伍運霖，鄧清祿，安鵬舉，趙學(xué)金

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

呼包鄂管道鄂爾多斯段水毀災(zāi)害特征及防護工程優(yōu)化

伍運霖，鄧清祿，安鵬舉，趙學(xué)金

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

長距離輸油管道穿越鄂爾多斯丘陵地區(qū)，管道水毀地質(zhì)災(zāi)害有獨特的發(fā)育類型和危害特征。論文結(jié)合呼包鄂管道沿線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果，總結(jié)了該區(qū)管道水毀災(zāi)害的發(fā)育特征，半定量分析了水流在各類水毀中對防護工程的沖刷破壞作用。根據(jù)已有防護工程的變形破壞模式，對鄂爾多斯地區(qū)管道水毀災(zāi)害的防護措施提出了優(yōu)化建議，同時提出采用土工格柵護坡對管道過崾峴進行防護。為長輸油氣管道穿越鄂爾多斯地區(qū)的建設(shè)和保護提供參考。

管道水毀；發(fā)育特征；變形破壞模式；優(yōu)化建議

0 引言

呼和浩特-包頭-鄂爾多斯成品石油管道(簡稱呼包鄂管道)于2014年6月投產(chǎn)，但隨著管道運營，管道水毀地質(zhì)災(zāi)害的危害開始凸顯。21世紀(jì)以來隨著輸油氣管道的建設(shè)投產(chǎn)，管道水毀問題引起的國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注和研究。國外學(xué)者對管道水毀的研究更多地集中在河流和海底等水相環(huán)境下的水管作用過程研究，2001和2002年Sumer[1]等研究了波流對海底管道的局部沖刷，包括沖刷的臨界條件和發(fā)生機理；2003年Gao等發(fā)現(xiàn)當(dāng)管道在渦流作用下擺速達到一定值時，邊沙被沖刷時形成的沙波將影響管道的穩(wěn)定性[2]。在國內(nèi)，鄧清祿等結(jié)合忠武管道對山區(qū)管道水毀的危害做了靜力學(xué)分析[3-4]；梅云新[5](2003)、劉永強[6](2010)分別結(jié)合馬惠寧輸油管道和榆林-濟南輸氣管道論述了管道經(jīng)過黃土地區(qū)時存在的水毀災(zāi)害類型并總結(jié)了相應(yīng)的防治經(jīng)驗；2014年郭存杰等論述了管道經(jīng)過黃土崾峴部位的水毀機理，并結(jié)合陜京輸氣管道沿線具體實例給出了對應(yīng)的治理措施及其適應(yīng)條件[7]；張恒[8](2014)和李寧[9](2015)根據(jù)長慶-呼和浩特原油管道沿線地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查結(jié)果，對鄂爾多斯丘陵地區(qū)管道水毀災(zāi)害的分布特征和影響因素進行了總結(jié)。

總體上，國外學(xué)者研究以管、水作用過程為主；國內(nèi)學(xué)者則依托已建管道對穿越山區(qū)和黃土地區(qū)的水毀問題研究較多，由于依托具體管道進行研究，其成果地域性較強，對管道穿越丘陵溝壑地區(qū)的水毀災(zāi)害研究較少且多以定性分析為主，缺少針對管道水毀災(zāi)害與致災(zāi)因子之間關(guān)系的定量、半定量研究。本文以呼包鄂管道地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果為基礎(chǔ)，總結(jié)并分析了鄂爾多斯丘陵區(qū)管道水毀問題的發(fā)育模式和防護措施，為長輸油氣管道穿越鄂爾多斯地區(qū)的建設(shè)和保護提供了參考。

1 呼包鄂管道水毀災(zāi)害特征

1.1 工程概況

呼包鄂管道是國家“十二五”規(guī)劃的油氣管網(wǎng)建設(shè)重點工程，是內(nèi)蒙古地區(qū)第一條成品油管道，管徑355 mm，設(shè)計壓力10 MPa，管道近南北向穿越鄂爾多

