）本工程线路跨越捞刀河、浏阳河，应注意杆塔位置地势应选在 高处；经过的万丰水库及以东为易覆冰区，设计时可采取适当措施；涉 及的跨越均为地势狭窄的小沟小河，对线路不构成影响，但是在确定塔 位时应避开冲沟和洼地及河道转弯处。 （2）本工程基本风速取23.5m/s ，验算风速取 27m/s。 （3）本工程的雷暴日为60 日/ 年。 （4）本工程线路按 15mm 冰区考虑，全线覆冰建议按15mm 。