长沙市天然气利用工程穿越湘江浏阳河靳江河项目防洪评价报告.docx

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长沙市天然气利用工程穿越湘江浏阳河靳江河项目防洪评价报告

前言

长沙市是湖南的省会城市，全省政治、经济、文化和科教中心，全国历史文化名城。

近年来，长沙市国民经济和城市建设虽然发展迅速，但城市能源结构中煤炭消耗量仍占主导地位，其燃烧所造成的环境污染十分严重，成为困扰长沙市社会经济可持续发展的主要制约因素之一。

国家实施天然气“西气东输”为长沙市利用天然气提供了良好契机和可靠的气源保证。

据此湖南省人民政府、长沙市政府决定借此良机抓紧进行天然气工程建设，以求迅速改变城市能源结构，减少大气污染，提高市民健康水平，改善投资环境条件，加速社会经济发展；保护自然资源和文化古迹，促进旅游事业发展，将长沙市建设成一座繁华、开放、文明、秀美的现代化中心城市。

长沙市天然气利用建设工程为改善人民生活环境、加速社会经济全面发展起了十分重要的作用。

长沙市计委以长计字【2001】488号《关于长沙市天然气利用工程立项的请示》文件向湖南省发展计划委员会请示报告，省计委于2001年10月以湘计工【2001】762号文件批复同意立项长沙市天然气利用工程，同时长沙市水利局也于2002年2月函复长沙市天然气利用工程规划领导小组，同意天然气工程管线穿越湘江、浏阳河、靳江河等有关河流。

长沙市天然气管道穿越湘江处采用定向钻施工方法，穿越长度约1160m，穿越管道为厚壁直缝焊接钢管，钢级为L290，管材管径为D610×11.9，防腐层采用双层环氧粉末；天然气管道穿越浏阳河处采用定向钻施工方法，穿越长度约450m，穿越管道采用直缝埋弧型钢管，钢级为L290，管材管径为D610×9.7，外防腐层采用双层环氧粉末加强级防腐；天然气管道穿越靳江河处采用定向钻施工方法，穿越长度约280m，穿越管道采用直缝埋弧型钢管，钢级为L290，管材管径为D610×8.7，外防腐层采用PE三层结构加强级防腐。

穿越工程的主要项目内容为穿越段管道的预制和管道的水平定向钻穿越。

湖南省水利水电勘测设计研究院1999年12月编制的《望城县城市防洪工程初步设计报告》以及《长沙市城市防洪工程初步设计报告》确定：

天然气管道工程穿越湘江河段的设防标准为100年一遇；浏阳河堤段的设防标准为100年一遇；靳江河堤段的设防标准为50年一遇。

天然气管道穿越河道工程实施后，湘江、浏阳河、靳江河均发生设防标准的洪水时，两岸大堤均存在渗流现象，因此要加强堤防两侧堤防、堤基的防护，主要采取封堵钻孔和堤身防渗帷幕灌浆等工程补救措施。

为了掌握天然气管道穿越工程建设对河道行洪、蓄滞洪，对堤防河床的影响及范围，以及是否对河势变化、交通航运、防汛抢险等产生影响和应采取的防洪补救措施等。

遵照《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防洪法》及《中华人民共和国河道管理条例》，水利部、国家计委水政[1992]7号《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》及湖南省有关法规要求，我局受长沙市水利局的委托对长沙市天然气管道穿越工程进行行洪评估论证。

行洪评估论证的主要内容有:

河道行洪、蓄滞洪；对河势变化、堤防安全、河道水质等方面的影响以及应采取的防洪补救措施等。

本报告按湖南省水利厅湘水洞管[2001]18号《湖南省水利厅关于印发〈湖南省河道管理范围内建设项目防洪评价报告编制大纲〉的通知》规定的要求和内容进行防洪影响分析计算和报告编写。

第一章基本情况

1.1流域及所跨河段自然地理概况

1.1.1湘江流域概况及水文特性

湘江发源于广西临桂县海洋坪的龙门界，经兴安、全州至下江圩斗牛岭，进入湖南省东安县，再经冷水滩、祁阳、衡阳、衡山、株洲、湘潭、长沙至湘阴的濠河口分两支注入洞庭湖，全长856Km，流域面积为94660Km2，河流平均坡降为0.134‰，是洞庭湖水系中最大的河流，也是长江七大支流之一。