斯，該段總長67 km，占全線總長38%，是全線水毀災(zāi)害發(fā)育最密集的部分。

鄂爾多斯地區(qū)為典型的大陸性半干旱氣候，地表無徑流，降雨少且集中在7、8月，多以暴雨的形式出現(xiàn)，單次降雨歷時短、強度大(圖1)。

圖1 鄂爾多斯月均降雨量統(tǒng)計Fig.1 Statistics of monthly rainfall in Ordos

該區(qū)植被覆蓋率低，局部生長有灌木和旱生禾本草類植物，屬于中低山丘陵地貌，地勢南高北低，海拔1 023～1 480 m，高差20～50 m，微地貌單元切割強烈，“V”字型河谷密布，河、溝谷兩側(cè)坡角15°～25°，坡面線長20～80 m，管道基本順坡面走向敷設(shè)。區(qū)內(nèi)巖性以中生界砂巖為主，新生界風(fēng)積砂層次之(表1、圖2)；由于強烈風(fēng)化，地面被干燥松散的風(fēng)積粉砂、粉細砂覆蓋，管體也位于砂積層內(nèi)(圖3)。區(qū)內(nèi)人類工程活動較弱，以管道建設(shè)時的開挖、回填以及環(huán)境恢復(fù)等為主要影響。

表1 鄂爾多斯地層巖性分布簡表Table 1 The distribution of formation lithology in Ordos

圖2 紫紅色粉細砂巖Fig.2 Purplish red fine sandstone

圖3 風(fēng)積砂地Fig.3 The eolian sand

1.2 水毀災(zāi)害發(fā)育特征

鄂爾多斯段管道埋深約1.6～1.8 m，基本位于砂積層內(nèi)，由于表層土體松散、坡面陡長、降雨突發(fā)等，管道竣工以來水毀災(zāi)害頻發(fā)。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，鄂爾多斯段管道水毀災(zāi)害發(fā)育數(shù)量大，空間分布不均勻，以達拉特旗發(fā)育數(shù)量、密度最大，主要以坡面水毀為主，局部發(fā)育河溝道水毀，風(fēng)險性普遍較高(表2)。

表2 研究區(qū)水毀災(zāi)害類型及分布Table 2 The types and distribution of flooding damages in study area

災(zāi)害發(fā)育的規(guī)模是評價其發(fā)育能力和程度的指標(biāo)。結(jié)合調(diào)查結(jié)果，以水流對坡面的最大沖刷深度和寬度為標(biāo)準(zhǔn)將坡面水毀發(fā)育規(guī)模進行統(tǒng)計(表3)。

表3 研究區(qū)水毀規(guī)模分類Table 3 The classification of flooding damages scale in study area

由于地形的起伏和降雨時空分布不均勻，管道多次沿沖溝兩側(cè)坡面按“先下后上”的敷設(shè)方式橫穿溝谷，管溝表面是被擾動的松散無粘結(jié)能力的細砂、粉細砂，在坡面水流的水力侵蝕作用下形成順坡面展布的窄而深的樹枝狀或梳齒狀沖刷溝(坑)，平行管道發(fā)育，寬度0.8 m以上為主，深度0.3 m以下或0.8 m以上；坡面水流游蕩性、改道性強，多形成漫流細溝，坡面以溝狀侵蝕為主，水毀方式以順蝕管溝和溯源侵蝕為主，順蝕管溝主要發(fā)生在沖溝兩側(cè)坡面，溯源侵蝕發(fā)生在管道過崾峴處溝頭后緣(圖4)。

圖4 研究區(qū)水毀實例Fig.4 The example of flooding damages

水流從坡面頂部呈散流狀流向坡腳，水流向下的剪切力和轉(zhuǎn)彎側(cè)蝕導(dǎo)致沖溝加深、加寬，越靠近坡腳處水力侵蝕越強，水流越向管溝一側(cè)匯集，導(dǎo)致管道覆蓋層變薄進而露管、懸管或掏蝕已建工程基礎(chǔ)間接對管道造成危害(圖5)。

圖5 研究區(qū)水毀危害Fig.5 The harmful consequences of flooding damages

2 沖刷分析

2.1 已建防護工程及破壞模式

管道沿線防護工程總體以截、排水為目的，主要有截水墻、截排水溝、沙袋壓覆、漿砌硬化保護等。具體來說，在管道翻越溝壑時坡面主要采用截水墻和護坡將水流排向管道側(cè)方，一方面減緩坡面挾沙水流的速度，使其淤積在墻后而增加管道上覆土厚度以間接保護管道；另一方面采用護岸、護底等硬化措施直接保護溝底或坡腳等水流作用較強的部位；沙袋堆填僅在局部小規(guī)模使用，結(jié)構(gòu)上具有一定整體性，遇水不易流失。

