淮河洛河洼1000kV大跨越线路通航净高分析

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　　摘 要：为避免淮河洛河洼采砂船损伤1000kV淮南～南京淮河大跨越线路，本文通过采砂船现场测量、生产厂家调查、砂层勘测等方法，结合采砂需求，对洛河洼采砂船高度进行分析，确定淮河洛河洼1000kV大跨越线路对最高通航水位的净空高度取65m，近年的运行情况表明，未发生因采砂船逃窜导致的导线损伤事故。
　　关键词：通航净高;采砂船;淮河;洛河洼
　　中图分类号：U697 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）12-0160-02
　　0 引言
　　安徽省淮河干流河道采砂由来已久，近年来淮河采砂船只不断增加，滥采现象日趋严重，给河势稳定、防洪、通航、涉河工程与设施的安全带来了严重不利影响[1，2]。
　　淮南-南京-上海1000kV特高压交流工程淮河大跨越工程在淮南市和怀远县县界附近的闸口村跨越淮河，跨越档距1490m，跨越点左岸为汤渔湖行洪区，右岸为洛河洼行洪区（洛河洼采砂区）。
　　自2011年以来，在本工程淮河大跨越跨越点上游几公里范围内，多次发生了因采砂船不下降吸砂管行进挂断或损伤跨淮河电力线路导线的事故。
　　本文通過采砂船现场测量、生产厂家调查、砂层勘测等方法，并结合实际采砂需求，对洛河洼采砂船高度进行分析，以确定淮河洛河洼1000kV大跨越线路通航净高[3-4]。
　　1 洛河洼采砂区规划
　　洛河洼采砂区位于淮南市洛河洼右岸迎水侧滩地，主要为洛河洼堤防退建加固工程实施后形成的外滩地。
　　洛河洼采区地层可分为5层，自上而下如下：①层（Q4a1）：中粉质壤土。层厚11.20m～14.50m，层底高程5.20m ～8.45m。②层（Q4a1）：细砂。层厚9.40m—13.30m，层底高程-6.70m～-2.60m，采砂最低底高程控制为-4.4m。③层（Q4a1）：中粉质壤土。层厚6.50～13.30m，层底高程-16.15m ～-11.90m。④层（Q4a1）：中砂。层厚4.00～10.00m，层底高程 -22.60m～-19.80m。⑤层（K）：砂岩，最大揭露厚度4.30m，层底最低揭露高程-24.80m。
　　洛河洼采砂区规划开采第②层，最低底控制高程-4.4m。淮河水运发展要求和设计采砂区砂层埋藏的实际情况，采运结合、随采随运，采砂方式采用泵吸式[5]。
　　2 采砂船发展及逃逸危害
　　自20世纪90年代末期，采砂船的功率逐渐增大，由早期的功率约400kW，单船日产量也仅为几千吨，逐渐发展到功率为2×1650kW的双泵“吸砂王”、其单泵的工作能力已达到3750m3/h。
　　目前，在淮河及长江干流河道采砂主要使用射流式采砂船。采砂船主要由船体、吸砂管固定支架（含上端钻管）、吸砂管三部分组成。吸砂管由上端钻管和下端吸管组成[6]。
　　射流式采砂船工作时，将吸砂管深入砂层，由位于吸砂管底端的射流泵产生高压水流冲击泥沙，形成泥浆后从吸口将泥沙混合物吸入，沿吸砂管送入分离设备，砂石料从水中分离出来后被移动到皮带机上，然后由皮带机将其输送至运输船只或岸上。若采砂船进行非法采砂被执法人员发现时，往往为节省时间，在不下降吸砂管的情况下进行紧急逃窜，此时吸砂管上端钻管超高高度可达到50m以上，穿行通过跨越河道的高压电力线路时，易损伤下层导线。因此，需要对采砂船不降吸砂管情况下的最高高度进行分析，以确定跨越电力线路的通航净高。
　　3 洛河采砂船高度分析
　　3.1 现场测量
　　对洛河洼采砂区5个停泊点的采砂船支架高度和钻管顶端高度的现场测量，有如下结果。
　　（1）现场测量船只中固定支架距水面最高51m，钻管顶端距水面最高49m。大多数船只在休息停泊状态，钻管顶端没有完全伸出固定支架。（2）吸砂管上端钻管有8m、13m、22m三种长度分布，船型越大长度越长。（3）在现场测量的船只当中，固定支架距水面51m的采砂船，吸砂管上端钻管长22m。
　　经调查了解，采砂船吸砂管下端吸管长度跟船的吨位和采砂深度均有关系，但主要取决于采砂深度。
　　3.2 生产制造厂家调查
　　经对多家生产钻探式抽沙船生产厂家进行调查，近10年来用于淮河流域的钻探式抽沙船一般船桅高度（抽沙扬程一半的高度）均不超过50m。
　　3.3 洛河洼采砂区砂层勘察
　　根据安徽水文工程勘察研究院洛河洼采砂区的地质勘探资料，洛河洼采砂区第②层砂最低的层底高程为-6.7m，第④层砂最低的层底高程为-22.6m。以滩地高程19.5m计算，洛河洼采砂区砂层最大埋藏深度为42.1m。
　　3.4 采砂船高度分析