湘江流域内水系发育，5Km以上的河流有2157条，两岸支流为不对称形，右岸支流比左岸发育，湘水及其主要支流特征见表1。

表1:

湘水及主要支流特征表

河流名称

发源地点

河口地点

河长

（Km）

流域面积（Km2）

平均比降

（‰）

湘水

广西临桂县海洋坪龙门界

湘阴县濠河口

856

94660

0.134

右

岸

支

流

消水

兰山县野猪山南

永州市萍岛

354

12099

0.760

白水

桂阳县大土岭

祁阳县白水镇

117

1810

舂陵水

兰山县人形

常宁县茭河口

223

6623

0.760

耒水

桂阳县烟竹堡

衡阳市耒河口

453

11783

0.770

米水

炎陵县天障冲

衡山县米河口

296

10305

1.01

渌水

江西省萍乡千柱岭

株洲县渌口镇

166

5675

0.490

浏阳河

浏阳县横山坳

长沙县陈家屋场

222

4665

0.573

捞刀河

浏阳县石柱峰

长沙市泽油池

141

2543

0.780

左

岸

支

流

祁水

祁阳县九塘坳

祁阳县城关

114

1685

蒸水

邵东县雁鹅圳

衡阳市草桥

194

3470

0.540

涓水

衡山县南岳峰

湘潭县小对河

103

1764

0.820

涟水

新邵县观音山

湘潭县湘河口

224

7155

0.460

沩水

宁乡县扶王山

望城县新康

144

2430

1.16

湘江流域地处亚热带湿润气候区，流域植被良好，河网发育，降水充沛。

湘江水资源的主要来源是降水。

流域多年平均年降水量为1435.9mm,水汽主要来源于太平洋西部的南海和东海,以及印度洋的孟家拉湾。

因受太阳辐射，季风环流和地理、地形因素的影响，流域内降水表现出明显的季节性和地域性。

春夏之间，降水量集中，秋季多旱，暑热期长。

4-6月多暴雨洪水，降雨量一般占全年降水量的40%以上，7-9月炎热干旱，所以洪涝、干旱灾害频繁。

降水量在地域上的分布，总的趋势是山区大于丘陵，丘陵大于平原。

湘江流域各站多年平均水面蒸发量在800mm-1000mm之间，地区和年际变化不大。

湘江流域水资源丰富，流域多年平均径流深为766mm,折合水量665亿m3。

年径流量的年际变化和年内分配与年降水量相应，汛期4-9月径流量占全年径流量的70%左右。

年最大流量多出现在五、六月份；最枯流量一般出现在十月至次年一月间。

1.1.2浏阳河流域概况及水文特性

浏阳河流域位于湖南省东北部，流域介于东经112°50′-114°10′，北纬27°52′-28°29′，流域东西长，南北窄，呈一弓形状。

浏阳河在双江口以上分为大溪河、小溪河，二河均源出湖南与江西省交界之浏阳大围山的东峰及中峰，自东向西流，大溪河经阳田、白沙、东门、官渡、永和，古港至双江口，全长87.3公里,平均坡降为1.76‰。

小溪河经双溪、张坊、田心、蒋埠江、平安洲，经高坪至双江口，全长108.3公里,总落差为1390.85米,平均坡降为2.35‰。

大溪、小溪两水在双江口汇合后始称浏阳河（又名浏渭河）。

浏阳河向西南流经石咀坡、浏阳市城区、标洲、普迹至镇头，水程长为64.8km,总落差为28.78米,平均坡降为0.41‰，为浏阳河中游。

浏阳河自镇头以下流向趋西北,经小埠港、湘阴港、柏家山、仙人市、梅河、东山镇、朗梨镇，于长沙市开福区落刀嘴汇入湘江，此段长约70.0km,总落差为17.63米,平均坡降为0.2‰,为浏阳河下游。