坡面水毀是主要水毀類型，一種情況是坡面水流從頂部順坡向下沖刷，遇已建工程后從其端側(cè)繞過，在前方匯集然后流向溝底；此過程中，一是水流對坡面松散砂土的下切作用導(dǎo)致沖溝加深并逐漸露管，二是水流從擋墻端側(cè)繞過時導(dǎo)致工程端部基礎(chǔ)外露或被掏空；同時，越過擋墻頂部的水流在外側(cè)形成自由跌水，跌水后退掏蝕擋墻基礎(chǔ)，二者均會導(dǎo)致?lián)鯄p壞(圖6、圖7)。

圖6 防護工程破壞模式示意圖Fig.6 The schematic diagram of failure mode of protection engineering

圖7 研究區(qū)某坡面水毀實例Fig.7 The example of slope flooding damage

另一種情況是當(dāng)管道順坡走向敷設(shè)過崾峴時，截、擋工程多設(shè)置在管道外側(cè)，由于坡面水流方向和管道走向正交，在水流的沖刷下外側(cè)沖溝溝頭發(fā)生向管道方向的溯源侵蝕，而Q4土含有一定類黃土的性質(zhì)，抗蝕能力較差，遇水易崩解[7]，導(dǎo)致防護工程形成圓弧形缺口而垮塌失效(圖8)。

圖8 管道過崾峴水毀實例Fig.8 The flooding damage example in yaoxian area

硬覆蓋結(jié)構(gòu)主要用于河溝道保護，一般效果較好，當(dāng)河溝坡降較大時，由于跌水在硬覆蓋外側(cè)邊緣形成缺口，水流順缺口下切逐漸導(dǎo)致露管(圖9)。

圖9 硬化工程破壞實例Fig.9 The example of hardening project faliure

2.2 水流沖刷分析

水毀問題導(dǎo)致工程失效的主要原因是水流的沖刷作用，包括下切和跌水等，而水流沖刷深度和作用范圍直接影響到防護工程的類型、尺寸及災(zāi)害的治理效果。因此對鄂爾多斯地區(qū)水流對防護工程的沖刷特征進行定量或者半定量分析非常必要。現(xiàn)針對前文所述情況分別進行分析。

(1)水流對坡面的沖刷分析

水流對坡面的沖刷強度取決于流速、土質(zhì)、坡度、坡線長度等多種因素，目前沒有統(tǒng)一定量的計算方法，模型試驗表明沿坡面線向坡腳水流沖刷深度加大，整個坡面的侵蝕過程由坡腳逐漸向坡面上方擴展[10]。單次暴雨過程中坡面水流主要屬于紊流，靠近坡面有一層較薄的層流，水流對坡面的下切作用主要取決于其剪切應(yīng)力，根據(jù)坡面剪切沖刷理論進行半定量計算[11]：

(1)

式中：ω——為沖刷系數(shù)，與水流單寬流量、水流厚度、水力坡度、表層土體內(nèi)摩擦角α、坡面坡度θ均有關(guān)；

τgs1、τgs2——斷面1、2的水流剪切應(yīng)力/(N·m-2)

△x——斷面1、2在坡面上的間距/cm；

△y——水流沖刷深度/cm；

△t——沖刷時間/s。ω按下式計算：

(2)

忽略水流最下層較薄的層流，水流坡面剪切力按下式計算：

(3)

(4)

式中：ks——混滲長度系數(shù)，取0.4；

h——水流厚度/m；

z——水團平均平面深度/m，取h/2。

根據(jù)以上公式，以50 m長、25°坡為例，坡面粉細砂內(nèi)摩擦角32°，并假定坡面水流最后匯集在兩條沖溝內(nèi)，采用曼寧公式計算單寬流量。按0.5 m為坡面間距，計算得出坡腳最下方?jīng)_刷強度為0.76 mm/s，10 min時間內(nèi)沖刷深度達45 cm，對應(yīng)的降雨強度為100 mm，且沖刷深度隨著坡面線的增長而增加，坡度和表面巖土的性質(zhì)對沖刷深度影響最大。

