戈壁荒漠区洪水灾害对输油气管道的影响分析.pdf

第 5 1 卷第 6期 2 0 l 5年 6月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GAN S U WA T ER RE S OUR CE S AN D HYD R 0P OWE R T E CHN OI GY Vo1 ． 51． No． 6 J u n ． ． 2 0 l 5 设计与研 究 戈壁荒漠区洪水灾害对输油气管道的影响分析 任 国 志 中国石油西部管道 乌鲁木齐输油气分公司， 新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 1 I 摘要 通过 对 中石 油西部管道公 司输油 气管道在 我 国西部 戈壁 、 荒漠 区遭遇 洪水 灾害的分析 ， 认 为 管道 水毁 灾害可 分为两种 一种为集中过水， 另一种为分散过水， 两种洪水灾害对管道的安全运行均存在潜在的安全威胁。认为在输 油气管道水毁 灾害的 治理 中应根 据具体情况分析研 究， 得 出具体有针 对性 的治理方案进 行有效治理。提 出今后新 建 输油气管道， 在戈壁、 荒漠区敷设时， 管道选线、 埋设深度的设计 中， 应高度重视该区域暴雨洪水灾害， 并及早进行洪 水 灾害的防 治． 以保证 管道 的正常运 行。 关键词 输 油气管道 ； 洪水 灾害 ； 影响分析 ； 戈壁荒漠 区 中图分类号 T E 9 7 3 文献标志码 A 文章编号 2 0 9 5 0 1 4 4 2 0 1 5 0 6 0 0 4 3 0 4 1 问题 提 出 为 确 保 西 部 管 道 公 司 所 辖 输 油 气 管 道 安 全 运 营 ，建立适宜复杂地形地质条件的输油气管道水工 保护工程综合治理体系是非常有必要的。针对西部 管道公司所处的新疆 、 甘肃 、 青海等省区管道穿越戈 壁 、 荒 漠不 良地质 灾 害 的水毁类 型 ， 进行 相 应水 毁机 理 分析 ， 提 出 了输 油气 管 道 水工 防护 工 程 的 治理 技 术体 系与建议 。对于西部输油气工程 的安全运营 、 减少管道维修运营费用 、 改善管道沿线 的生态环境 均具 有 十分 重要 的现 实 意义 。 2水 毁 灾害 的类 型与 机理 2 ． 1 戈壁 水 毁灾 害 戈 壁地 面 因细砂 已被风 刮走 ， 剩 下砾 石铺 盖 ， 缺 水 ， 植物稀少 。例如山前洪一 冲积平原面上 的、 冲积 物 ， 以及 经强 烈 风化后 的碎屑 残积 物 等 ， 经 过强 劲 的 风 力作 用 ， 细粒 砂 与粉 尘 被 吹掉 ， 留下 粗 大 的砾 石 ， 成片覆盖于地面形成砾漠 。戈壁是风蚀产物 ， 其形 成过程以为主。主要分布于塔里木盆地 、 、 柴达木盆 地及走廓等 内陆盆地边缘及 山麓地带 。 戈 壁 滩 的形 成 其 形 成 主 要 原 因是 由洪 水 冲积 而成 。当发洪水 ， 特别是 山区发洪水时， 由于出山洪 水 能量 的逐 渐 减弱 ． 在洪 水 冲击地 区形 成 大 块 的岩 石 堆积 在 离 山 体最 近 的 山 口处 。 岩石 向 山外 依 次变 小 ； 随后 出现的就是拳头大小到指头大小 的。由于 长年 累月 E t 晒 、 雨淋 和大风 的剥蚀 ， 棱角都逐渐磨 圆 ， 变成 了砾 石 ， 就形 成 了戈 壁滩 。这 种 由 冲积 物 和 洪 积 物组 成 戈 壁滩 的扇 形 地 ， 就 是 冲洪 积 扇 冲洪 积 扇表 层一 般 均有一 层较 密实 的 戈壁石 覆盖 ，密 实 的戈 壁石 表层 具有较 好 的不 透水性 。在 未扰 动 的情 况下 ， 冲洪积扇处于自然平衡状态 ， 一般不会产生严 重的坡面下切 。 管道 在戈 壁 冲洪积 扇敷设 以后产 生严 重 的冲沟 侵蚀 和沟 道下 切 ， 其 原 因主要 为 1 管道在 冲洪积扇上敷设多为横坡或斜坡敷 设 ，与水流方 向垂直或形成夹角 。管道敷设改变了 戈壁滩冲洪积扇的微地貌 、改变了水 流 自然状态 融雪 水 、 暴 雨 径流 在 冲洪积扇 上 流动 时 ， 遇 到松 软 的 管沟 、 管 堤和 作业 带等 时 ， 水 流在 管 沟处下 渗 、 流动 、 下切 ，形 成 冲沟 。