浏阳河流域面积为4665.15km2，干流全长134.8km,总落差为46.41米,平均坡降为0.27‰。

浏阳河流域地处武功山脉西北部边缘部分，地势东北高，西南低，北面有甑盖山、连云山、福寿山、鸡脚山、灵碑山，海拔约在800米以上，最高为连云山，海拔高度1600米。

东面有大围山、立头岭，海拔也均在800米以上，以大围山为最高，海拔1607.9米,南面有龙王牌等山,一般海拔在300-500米,龙王牌海拔最高为879.2米,西面为湘江平原。

浏阳河流域位于华夏古陆，南岭准地槽北部边缘，接近江南地质，本流域出露层有泥盆前纪变质岩系和泥盆纪，石碳纪，侏罗纪，第三纪，第四纪以及中生代之花岗岩入侵体等。

泥盆前纪变质岩系，全流域都有分布，构成流域主要地层，各期之地壳活动及本区岩浆活动较剧烈。

河流发育期界于壮年期至老年期之间，河槽一般较浅平，水流较慢。

干流达浒以上及支流小溪河汇口以上为中低山谷区，河谷呈“V”形，冲沟发育，沿岸有崩落现象，坍塌滑坡现象较少，本区水文地质条件主要是裂隙泉水，一般溢流量不大。

达浒以下至双江口为山间盆地区，山势平缓，有二级阶地，河谷呈“∪”形，沿河有塌岸现象。

本区为阶地与基岩接触处，有潜水溢出；双江口以下至河口，除伥冲、目莲渡较狭窄外，多为丘陵区，河谷较开阔，河槽发育，岩石崩落滑坡、坍塌现象都有发现。

本区地下水活动以裂隙水、壤中水为主。

浏阳河流域属中亚热带湿润季风气候区，流域多年平均温度16℃-18℃，极端最高气温39.4℃,极端最低气温-8.4℃。

流域多年平均降雨量为1543.2毫米，多年平均径流量36.0亿立方米，年内降水量分配极不均匀，一般十二月、一月最小，仅占全年雨量的8%，四至六月最丰，约占全年雨量的40%，流域上游一带为暴雨中心。

浏阳宝盖洞1954年7月，14天降雨量达1010毫米，7月25日，一日降水量达400毫米，流域多年平均蒸发量1241.6毫米。

本流域洪水多由暴雨产生，多出现在4-6月，洪峰高而瘦，历时约3-5天，峰顶持续时间1-2小时。

1.1.3靳江河流域概况及水文特性

靳江河发源于宁乡县白鹤山寨子冲，流经宁乡的古塘坪、朱石桥、陈家湾、道林，经湘潭碑头镇，流入望城县九江庙、鸡公塘、寒铺镇，经岳麓山柏家洲注入湘江。

靳江河全长85km，流域面积781km2，河流平均坡降0.550‰，流域地处长衡丘陵向滨湖平原的过渡地带，主要以丘陵为主，海拔在100-300m左右，较大的一级支流有仙人坝和新河两条，5km以上河流有24条。

靳江河流域年平均降雨量1412.0mm，降雨主要集中在4-7月，约占全年降雨量的52％，降雨量年际变化，流域内年最大降水量为1827.0mm（1998年），年最小降水量为1024.0mm（1978年），年最大与最小降水量之比为1.78倍。

靳江河流域属亚热带湿润气候类型，流域年平均气温16.9℃，最热月（7月）平均气温29℃，最冷月（1月）平均气温4.4℃，极端最高气温38.4℃，极端最低气温-12.0℃，年平均相对湿度81％，年日照时数为1610.5小时。