(2)工程外側(cè)跌水沖刷分析

水流越過擋墻頂部在其前方形成跌水沖刷基礎(chǔ)的情況，主要發(fā)生在墻后淤積一段時間后，此過程和水舌沖擊角、水流含砂量和砂粒徑大小均有關(guān)，目前的定量計算主要是采用經(jīng)驗公式，本文采用Mason和Arumugam(1985)在總結(jié)60年來31個沖刷深度公式后所提出的自由跌水引起的局部沖刷修正公式[14]：

(5)

式(5)中

(6)

式中：He——跌水水頭差；本次取1.5 m；

q——單寬流量/(m2·s-1)；

ω——顆粒沉降速度/(N·m-3)；

γ——水的比重/(N·m-3)，取103；

b——尾水深/m，取0.02 m；

d——泥沙平均粒徑，取0.046 mm；

Cd——顆粒沉降系數(shù)，取0.43；

γs——泥沙比重，α取0.2，β取0.1。

化簡得：

h=9.79(ln21.21t+1)0.5(cm)

(7)

計算得出水流越過墻頂形成自由跌水沖刷深度隨時間變化結(jié)果(圖10)。

圖10 自由跌水深度隨時間變化Fig.10 The depth of free overfall varies with time

根據(jù)鄂爾多斯氣象資料，該區(qū)降雨量大于50 mm/h的時間約10 h/a，造成的沖刷深度約25.7 cm，外加降雨強度稍小的其余時間，年沖刷深度約30 cm左右，且沖刷深度隨著已建工程的高度增加。由此可知，坡腳處工程經(jīng)過2年左右的跌水作用，其前部沖刷深度達60 cm左右，這已經(jīng)對其造成破壞。故需對此類工程進行以2年為周期的修繕和治理。

(3)水流對河、溝道沖刷分析

研究區(qū)管道共穿過7條大型河流和多條支流，坡降0.5%～5%，管道穿越河溝時由于下層水流的下蝕切割作用，會造成管道埋深不足或局部露管，而外露管道在水流漩渦的作用下可能產(chǎn)生振動甚至斷裂。國內(nèi)外對于管道穿越河流、溝谷時水流的沖刷深度計算公式較多，各有側(cè)重；本文根據(jù)杜志偉等對長呼原油穿越鄂爾多斯中北部河流的沖刷深度計算研究[15]，采用《堤壩工程設(shè)計規(guī)范》計算公式：

(8)

式中：hB——局部沖刷深度/m；

hp——沖刷處的水深/m，本次取1 m；

Vcp——平均流速/(m·s-1)，本次取1.5 m/s；

Vu——河床允許的不沖刷流速/(m·s-1)；

n——平面流速系數(shù)，1/4～1/3，本次取1/3。

式(8)主要用于非黏性土河床的沖刷深度計算，和研究區(qū)相吻合，其中Vu的取值取決于河床上巖土層的結(jié)構(gòu)和巖土顆粒的平均粒徑，本次采用列緯公式計算：

(9)

式中：A——土壤堅實度系數(shù)；緊密為3.2，疏松為2.8，適用于50≤R/dcp≤5 000；

dcp——土壤顆粒平均粒徑/mm；

R——水力半徑/m。

鄂爾多斯地區(qū)為黃河上游流域，河溝均為黃河支流，根據(jù)馬勇、張世軍[16]等依據(jù)黃河上游1956～2004年四個大型水電站的觀測數(shù)據(jù)對河流泥沙的組成的研究及野外現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，取dcp為0.046 mm；根據(jù)研究區(qū)的氣象水文資料[17-18]，單次最大降雨量為100 mm/h，流速最大為2.57 m/s，本次取3 m/s，根據(jù)曼寧公式反算得到水力半徑R。

(10)

式中：S——河床坡降比，取0.05；

n——糙率，本次取0.03；

上述hB為單次降雨造成的河、溝底沖刷深度，其影響主要因素是河床坡降(S)和沖刷處水深hp。分別計算在沖刷處水深為1 m時，hB隨S的變化(圖11)；以及在S取0.05時，hB隨hp的變化中(圖12)。

圖11 hB隨S變化(hp=1)Fig.11 hB varies with S(hp=1)

圖12 hB隨hp變化(S=0.05)Fig.12 hB Varies with hp(S=0.05)

