专题12 水文气象专题

1、专题专题1212 水文气象专题水文气象专题内内 容容 提提 要要本专题响应招标文件，对线路沿线的气象资料进行了收集和调查，结合沿线的微地形微气候区进行了充分分析和论证。通过对沿线各气象台（站）气象资料的收集，我们进行了详细的计算和分析，验证了招标文件中气象条件的合理性，推荐本线路设计基本风速取 25m/s，导线最大覆冰厚度取 10mm。由于地形地貌及气象要素千差万别，仅靠现有气象台（站）的观测资料，来确定微地形、微气候点的设计气象参数是不充分的，很难反映线路工程地点的真实情况，而由于微地形引起的局地小气候对线路工程造价和运行安全影响很大。因此我们针对本线路沿线存在的微地形微气候进行了专门的论证

2、和分析，为线路气象条件的合理划分和安全运行提供了保障。 目 录1 概 述.11.1 工程概况.11.2 遵循的主要规程、规定.12 线路路径简述.13 线路水文条件.34 线路气象条件.45 设计风速.55.1 风的成因.55.2 最大风速的数理统计.56 设计冰厚.76.1 覆冰成因及类型.76.2 覆冰的影响因素.96.3 覆冰调查.96.4 冰区划分.97 雷暴日取值.108 结论及建议.1011 1 概概 述述1.11.1 工程概况工程概况安徽广德-江塘 220kV 线路工程，起于在建 500kV 广德变电站220kV 构架，讫于拟建 220kV 江塘（广三）变电站，路径长度约24.6

3、km，全线双回路架设，根据系统专业提资，导线截面为2400mm，两根地线均采用 36 芯 OPGW 光纤复合架空地线。投标推荐方案的线路全长 24.6km，与可研基本一致。其中双回路角钢塔段 19.1km，双回钢管杆段 5.5km，曲折系数为 1.11。新建杆塔84 基，其中角钢塔 49 基（20 基耐张和 29 基直线） ，钢管杆 35 基（(8 基耐张和 27 基直线)。新建双回线路位于安徽省宣城市，宣城市位于安徽省东南部，地处长江以南，黄山以北，紧邻“苏浙沪” ，为“长三角”腹地，是皖东南大门。宣城电网包括宣州、宁国、广德、郎溪、泾县、旌德、绩溪一区一市五县。1.21.2 遵循的主要规程

4、、规定遵循的主要规程、规定本工程勘测过程中执行的主要规程、规范有：220kV 及以下架空输电线路勘测技术规程 （DL/T 5076-2008） ；110kV750kV 架空输电线路设计规范 （GB 50545-2010） ；建筑结构荷载规范 （GB50009-2012） ；电力工程水文技术规程 （DL/T 5084-2012） ；电力工程气象勘测技术规程 （DL/T5158-2012） 。2 2 线路路径简述线路路径简述根据在建 500kV 广德变与拟建 220kV 广三变的相对位置，按照实际地形、地物和新增设施的相互关系进行室内初步选线，并通过结合路径方案进行的实地详细踏勘及搜资、协议工作，

5、对路径方案做了进2一步分析论证，使得路径更加合理，切实可行，同时兼顾工程技术经济指标及工程建设对社会环境的影响，最终对本线路初步拟定了两个路径方案，现分别简述如下：南方案：线路自在建 500kV 广德变 220kV 构架向东出线至十八岗北侧右转，前行至尹家冲南侧依次跨越 220kV 敬凤 I 回线和 220kV 敬凤 II 回线，走线至盛家庄东侧跨越宣杭铁路，前行至枫塘埔北侧左转跨越 X018 县道，继续前行至大竹园东侧右转跨越沪渝高速公路（宣城段） ，而后走线至狮子山西侧左转依次跨越 110kV 东凤线和粮长河至邱家村右转并跨越规划商杭高铁，随即左转平行 500kV 敬瓶线走线，前行至十里头

6、附近跨越 S215 省道，继续前行至至莫村南侧跨越 X030 县道后左转平行 1000kV 淮上线走线至黄家湾北侧左转再次跨越规划商杭高铁，而后线路右转经桂花冲、牡丹冲至黄泥沟南侧左转，前行至茂元里附近右转后走线至石堡村跨越 X039 县道，而后走线至十亩塘附近左转进入拟建 220kV 广三变构架，全线双回路架设，均为角钢塔，路径长度约 29.1km。北方案：线路自在建 500kV 广德变 220kV 构架向东出线，经邹冲、戏楼子至大窑村西侧依次跨越 220kV 敬凤 I 回线和 220kV 敬凤 II 回线后平行 220kV 敬凤 II 回线走线，经画眉湾、东村、茶场四队至葡萄村东村跨越 S