　　根据以上采砂船高度调查和具体砂层分布，可进一步推测采砂船高度。
　　首先，以洛河洼采砂区规划开采的第②砂层分析采砂船高度。第②砂层层底高程为-6.7m，当滩地高程取19.5m时，最大埋藏深度为26.2m。吸砂管下端吸管到土层最长为26m，考虑操作空间，采砂船固定支架对船面的高度取30m。吸砂管下端吸管长26m，上端钻管长13m。采砂船行进前将吸砂管底部抬升至平齐船底，在行进过程中钻管顶端的一般高度为13m+26m-3m（上端钻管在吸砂管内重叠1.5m，船吃水深1.5m）=36m（距20年一遇洪水位23.9m），采砂船固定支架高度为30m+3m（船面至吃水线处为3m）=33m（距20年一遇洪水位23.9m）。
　　根据此段跨越淮河的500kV庄城线路值班监督看护站记录台账，正常穿行通过的采砂船高度在25m-34m。对比按照第②砂层的最大埋藏深度计算出的采砂船高度36m与实际情况的34m基本相当，因此，以埋藏深度和采砂方法相结合来计算采砂船高度方法是可行的。
　　在建筑工程，细砂主要用来抹面，中粗砂用来拌砂浆和混凝土，所以中砂用量更大。洛河洼采砂区第②砂层为粒径0.07mm-0.24mm的细砂，平均厚度11.8m;第④砂层为粒径0.31mm-0.40mm的中砂，平均厚度6.5m。为谋取更大的利益，采砂船主必然会增加采砂船高度，在规定的采砂区范围内向地下越界开采。因此，需要以洛河洼采砂区越界开采的第④砂层分析采砂船高度。 　　第④砂层层底高程为-22.6m，当滩地高程取19.5m时，最大埋藏深度为42.1m。吸砂管长度最大40m（离岩石层2m）。考虑水深4.4m和操作空间，采砂船固定支架高度（对船面）取48m。吸砂管下端吸管长40m，上端钻管长22m，取20年一遇洪水位23.9m。采砂船行进前将吸砂管底部抬升至平齐船底，在行进过程中钻管顶端的高度为40m+22m-3m（上端钻管在吸砂管内重叠1.5m，船吃水深1.5m）=59m（距23.9m水位），采砂船固定支架距23.9m水位高度为48m+3m（船面至吃水线处为3m）=51m。
　　通过历次采砂船损伤電力线的事故分析报告来看，已有淮河大跨越线路导线弧垂最低点与水面距离最高为40.1m，而采砂船体及吸砂管支架高度将近30m-50m，吸砂管完全伸出时将近50m-60m，采砂船在躲避执法、慌忙逃窜过程中，为节省时间，会将吸砂管拔出河底，并伸出固定支架，高度达到50m以上，进而损伤跨越淮河上方电力线。
　　采砂船逃窜前将吸砂管底部抬升至平齐船底时，钻管顶端高度达到59m（对水面的净空距离），此时已经满足采砂船及时逃窜的条件，若继续提升吸砂管使其顶端高度超过59m，采砂船将会牺牲逃窜时间，并且其船体在空载时会发生倾覆危险，因此，采砂船钻管顶端高度将不会超过59m。
　　4 淮河大跨越通航净高
　　4.1 淮河大跨越通航净高
　　淮南-南京-上海1000kV特高压交流工程淮河大跨越工程在洛河洼跨越淮河时，若以采砂船吸砂管不损伤下层导线为原则，需考虑操作过电压6m的距离，净空高度为59m+6m=65m;若按采砂船固定支架高51m，考虑12m安全距离，净空高度为51m+12m=63m。
　　综合以上，在不采用拦河索、考虑采砂船实际影响的情况下，本工程淮河大跨越对最高通航水位的净空高度取65m。
　　4.2 运行情况分析
　　淮南-南京-上海1000kV特高压交流工程淮河大跨越工程采用了本文推荐的通航净空高度65m，下层导线最低点高程为89.4m，已投产运行四年，截止日前，未发生因采砂船逃窜时损伤导线的事故。
　　5 结语
　　以采砂船现场测量、生产厂家调查、砂层勘测等方面相结合来计算采砂船高度的方法可行且可靠。
　　根据采砂船高度、考虑操作过电压6m的距离确定淮河大跨越对最高通航水位的净空高度，可以避免采砂船吸砂管损伤下层导线，满足安全运行要求。
　　参考文献
　　[1] 王刚.河道采砂对堤防安全影响研究[D].武汉大学，2004.
　　[2] 章浦军，林福，王涛，等.一起船舶过航引起220kV输电线路断线的原因及防范[J].电力与电工，2011，31（04）：40-42.
　　[3] 朱罡，高海波，刘奇，等.山江线跨越通航河流设计方案[J].山东电力技术，2016，43（05）：79-81.
　　[4] 赵学问，赵有芳.关于通航河流水上过河缆线安全富裕高度取值的探讨[J].珠江水运，2011（16）：67-69.
　　[5] 高鑫.淮河安徽段采砂状况和管理机制探讨[J].治淮，2010（01）：20-21.
　　[6] 徐云标.射流式吸砂工程船原理及应用[J].船舶工业技术经济信息，2003（06）：29-30.
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