由圖12可知，研究區(qū)水流對穿越河溝道的沖刷深度主要受控于水流深度，沖刷深度隨沖刷處水深呈線性增長趨勢，當(dāng)水深超過1.8 m時，沖刷深度達到0.1 m，這僅是單次降雨在水流速為3 m/s的情況；隨著河床坡度的增加，沖刷深度增加速度變慢，坡度小于2%的河溝道，坡度是主要影響因素。而水流深度也受河床坡度的影響，故最終水流對管道影響為兩者綜合。在鄂爾多斯，單次暴雨對穿越河溝道管道的沖刷深度為0.05～0.08 m。而汛期會出現(xiàn)不同強度的降雨，后一次降雨在前一次的基礎(chǔ)上沖刷深度相應(yīng)加大，根據(jù)氣象統(tǒng)計資料[17-18]，鄂爾多斯汛期強降雨(50 mm/h以上)約3～5次，相應(yīng)的最大沖刷深度約0.4 m，而沿線管道埋深低于河床1.4～1.6 m，且其上約0.5 m厚為松填土，在這種情況下，經(jīng)歷兩年的水流沖刷，管道的實際安全埋深0.6～0.8 m，小于GB 50423—2007《油氣輸送管道穿越工程規(guī)范》所規(guī)定的0.8 m管頂埋深，所以應(yīng)從第三年開始對開挖穿越管道埋深進行檢查。

3 治理方案優(yōu)化

(1)管道穿越河溝道

管道穿越河溝道時硬覆蓋保護工程下游常有跌水現(xiàn)象，使硬化工程被破壞。一是對河溝道坡降較大的情況，可以在硬覆蓋外側(cè)設(shè)置截水墻，截水墻頂部與硬覆蓋平齊或者略低，對坡降較小者，可直接在外側(cè)設(shè)置素混凝土護坦，護坦傾斜角略小于或等于坡降(圖13)；二是底部硬化最好采用素混凝土，研究區(qū)河溝道底部為細砂、粉細砂，較為松散，素混凝土對底部附著力較大，該區(qū)凍深約1.5 m，漿砌結(jié)構(gòu)易受凍脹作用破壞；對于漿砌結(jié)構(gòu)工程，應(yīng)該減小漿砌塊石塊徑，根據(jù)GB 50423—2007《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計規(guī)范》4.5.11式進行設(shè)計，不應(yīng)大于20 cm。對于沒有防護措施的河溝道，應(yīng)該以2年為周期進行埋深檢測和管溝回填夯實。

圖13 河溝道水毀防護工程優(yōu)化示意圖Fig.13 The schematic diagram of protection engineering for river channel flooding damage

(2)坡腳跌水

現(xiàn)有橫坡面布置的多級攔截措施由于坡面線長、坡度較大，坡腳處擋墻基礎(chǔ)常被沖毀，水流翻過墻頂以自由跌水的方式對其基腳進行沖刷。

坡腳處沖刷最為嚴(yán)重且最先被破壞，根據(jù)前文計算，坡腳處工程基礎(chǔ)應(yīng)該不低于60 cm，擋墻外側(cè)應(yīng)設(shè)置護坦防護跌水(圖14)；對于沒有設(shè)置保護措施的坡面，每年應(yīng)在最下側(cè)5 m范圍進行管溝回填，回填厚度不小于50 cm。

圖14 坡面水毀防護工程優(yōu)化示意圖Fig.14 The schematic diagram of protection engineering for sloop flooding damage

(3)順坡走向敷設(shè)

為了避開切割較大的沖溝，管道穿過崾峴時在外側(cè)多采用截墻的防護方式，但總體上工程適應(yīng)性較低，其效果較差；結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀?、地質(zhì)環(huán)境和災(zāi)害特征，提出采用土工格柵護坡來治理過崾峴的管道水毀。

土工格柵為柔性結(jié)構(gòu)，抵抗變形能力較強，具有一定的整體性和抵抗水流侵蝕的能力，可以有效減緩水流的沖刷，防止溝頭向源侵蝕；在保護管道的同時能與環(huán)境相適應(yīng)，有利于管道建設(shè)后的環(huán)境恢復(fù)和保護。格柵采用單向型，寬度3 m，單層厚0.5 m，放坡30°～45°，分兩層夯實，為防止坡腳反掏蝕，將格柵向地下埋深1 m以上作為基礎(chǔ)(圖15)。

圖15 土工格柵護坡示意圖Fig.15 The schematic diagram of geotechnical grille for slope protection