7、230 省道后左转走线，而后线路依次跨越 110kV 东凤线和上大湖至邓家村北侧右转平行 110kV 凤尚线走线并在竹墩北侧跨越无量溪河，继续前行至三宫殿附近跨越 110kV 凤尚线后右转，后经西湖村、黄家院，范村桥至上王村附近右转跨越宣杭铁路后平行已建振业路东侧绿化带走线，前行至安徽桥附近跨越 G318 国道，而后前行至建东大道南侧跨越沪渝高速公路（宣城段） ，而后走线至青春路西侧右转并平行其南侧走线，继续前行依次跨越 X039 县道和东亭路后右转进入拟建 220kV 广三变构架，全线双回路架设，路径长度约324.6km。详见线路设计说明及线路路径图。通过汇总收集到的有关资料及现场踏勘的情况

8、，结合对现场重点区段的调查收资，现对两个方案进行综合比较如下：1）南方案路径长度较北方案长 4.5km。2）南方案需跨越规划中的商杭高铁，铁路路径存在不确定性，对南方案路径走向及交跨方案有一定影响。3）南方案原则上平行已建 500kV 线路和特高压线路走廊走线，但由于路径的局限性，须穿越广德辅城区域和部分生态园区，对当地规划和经济发展影响较大。4）南方案主要位于丘陵和河网地带，交通条件相对较差。综上所述，本工程拟将北方案作为推荐方案3 3 线路水文条件线路水文条件本工程线路沿线地区地貌为丘陵、岗地、岗间洼地，地势有一定起伏。线路主要跨越河流有：无量溪河，其余均为较小河沟、水渠。线路路径在丘陵、

9、岗地行走时，将经过一些小的山塘、水库，这些山塘、水库为农村灌溉饮水所用，防洪标准较低，线路应避免在其坝下立塔，以防溃坝洪水的影响。线路立塔时应避开小河沟、小冲沟，选择在高处。无量溪河又名星溪河，为水阳江右岸与之相连的南漪湖上游郎川河的一级支流，源于东南境内的牛山。上游有石溪、石流两支，汇入卢村水库后称无量溪河。无量溪河北流经双河、高湖，在沈家渡转西经邱村、赵村乡出狮子口至合溪口，全长 73.2km。本工程线路北方案在宣杭铁路桥下游约 2km 处跨越无量溪河，跨越处为天然河道，河宽约 80m，河槽、岸滩不规整；线路南方案在商杭高铁桥上游约 800m 顾家门村处跨越无量溪河，河宽约 150m，河道

10、4较为顺直。考虑河道堤防安全，线路立塔位置应远离现状堤脚。进一步工作有待下一阶段落实。 图 3.1-1 无量溪河 4 4 线路气象条件线路气象条件拟选线路路径位于宣城市广德县。广德县位于安徽省东南部，隶属宣城市。区域面积 2165 平方公里，人口 51.5 万，东临杭嘉湖，北倚苏锡常，周边两个半小时经济圈有上海、杭州、南京、合肥等 4 个省会城市和 16 个大中发达城市，是东进西出的桥头堡、南北经济的结合点，是华东沿海经济挺进安徽等中西部地区的第一站。至 2015 年 4 月底，广德县辖 6 个镇，3 个乡。辖境在地质分区上位于扬子准地台地区。地层属扬子地层区下扬子分区，各时代地层发育比较完整

11、。受地质构造控制，地势南高北低，地貌复杂多样。属北亚热带湿润气候区，气候温和，雨水丰沛，日照充足，四季分明，雨5热同季。5 5 设计风速设计风速对于线路基本设计风速的选取，根据电力工程气象勘测技术规程 （DL/T 5158-2012）：220kV 架空输电线路工程设计重现期为 30年。结合本工程对沿线风速资料进行数理分析并对其它气象要素的取值进行探讨，以便得到合理的设计气象条件，在安全可靠和经济适用两方面取得最佳平衡点。5.15.1 风的风的成因成因风是一种气候资源，也是一种气象灾害。我国气象观测规范规定：瞬时大于或等于 17.0m/s，或风力达 8 级以上者称之为大风。大风能拔起树木，刮倒电

12、杆，摧垮建筑物，给人民生命财产造成重大损失。萍乡市大风多发生在春、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，从而生成局部性小气旋，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。5.25.2 最大风速的数理统计最大风速的数理统计本工程沿线气象站均有 30 年以上的年最大风速资料，根据相关规程规范，可采用频率计算直接推求气象站设计风速，进行数理统计分析。5.2.1 风速资料预处理气象站实测最大风速，大部分为自记 10min 平均最大风速，但有一部分为定时 2

13、min 平均最大风速。因后者采用定时观测几次的办法，会漏掉很多大风记录，因此，必须经过时次换算才能参加统计。另外，6由于气象站的风仪安装高度与设计风速的高度一般会有一定的差异，因此，需要将气象站的风速资料换算至 10m 高度。(1)风速资料的时次换算气象站收集的实测最大风速资料，大部分为电接风向风速仪10min 平均最大风速，但有一部分是气象站早期采用的维尔达风压板观测的 2min 平均最大风速，与现在使用的电接风向风速仪观测的10min 平均最大风速之间存在着时次上的差别，由于观测时次、时距不一致，须进行时次换算。根据电力工程气象勘测技术规程 （DL/T5158-2012） ，10min 平