图 1 为 阿独原 油管 道 8号 阀室 附 近 ， 管堤形成阻水埂使水流在低洼处汇集 ， 冲毁管堤 形成冲沟， 导致管道埋深不足的情况 图 1 冲积扇冲沟下切管道埋深不足的-情景 管 道在戈 壁 冲洪 积扇 敷设 改变 了原地 貌 ，使 冲 洪 积扇 产生 冲沟 和沟 道下 切 以外 ，往往也 是 伴行 道 收稿 l e t 期 2 0 1 5 - 0 6 1 0 作者简介 任国志 1 9 8 3 一 ， 男， 内蒙古赤峰人， 工程师， 学士， 主要从事输油气管线的维护、 运行与管理。E - m a i l 3 2 6 0 6 6 4 7 q q - c 0 m 43 第 6期 任 国志 戈壁荒漠 区洪水灾害对输油气管道 的影响分析 第 5 1 卷 冲洪积扇水毁 集 中过水 分散过水 严重下切 I l 轻微下切 I I 严重下切 I l 轻微下切 有伴行路 l l 无伴行路 l l 有伴行路 l I 无伴行路 I I 有伴行路 I l 无伴行路 l l 有伴行路 l I 无伴行路 鍪 I I 罂 辇 图 4戈壁冲洪积扇治理措施框 图 冲沟有轻微下切的地段 ， 应将 冲沟附近的管堤推平 ， 增加泄水断面 ． 以减少洪水对冲沟的冲刷 。在无伴 行路 的地段 ， 应修筑过水面。 3 ． 1 ． 2分散 过水 1 严重下切有伴行路 戈壁 冲洪积扇洪水在管堤上方分散过水 ， 经常 会引发多条冲沟下切 ， 为防止冲沟下切 ， 应根据冲洪 积扇 的坡向修筑导流堤 ， 将洪水按照规划意图在有 过水面的地段下泄 。导流堤应根据冲洪积扇的坡度 和坡 向进 行修 筑 。导 流堤 平 面布设 分 为 圆弧形 和 三 角形导流堤。坡度较大地段应修筑为三角导流堤 ， 较缓地段应修筑为圆弧形导流堤。相邻两个导流堤 处修筑过水面 ， 使水流按照规划的泄水通道下泄。 2 严 重 下切 无伴 行 路 对于下切严重无伴行路的地段可根据冲洪积扇 的二元坡 向修筑导流堤 ， 导流堤高度为当地 2 0年一 遇最高洪水位 3 0 c m以上。但在戈壁冲洪积扇坡度 为 1 5 。 以下 时 ， 导 流堤 平 面 应按 照 圆弧 形布 设 ， 但 坡 度 ≥1 5 。 时 ， 平 面按 照三 角形 布设 。 3 轻微下切有伴行路 在有伴行路的地段 ， 应修筑过水路面 ， 做好导流 堤 ， 将导流堤与过水路面有机结合 ， 并做好过水面上 下 游齿 墙 。 4 轻 微下 切 无伴 行路 在轻微下切无伴行路地段 。 导流堤可采用戈壁 石修筑 ， 顶宽 1 0 0 c m， 坡 比为 1 l ， 高度为 当地 2 0年 一 遇 最高 洪水 位 3 0 c m 以上 。 图 5是 塔 输 分公 司 库 鄯线 K S 2 5 4 0修筑过水面和导流堤效果情景。 3 _ 2 荒 漠水毁 治 理措 施 荒漠水毁 与戈壁冲洪积扇水毁基本一致 ， 也分 为以下几种情况 3 ． 2 ． 1 集 中过水 1 下 切严 重 有伴 行路 图 5 修筑过水面 和导 流堤效果图 伴行路若在管道上方，治理措施为应修筑过水 路面 。做好过水路面的上游齿墙。伴行路若在管道 下 方 ， 可加 深下 游齿 墙 的深度 ， 根 据实 际情 况消 减 防 冲墙 ， 也可修筑铅丝石笼防洪暗堤 。 ．， 2 下切严重无伴行路 对于下切严重无伴行路的地段仅修筑 防冲墙 ． 防 冲墙下 游 布设铅 丝石 笼 。 3 轻微 下 切有 伴行 路 推平管堤增加泄水断面，以减少洪水对冲沟的 冲刷 。在有伴行路 的地段 ． 应修筑过水路面 ， 做好过 水 路 面 的上下 游齿 墙 。 4 轻 微下 切无 伴行 路 推 平管 堤增 加泄 水 断面 ，以减 少洪 水对 冲 沟 的 冲刷 。在无伴行路的地段仅修筑过水面，根据冲沟 下切程度适当加深过水面的下游齿墙。 图 6是 荒 漠 地 段 独 山 子 分 公 司 西 二 线 桩 号 4 8 6 ％5 0 0 1 T I 防 冲墙 和过水 面 治理效 果情 景 。 3 ． 2 ． 2 分散 过水 1 下切严重有伴行路 荒漠区洪水经常会在坡 面上 引发 多条 冲沟下 切 ， 为防止冲沟继续下切 ， 应根据冲沟位置修筑导流 堤 ，导流堤应根据荒漠区的坡度和坡 向进行修筑 。 45