4 結(jié)論及建議

(1)呼包鄂管道鄂爾多斯段以坡面水毀為主，水毀方式以坡面的順蝕管溝和崾峴的溯源侵蝕為主。

(2)管道穿越河溝道時，水流沖刷深度主要取決于河床坡降和水流深度。該區(qū)河溝道最大下切深度為40 cm/a，對于無防護措施的河溝道，應(yīng)以2年為周期進行管道埋深排查治理。

(3)該區(qū)坡面最大沖刷深度為45 cm/a，坡面水流越過工程形成的自由跌水深度約30 cm/a，在進行防護時應(yīng)重點關(guān)注坡腳5 m范圍，工程基礎(chǔ)應(yīng)大于60 cm。

(4)河溝道底部的硬覆蓋保護建議采用素砼結(jié)構(gòu)或減小漿砌塊石的尺寸；為防止硬覆蓋下游外側(cè)跌水，需在其外側(cè)設(shè)置小型截水墻。

(5)管道過崾峴時，建議采用柔性的土工格柵結(jié)構(gòu)，在抵抗水力侵蝕的同時抵抗變形。

[1] Sumer BM, Truelsen C, Sichmann T, et al. Onset of scour belowpipelines and self-burial [J]. Ocean Engineering, 2001, 42(4):26-29.

[2] Gao F P, Gu X Y, Jeng D S. Physiealmodeling of untrenehed sub-marine pipeline instability [J]. Ocean Engineering, 2003, 30(10):1283-1304.

[3] 王磊,鄧清祿,楊輝建,等. 危巖體墜落沖擊對輸氣管道影響的分析評價[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì),2007,34(5):29-32.

WANG Lei, DENG Qinglu, YANG Huijian, et al. Analysis on secondary stress field characters of hard surroundings rock in large underground caverns by elatso-brittle-plastic constitutive modles[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2007, 34(5):29-32.

[4] 王磊,鄧清祿. 滑坡作用對輸氣管道危害的靜力學(xué)分析[J]. 工程地質(zhì)學(xué)報, 2010,17(6):341-344.

WANG Lei, DENG Qinglu. Mechanical analysis on the safety of gas transporting pipeline caused by landslide deformation[A]. Journal of Engineering Geology, 2010, 17(6):341-344.

[5] 梅云新. 馬惠寧管道地質(zhì)災(zāi)害類型及水工保護問題[J]. 油氣儲運,2003,22(11):35-38.

MEI Yunxin. Geology hazards classification on MaHuiNing oil pipeline and hydrotechnological protection of the pipeline [J]. Pipeline Route Engineering, 2003, 22(11):35-38.

[6] 劉永強,劉曉龍. 榆林-濟南輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害及防護對策[J]. 安全、健康和環(huán)境,2010,10(2):18-21.

LIU Yongqiang, LIU Xiaolong. Geological hazards of Yulin-Jinan pipeline and their protective measures[J]. Safety Health & Environment, 2010, 10(2):18-21.

[7] 郭存杰,張來斌,梁偉,等. 陜京輸氣管道黃土崾峴水毀機理與防治措施[J]. 石油工程建設(shè),2014,40(5):31-34.

GUO Cunjie, ZHANG Laibin, LIANG Wei, et al. Mechanism and treatment of Shaanxi- Beijing gas pipeline damage from flood in leoss Yaoxian Areas [J]. Petroleum Engineering Construction, 2014,40(5):31-34.

[8] 張恒,范偉. 長-呼原油管道地質(zhì)災(zāi)害分布特征及風(fēng)險評價[J]. 吉林水利,2014,353(5):18-21.

ZHANG Heng, FAN Wei. The distribution characteristics and The risk evaluation of geological hazard along the Chang-Hu crude oil pipeline[J]. Jilin Water Resources, 2014, 353(5):18-21.

[9] 李寧,傅榮華,譚超. 某長輸管道水毀災(zāi)害分布特征及其影響因素研究[J]. 甘肅水利水電技術(shù),2015,51(7):35-37.

LI Ning, FU Ronghua, TAN Chao. The distribution characteristics and the study of its influencing factors of a certain long-distance pipeline[J]. Gansu Water Resources and Hydropower Technology, 2015,51(7):35-37.

[10] 沈水進,孫紅月,孫新民. 山區(qū)公路坡面沖刷引起的路基水毀機理[J]. 江南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,10(3):293-297.

