武汉城市天然气汉江管道穿越工程安全影响分析

杨　柳　　简秋敏　　杨　彬　　夏　薇

(长江水利委员会水文局 长江中游水文水资源勘测局,湖北 武汉　430010)



武汉城市天然气汉江管道穿越工程安全影响分析

杨柳简秋敏杨彬夏薇

(长江水利委员会水文局 长江中游水文水资源勘测局,湖北 武汉430010)

摘要：根据研究区域实测河道资料，对武汉城市天然气汉江管道穿越工程建成前后，研究区域河床演变情况进行了分析。结果表明，近期河床的冲淤变化对天然气管道安全影响不太明显，工程建成至今穿越管线最小埋深变幅仅约3 m，总体较为稳定。今后一段时期内应继续定期监测河床变化情况，必要时可采取相应防范措施。

关键词：区域河道；实测资料；天然气；管道；穿越工程；安全；汉江

1　概　述

武汉市城市天然气供气工程是武汉市重点项目之一，工程已于2003年6月完工。武汉天然气管道汉江穿越工程主要从粉质粘土、粉砂、粉细砂层穿过。在河道深泓部位，管道在粉细砂层中穿越，这种土层抗冲能力较弱，倘若河床发生较大冲刷，将直接影响到天然气管道的安全。因此，全面了解穿越断面的冲刷情况及其变化趋势对于正确评估天然气管道的安全状况，以及研究应急方案都是十分必要的。

本文基于该区域汉江(1978～2013年)共9个测次地形资料，对武汉天然气管道汉江穿越工程的安全状况进行分析。

2　河道基本状况

管道穿越工程位于汉江河口段，全长33 km。由一系列弯道和介乎其间的过渡段所组成，河道总的趋势是上段微弯，中间弯曲，下段顺直。工程河段属于平原湖区河流，河床基本稳定，两岸均有堤防工程，河床平均比降为0.7‰。河势见图1。

穿越点位于武汉市东西湖区与汉阳区，在长丰桥和黄金口之间，北临解放大道，东面距长丰桥约600 m，两岸堤防间距约575 m，堤顶高程约30.1 m。

图1　武汉天然气管道汉江穿越河段河势示意

天然气管道穿越场区位于淮阳山字形构造南湖西翼，主要受控于燕山期构造运动，表现为一系列走向近东西至北西的线性褶皱。该区断裂裂隙不发育，基岩为志留系泥岩，岩层微倾，倾角呈水平20°，该区现代构造运动呈缓慢下降的性质，新构造运动，升降幅度不大，是一个相对稳定的地套。穿越场区地层自上而下为：冲填土和人工填土(Q4a1、Qm1)、第四系全新统冲积粘性土、砂性土及砾卵石(Q4a1)、志留系泥岩(S)。

从地形和地势来看，天然气汉江穿越断面方位由北向南，左边河床较高，缓慢倾斜；河床质覆盖层以砂性土为主，下伏泥岩，埋深较大。右岸稍陡，坡度约22°，岸坡有浆砌石护坡，坡脚有抛石压脚。左岸平缓，宽广，堤防为浆砌石护坡。两岸均为开阔的冲洪积一级阶地，覆盖层以粘性土和粉细砂土为主。

3　工程建设前后河床演变分析

3.1近几十年来河床演变

根据历年来汉江穿越工程防洪评价报告分析成果，穿越管道所在河段位于黄金口和舵落口之间，为顺直河段，其岸线变化较小。河段内水流受堤防控制和岸线约束，除白鸽咀、黄金口滩段摆幅较大，其余河段主流摆动幅度已逐年减小，深泓比较稳定。工程穿越处主流摆动幅度小于上游的黄金口断面和下游的长丰桥断面摆幅值，深槽和浅滩所在的位置相对稳定，历年河床较为稳定。

根据历年实测地形资料，提取历年穿越处断面数据，套绘成图，如图2所示。根据断面数据，计算断面在平滩水位级的断面要素，见表1。

图2　武汉天然气管道汉江穿越断面历年变化(1978年4月～2014年11月)