1.2流域内水文勘测

在湘江及浏阳河流域内，国家建设了一套功能完整的水文测报站网，监测干支流水情变化、水资源的动态变化，积累了大量的观测系列长，项目齐全的水文资料。

在湘江干流上自上游至下游，设有全州、老埠头、归阳、衡阳、衡山、株洲、湘潭等水文站，在长沙、湘阴设立了水位站，在各主要支流上均设有控制性水文站或水位站。

本次防洪评估采用了湘潭、长沙、湘阴、朗梨等水文（位）站实测资料与湘潭至浏阳河河口断面之间干支流上全部雨量站的降水量资料，各水文（位）站基本情况见表2。

表2：

水文（位）站基本情况表

站名

性质

河名

位置

集水面积（km2）

至河口距离（km）

测站基面与黄海基面关系（m）

设站年月

主要测验项目

湘潭

水文

湘江

湘潭市城内

81638

102

-2.173

1936.1

降水、水位、流量

长沙

水位

湘江

长沙市城内水电码头

83020

-2.177

1946.7

水位、降水

湘阴

水位

湘江东支

湘阴县城关镇

-1.974

1924.1

水位、降水

朗梨

水文

浏渭河

朗梨镇川河

3815

25

-1.698

1957.5

降水、水位、流量

长沙水位站于1946年由伪湖南省水文总站设为水文站，1949年3月停测。

1950年7月1日由湖南省人民政府水利局恢复，设于河西施家港合家村，1954年5月改为水位站，1955年4月20日与海关水尺（1909年设立）合并，上迁移至河东五一轮渡码头下手附近，更名为长沙水位

（二）站，1970年再次上迁2416m至楚湘街水电码头下游约10m处至今，更名为长沙水位（三）站。

在应用长沙站水位资料时，利用1970年对比观测资料及1975、1976年水面线观测资料统一换算为长沙（三）站水位，各断面水位换算关系见表3。

表3:

长沙水位站各断面水位换算关系表

施家港水位（m）

换算至五一码头水位改正数（m）

五一码头水位（m）

换算至水电码头水位改正数（m）

25.10m以下

+0.03

25.00m以下

+0.09

25.11-26.74

+0.04

25.01-26.70

+0.10

26.75-28.45

+0.05

26.71-28.80

+0.11

28.46-29.86

+0.06

28.81-29.90

+0.12

29.87-31.00

+0.07

29.91-30.60

+0.13

31.01-31.96

+0.08

30.61-31.50

+0.14

31.97-32.68

+0.09

31.51-32.70

+0.15

32.69-33.46

+0.10

32.71-33.90

+0.16

33.47-34.06

+0.11

33.91-34.30

+0.17

34.07-34.66

+0.12

34.31-35.90

+0.18

34.67-35.14

+0.13

35.91-36.30

+0.19

35.15-35.78

+0.14

36.31-36.90

+0.20

35.79-36.24

+0.15

36.91-37.40

+0.21

36.25-36.83

+0.16

37.41-38.00

+0.22

36.84-37.34

+0.17

38.01-38.54

+0.23

37.35-37.84

+0.18

38.55以上

+0.24

37.85-38.30

+0.19

注:

表中水位为冻结吴凇基面,冻结基面-2.177=85黄海基面。

朗梨水文站设立于1957年5月，进行水位、流量、降水量等观测，系浏阳河的下游控制站，流域面积3815km2，距汇入湘江河口25km,受湘江变动回水影响,水位、流量关系不稳定，其断面稍有冲淤。

靳江河作为直接流入湘江干流的一条小河，该流域洪水主要有两种情况：

一是洪水以湘江干流为主，支流相应；二是以支流为主，湘江干流相应。

靳江河流域仅设雨量站一个，没有水文观测站，其洪水水文分析与水文计算，主要依据湘江流域洪水及相邻小流域实测洪水资料。

1.3河段已建重要涉河工程概况

工程穿越湘江地点上游150m处有107、319国道绕城公路南线黑石铺湘江大桥，下游4300m处有长沙市二环线猴子石大桥；工程穿越浏阳河地点下游100m处有浏阳河长潭高速桥；工程穿越靳江河地点下游约3000m处有靳江河河口的靳江河桥，上游约4500m处有107、319国道绕城公路南线靳江河大桥。

1.4工程河段河流特征及其演变情况

工程穿越湘江地点位于黑石铺湘江大桥以北约150m，东为解放垸双管子，西为洋湖垸，江面宽度约1000m，穿越采用定向钻施工方法。

管线中心位于湘江河段的下游，系稳定开阔型河床，主航道偏西侧。

每年5-8月为湘江洪水期，一般水位为30-32m，最高洪水位为1998年的39.18m，每年10月至翌年2月为枯水期，水位为23-26m（此处的水位基面为吴淞口高程基面），水位年变化幅度大于8m，平均水流流速为0.12-1.26m/s，经钻孔取水水样分析，地下水对钢管具有弱腐蚀性。