SHEN Shuijin, SUN Hongyue, SUN Xinmin. Mechanism of subgrade damage caused by slope scouring in mountainous area[J].Journal of Jiangnan University(Natural Science Edition), 2011,10(3):293-297.

[11] 沈水進,孫紅月,尚岳全,等. 降雨作用下路堤邊坡的沖刷-滲透耦合分析[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2011,30(12):2456-2462.

SHEN Shuijin, SUN Hongyue, SHANG Yuequan, et al. Scouring-penetration coupling analysis of embankment slope under rainfall action[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011,30(12):2456-2462.

[12] 吳持恭. 水力學(xué)第四版[M]. 北京：高等教育出版社,2006:6-8.

WU Chigong. The Hydraulics(4th Edition)[M]. Beijing: Higher Education Press, 2006:6-8.

[13] 嚴(yán)冰,張慶河. 基于有限摻混長度概念的懸沙濃度垂線分布研究[J]. 泥沙研究,2008(1):9-16.

YAN Bing, ZHANG Qinghe. Distribution of vertical suspended sediment concentration based on the finite mixing length conception[J]. Journal of Sediment Research, 2008(1):9-16.

[14] 方奕.一種估算水平水舌或自由跌水局部沖刷深度的方法[J]. 水電站設(shè)計,1993,9(4):85-86.

FAN Yi. A method to estimate local scour depth caused by level water tongue or free overfall[J]. Design of Hydroelectric Power Station, 1993,9(4):85-86.

[15] 杜志偉,潘俊義. 河流穿越?jīng)_刷深度計算的探討[J]. 科技風(fēng),2010,9(4):118-119.

DU Zhiwei, PAN Junyi. The study for the calculation of the scour depth of river crossing[J]. Technology Wind, 2010,9(4):118-119.

[16] 張世軍. 黃河上游流域徑流泥沙組成規(guī)律分析[A].中國水力發(fā)電工程學(xué)會水文泥沙專業(yè)委員會第七屆學(xué)術(shù)討論會論文集(上冊)[C].杭州,2007:47-50.

ZHANG Shijun. Analysis of composition rule of runoff and sediment in the upstream of Yellow River[A].

Hydrological and sediment committee of China Institute of Hydroelectric Engineering Society 7th academic symposium (volume 1)[C]. Hangzhou,2007:47-50.

[17] 褚宏亮. 長慶油田—呼和浩特石化原油管道工程(內(nèi)蒙古段)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告[R].中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院,2011:39-40.

CHU Hongliang. Geological hazard assessment report of Changqing-Hohhot crude oil pipeline project(Inner Mongolia section)[R]. China Geo-environment Monitoring Institute,2011:39-40.

[18] 楊文凱.呼和浩特—包頭—鄂爾多斯成品油管道工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告[R].內(nèi)蒙古地礦地質(zhì)工程勘察有限責(zé)任公司,2011.

YANG Kaiwen. Geological hazard assessment report of Hohhot-Baotou-Ordos products pipeline project[R]. Inner Mongolia Mine and Engineering Investigation Limited Liability Company, 2011.

FloodingdamagecharacteristicsandoptimizationoftheprotectionengineeringfortheOrdossectionofHohhot-Baotou-Ordosoilpipeline

WU Yunlin， DENG Qinglu， AN Pengju， ZHAO Xuejin

(FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China)

The flooding damage of long-distance oil pipeline features unique development types and risk characteristics when pipelines cross hilly region in Ordos. Combined with the geological disaster investigation results along Hohhot-Baotou-Ordos oil pipeline, the paper summarized the developing features of the pipeline in this area, and analyzed the erosion and destruction effect of water flow on the protection engineering in different types of flooding damage semi-quantitatively. According to the deformation and failure modes of the existing protection engineering, some optimization suggestions on flooding damage protecting in Ordos are put forward, and geotechnical grille is proposed for pipeline protection aiming at the flooding damage in yaoxian area. It provides some reference for the construction and protection for long-distance oil and gas pipeline in Ordos.

pipeline flooding damage; development characteristic; deformation and failure mode; optimization suggestion

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.04.16

P694

A

1003-8035(2017)04-0095-08

2017-02-23;

2017-04-01

伍運霖(1993-)，男，碩士研究生，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治等方面的研究。E-mail：1104886146@qq.com