由表1和图2综合分析比较可见，穿越处断面总体冲淤交替。1978年4月～2010年8月，断面总体呈淤积状态，淤积主要集中在河槽左侧，最大淤积幅度达6 m，断面平滩水位下过水面积减小24%，平均河底高程抬升近3 m；2010年8月～2011年11月断面总体呈冲刷状态，冲刷基本发生在河槽左侧，最大冲刷幅度达7.6 m，断面右侧较为稳定；2011年11月～2012年11月断面有所淤积，淤积部位主要集中在断面左侧局部河槽，最大淤积幅度约2.6 m，断面最深点高程变化不大；2012年11月～2013年12月，穿越断面略有冲刷，而最深点高程有所抬升，总体冲淤幅度较小，断面形态较为稳定。2013年12月～2014年11月，断面冲淤变化幅度不大，断面面积有所增加，最深点高程略有下降，总体变化相对稳定。

表1　汉江穿越断面历年断面要素统计

注：平滩水位为24.00 m。

总体来看，穿越断面变化主要发生在河槽左侧，河槽右侧冲淤变化相对较小，历年河床最深点高程变幅有限，近年(2011～2014年)断面形态基本稳定。

3.2工程前后(2002～2014年)穿越断面变化

鉴于穿越工程于2003年6月竣工，采用2002，2005，2010，2011，2012，2013年及2014年等10个测次水下实测资料，套绘工程前后10个测次穿越断面以及工程竣工后穿越管线断面图，由此可得出历年穿越断面的冲淤变化以及与穿越管线之间的关系，工程前后断面最深点高程至管线的距离(管道最小埋深)见表2。

分析得出，2002～2013年期间穿越断面有冲有淤，冲淤主要集中在河槽左侧部位，河槽右侧冲淤变幅相对较小，断面总体略有冲刷，而各年断面最深点位置较为稳定，最深点高程变化不大(3.7～5.5 m)，穿越管线2002～2014年10个测次的最小埋深分别为14，17.4，15.5，14.9，14.4，14.8，15.2，15.1，14.6，14.5 m。其中2012年11月～2014年11月，断面最深点附近小幅度冲淤，管线最小埋深在14.4～15.2 m之间变化。

表2　工程前后穿越管线历年最小埋深统计

工程竣工后至今，穿越管线最小埋深变幅仅约为3 m，穿越断面形态总体较为稳定，管道最小埋深保持在14 m以上。

4　结　语

综上所述，穿越断面历年冲淤幅度在一定范围之内总体较为稳定。尽管2011年受汉江秋汛的影响，汉江中下游河道河床普遍受到较大冲刷，汉江穿越断面河床呈冲刷状态，断面形态也有所变化，而河床最深点位置较为稳定。2002～2014年，穿越断面河床历年冲淤交替，冲淤变幅总体有限，断面最深点高程变化较小(3.7～5.5 m)。2012年11月～2013年12月，管线最小埋深增加了0.7 m；2013年12月～2014年11月，管线最小埋深减小了0.6 m。可见，近期河床的冲淤变化对天然气管道安全影响不太明显，工程建成至今，管道最小埋深在14～17.4 m之间变化。考虑到河床左侧岸坡冲淤幅度较大，今后一段时期内，应继续定期监测河床变化情况，了解天然气管道的安全状况，必要时采取有效措施进行相应防范。

(编辑：朱晓红)

图5　整治工程典型断面开挖示意

图6　整治工程实施前后沿程最高洪水位变化示意

表2　工程前后各采样点最高水位值(1991年6月20号～8月6日)　m

分析图7和表3可以看出：

(1) 在1991年6月20日～8月6日洪水过程中，安乡最高洪水位为37.07 m，白蚌口最高洪水位为35.20 m，肖家湾最高洪水位为34.58 m，南咀最高洪水位为33.99 m。

(2) 航道整治工程实施后，水文站工程前、后发生变化，安乡水位降低了0.02 m，工程前水位为37.07 m，工程后水位为37.05 m；白蚌口水位降低了0.01 m，工程前水位为35.20 m，工程后水位为

表3　典型测站最高洪水位及出现时间统计

收稿日期：2016-05-15

作者简介：杨柳，女，长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局，工程师.

文章编号：1006-0081(2016)07-0032-02

中图法分类号：Tu996.9

文献标志码：A