工程穿越浏阳河地点位于浏阳河长潭高速桥南东100m处，穿越采用定向钻施工方法，穿越长度为450m。

浏阳河系湘江支流，其水位季节性变化较大，最高水位约37.8m，枯水位约25.0m，年平均水位位27.0m，最高水位出现在5-8月，最低水位出现在9月至翌年2月。

岩土工程详细勘察报告钻孔取水水样分析，其对钢管具有弱腐蚀性。

工程穿越靳江河地点位于靳江河桥西约3.0km，北为岳麓山五星村，南为望城县洋湖垸，穿越采用定向钻施工方法，穿越长度约为280m。

靳江河为湘江支流，其水位季节性变化较大，最高水位约36.0m，枯水位约25.0m，最高水位出现在5-8月，最低水位出现在9月至翌年2月，在勘察期间（2002年10月）为枯水期，勘察河段几近断流，岩土工程详细勘察报告钻孔取水水样分析结果表明，其对钢管具有弱腐蚀性。

1.5防洪、通航标准

根据1994年6月2日由国家技术监督局和中华人民共和国建设部联合发布,1995年1月1日起实施的中华人民共和国国家标准《防洪标准》（GBS6201-94），城市应根据其社会经济地位的重要性或非农业人口的数量分为四等级，各等级的防洪标准如下表4。

表4:

各等级城市工程防洪标准表

等级

重要性

非农业人口（万人）

防洪标准

重现期（年）

Ⅰ

特别重要的城市

>150

>200

Ⅱ

重要的城市

150-50

200-100

Ⅲ

中等城市

50-20

100-50

Ⅳ

一般城镇

<20

50-20

湖南省水利水电勘测设计研究院1999年12月编制的《望城县城市防洪工程初步设计报告》以及《长沙市城市防洪工程初步设计报告》确定：

工程穿越湘江的河段远期防洪标准为100年一遇洪水，工程穿越浏阳河堤段远期防洪标准为100年一遇洪水，工程穿越靳江河堤段远期防洪标准为50年一遇洪水，故本次防洪论证的防洪标准分别确定为：

100年一遇、100年一遇、50年一遇。

工程穿越湘江处河段全程处于通航状态，工程穿越浏阳河处河段全程处于通航状态，工程穿越靳江河处河段由于河床复杂，水深较浅，全程处于不通航状态，挖沙等船只只在局部河段内作业。

1.6天然气管道穿越河道工程设计方案

长沙市天然气管道穿越湘江处采用定向钻施工方法，穿越长度约1160m，穿越管道为厚壁直缝焊接钢管，钢级为L290，管材管径为D610×11.9，防腐层采用双层环氧粉末。

穿越工程的主要项目内容为穿越段管道的预制和管道的水平定向钻穿越。

长沙市天然气管道穿越浏阳河处采用定向钻施工方法，穿越长度约450m，穿越管道采用直缝埋弧型钢管，钢级为L290，管材管径为D610×9.7，外防腐层采用双层环氧粉末加强级防腐。

穿越工程的主要项目内容为穿越段管道的预制和管道的水平定向钻穿越。

长沙市天然气管道穿越靳江河处采用定向钻施工方法，穿越长度约280m，穿越管道采用直缝埋弧型钢管，钢级为L290，管材管径为D610×8.7，外防腐层采用PE三层结构加强级防腐。

穿越工程的主要项目内容为穿越段管道的预制和管道的水平定向钻穿越。

1.7防洪评价依据

1.7.1项目依据

1、湖南省水利水电勘测设计院1999年12月编制的《长沙市城市防洪工程初步设计报告》和《望城县城市防洪工程初步设计报告》；

2、中国市政工程华北设计研究院2002年12月编制的《长沙市天然气利用工程初步设计报告》；

3、河北建设集团2004年9月完成的《长沙市天然气利用工程穿越项目湘江穿越施工方案》；中铁十八局集团建筑安装工程有限公司2004年9月完成的《长沙市天然气利用工程穿越项目浏阳河穿越施工方案》；中铁十八局集团建筑安装工程有限公司2004年9月完成的《长沙市天然气利用工程穿越项目靳江河穿越施工方案》；