14、均最大风速和定时 2min 平均最大风速的关系如下：baVVmin2min10式中：V10min自记 10min 平均最大风速（m/s） ；V2min定时 2min 平均最大风速（m/s） ；a、b系数，a 取 0.780；b 取 8.410。（2）风速离地高度订正各气象站的风仪安装高度与规程规定的设计风速高度（10m）有所差异，因此，需将沿线各气象台站的最大风速值订正到离地 10m 高处的最大风速值。本次最大风速的高度换算采用指数法，公式如下：z11ZV =V ()Z式中：Vz高度为 Z 处的风速，m/s；V1Z1高度处的风速，m/s；Z设计高度，m；7Z1风速器离地高度，取 11m；a地面

15、粗糙度系数,取 0.16。5.2.2 最大风速的数理统计根据沿线各气象站多年实测最大风速资料，采用 Gumbel 分布频率计算各气象站离地 10m 高 10min 平均最大风速。5.3 大风调查本工程在对气象要素统计的同时，还对沿线进行调查，并对已建线路的设计运行情况进行了收集。根据收集临近 110kV 东凤线、220kV 敬凤一二回的基本设计风速为 25m/s（10m 高 30 年一遇 10min 平均最大风速） ，线路运营良好。根据现场走访村民，拟选线路区发生大风天气很少，一般大风天气发生在 79 月，伴随雷雨天气，持续时间短。根据110kV750kV 架空输电线路设计规范 （GB 505

16、45-2010）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。本线路附近区域的 110kV、220kV 线路均以 25m/s 风速设计，多年来运行情况良好，因此建议本工程全线基本设计风速按25m/s 考虑。6 6 设计冰厚设计冰厚导线覆冰是一种分布相当广泛的自然现象，它的气象成因和影响因素极其复杂，对电网的安全运行威胁很大。考虑本工程的重要性，我们针对线路覆冰问题进行了详细论证。对于线路设计冰厚的选取，根据规程规范：220kV 架空输电线路防御覆冰的设计重现期应为 30 年一遇。6.16.1 覆冰成因及类型覆冰成因及类型8导线覆冰又称电线积冰，对输电线

17、路的危害极大。覆冰，是降水的一种特殊形式，一般在海拔较高、湿度较大的寒冷地区，初春秋末及冬季，遇到寒潮的侵袭，冷暖气流频繁交汇，便有可能在地面和物体上产生水汽凝结现象，凝结物是白色的结晶体或是透明、半透明的冰层，学名为雾凇（符号）或雨凇（符号） 。各地有“挂霜” 、 “着凌霜” 、 “油光淋”及“桐油淋” 、 “冰溜子”等不同称呼，见图 6.1-1。图 6.1-1 毛竹积冰 导线覆冰的主要类型有：雨淞、雾淞、混合淞和湿雪。（1）雨凇雨凇是粒径较大的过冷却水滴，碰撞在物体上，先散开成水膜然后冻结成冰凌，呈湿增长方式。冰体透明坚固，比重大，黏附力强，常伴有冰柱。（2）雾凇雾凇是粒径较小的过冷却水滴

18、，随气流浮动，在碰击物瞬间即冻结成冰凌，呈干增长方式。冰体白色疏松，比重小，黏附力较弱，通常在物体的迎风面冻结。（3）混合淞当不同粒径的过冷却水滴，随气流浮动，在碰撞物体瞬间，部分呈干增长，部分呈湿增长。冰体呈半透明状，比重中等，常在物体的覆冰9迎风面冻结，有一定的黏附力。（4）湿雪冻结的雪片，在降落过程中，通过一段温暖层后，雪片趋于潮湿、融化，然后冻结在物体上，冰体呈白色堆积状，比重和附着力均较小。在高低压通信线、导地线及各构件上形成严重的覆冰，可能压断导、地线或使杆塔及零部件受到损坏。因此，覆冰定性和定量问题成为本线路设计的重大原则问题之一。6.26.2 覆冰的影响因素覆冰的影响因素覆冰的

19、气象成因和地形条件极其复杂，局部地区还受“微地形” 、“微气候”的影响。常见的有雨凇、雾凇、湿雪和混合结冰等几种类型，其中雨凇影响和危害最大。一般来讲影响电线覆冰大小的因素有：天气条件包括气温、风速、风向、相对湿度；地形包括山脉走向、山体部位、海拔高度及江湖水体等；电线特性包括挂高、线径等。地理环境与地形分布对导线覆冰的影响很大，因为地理环境与地形分布决定着受寒流影响而降温的程度，又决定一个地区湿度的大小，同时也是气流走向及线路是否挡风的边界条件。从水汽强制上升的原理来分析，山坡越陡地形抬升越快，促使水汽升华冷却，易形成覆冰现象。另外，线路路径在翻越山区时，常存在垭口、分水岭、迎风坡、小盆地等一些微地形，这种地形造成风速和水汽通量增大，导线能捕获更多的水滴，因而形成较其它地形处大的电线积冰。6.36.3 覆冰调查覆冰调查线路沿线有覆冰情况，地区海拔不高，地形起伏不