4、中国市政工程华北设计研究院：

穿越湘江段、浏阳河段、靳江河段管道平面及纵断面图；

5、《湘江流域规划报告》，湖南省水利水电勘测设计院，1998年5月；

6、《浏阳河流域规划报告》，湖南省水利水电勘测设计院，1998年5月；

7、《靳江河流域规划报告》，湖南省水利水电勘测设计院，1998年5月；

1.7.2法律法规依据

1、《中华人民共和国水法》；

2、《中华人民共和国防洪法》；

3、《中华人民共和国河道管理条例》；

4、湖南省实施《中华人民共和国河道管理条例》办法；

1.7.3防洪评价技术标准依据

1、中华人民共和国国家标准《防洪标准》；

2、中华人民共和国国家标准《水位观测标准》、《河流流量测验规范》；

3、《水利工程水利计算规范》；

4、《水力学》，成都科学技术大学水力学教研室编，1979年3月;

5、《水利动能设计手册—防洪分册》，水利电力出版社，1987年6月；

6、《湖南省河渠糙率》，湖南省水文局，1988年；

7、《湖南省河流特征》，湖南省水文局编，1977年10月；

8、《堤防工程管理设计规范》（SL171-96），中华人民共和国行业标准；

9、《堤防工程技术规范》（SL51-93），中华人民共和国行业标准；

1.7.4其他文件依据

1、水利部、国家计委水政[1992]7号《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》；

2、湖南省发展计划委员会湘计工[2001]762号《关于长沙市天然气利用工程立项的批复》和长沙市水利局《关于长沙市天然气利用工程工作联系函的函复》；

3、水利部国水文甲字003号《水文、水资源调查评价证》；

1.8高程系统

本防洪评估报告所有高程基面与《长沙市天然气利用工程天然气管道穿越湘江、浏阳河、靳江河项目技术设计报告》中的高程基面一致，采用85黄海高程基面系统。

第二章设计洪水分析计算

2.1流域洪水情况

2.1.1暴雨特性

浏阳河和靳江河均系湘江干流的一级支流，流域内暴雨由南来的太平洋湿热气团与极地高压气团接触形成，其中由低压类所造成的暴雨出现机会较多，强度较大，暴雨中心多在上游，暴雨量自上游到下游呈逐渐衰减的趋势，流域降水的年内、年际之间变化较大。

湘江流域多年平均年降水量为1435.9mm，多年平均年水面蒸发量在800mm-1000mm之间，4-6月多暴雨洪水；浏阳河流域多年平均年降水量为1543.2mm，多年平均年水面蒸发量为1243.6mm之间，4-6月多暴雨洪水；靳江河流域多年平均年降水量为1412.0mm，降雨主要集中在4-7月，约占全年降雨量的52％，降雨量年际变化，流域内年最大降水量为1827.0mm（1998年），年最小降水量为1024.0mm（1978年），年最大与最小降水量之比为1.78倍。

2.1.2洪水特性

暴雨是流域产生洪水的最主要因素，洪水的季节特点、时空变化与流域暴雨相应，年最大洪水主要发生在每年的4-8月，且以5-6月尤为显著。

2.2设计洪水计算

2.2.1设计洪峰流量计算

湘江干流长沙站只有1947、1948、1951－1954年实测流量资料，但上游41km处的湘潭水文站有长系列可靠的实测流量资料，且其控制的流域面积占长沙站以上的98.3％，故采用湘潭站1950-2003年连续实测流量系列、长沙站1947、1948、1951－1954年实测流量资料，又选择1926年的历史调查洪水进行频率分析计算，并与上游干流衡山、衡阳、株洲站进行地区综合平衡，得出工程穿越湘江段处各频率的设计洪峰流量成果见表5；湘江支流的浏阳河流域面积4665km2，河口以上25.6km设有朗梨水文站，具有长系列的实测流量资料，利用朗梨水文站可靠的长系列实测资料进行频率分析计算，得出工程穿越浏阳河河段处各频率的设计洪峰流量成果见表5；靳江河流域内没有设立水文测站，更没有长系列的实测水位和流量资料，其设计洪水分析主要依据湘江长沙段洪水资料及相邻流域实测洪水资料。

在长沙市城市防洪工程可行性研究阶段曾对靳江河设计洪水做了大量分析工作，提出了由实测暴雨，采用推理公式和综合单位线法推求的方法，计算出设计洪水。

为了检验成果的合理性，本次论证时搜集了邻近流域由实