《线路设计有关》word版 17页

曼宁公式在电力工程送电线路水文设计中的应用稿件来源：吉林省水文实验研究所   发布时间：2009-6-4   作者： 邹文安  编辑： 刘予伟摘要：跨河工程设计中，应考虑所跨河流水文条件，需要提出不同标准下的水位、流量、流速等，曼宁公式能够很好地解决这一问题。本文就曼宁公式在电力工程送电线路水文设计中的实际应用进行阐述。关键词：曼宁公式；水位、流速设计；应用1问题的提出在水利、电力、交通等工程设计中，常常要跨越河流，根据所跨越河流特性确定设计标准，提出不同标准下的水位、流量、冲刷、流速等水文条件设计。然后依据水文设计成果，分析计算跨河工程建筑结构荷载，如工程基础结构、深度、加高，工程主体结构、高度、行洪能力等。那么，如何获取水位、流量、流速等水文设计成果呢？常用的方法是利用跨越河流已有的工程设计资料，经过科学合理的技术处理，提出本工程的水文设计成果；或者利用水文实测资料，采用水文学方法如曼宁公式法，进行本工程水文设计等。本文主要阐述利用曼宁公式法进行电力工程送电线路水文设计过程。2曼宁公式曼宁公式是1889年由美国人曼宁提出的，反映了水流与河床的部分关系以及河床内部诸因素间的相互关系，它是河流学研究领域完善的成果，具有非凡的成就。目前，曼宁公式在工程水文设计中应用很广泛，尤其在水位设计、流速设计中作用显著。曼宁公式C=R1/6/n，而谢才系数V=CR1/2I1/2，由于流量公式Q=FV，于是在计算流量时，曼宁公式一般表达式为：Q=FR2/3I1/2/n⑴式中：Q流量(m3/s)；F面积(m2)； I河段洪水坡降；n糙率；R水力半径(m)。在实际应用过程中，F由过水断面实测经计算得出，I可通过纵断面实测或在经纬图上量算，n由行洪区域水流流态、河床质特征以及下垫面条件分析确定，R由平均水深、淹深和冲刷深度等推算。 3应用实例本文以电力工程送电线路为例，介绍应用曼宁公式进行设计水位、设计流速过程。3.1路径概况220kV中京至宁城送电线新建工程由中京变电站出线，向东北方向至宁城县大双庙镇三官营子村进入老哈河滩地，平行老哈河行进2.5km折向东南并跨越老哈河，在宁城县必斯营子乡西箭村与中箭村之间折向东北方向进入220kV宁城变电站。本次线路521#塔位设置在老哈河河滩地里，是大洪水时期的主要行洪区，受洪水影响较大。3.2流域概况老哈河属辽河流域西辽河水系，为西辽河的主流，发源于河北省与内蒙古自治区交界的七老图山，流经平泉县、宁城县、喀喇沁旗、元宝山区、敖汉旗、翁牛特旗，于翁牛特旗大兴乡海力吐村东敖包与西拉沐伦河汇合后为西辽河干流。河流全长425km，全流域面积28163km2，其中山区占55.7%，丘陵区占20.1%，平原面积占9.8%，沙丘占4.4%，平均比降1.5‰。河源至黑里河口为上游段，黑里河口至红山水库为中游段，红山水库至西拉沐伦河汇合口为下游段。老哈河干流上游设有甸子水文站，集水面积1643km2，1954年设立。3.3历史洪水调查据考证，老哈河甸子水文站河段自1954年至1994年，共发生5次较大洪水，以1962年为最大，其次是1958年、1991年、1984年，对应实测流量分别为4150m3/s、938m3/s、880m3/s和437m3/s。经有关成果分析，1962年大水超过100年一遇。3.4洪峰流量设计220kV中京至宁城送电线路在宁城县大双庙镇三官营子与必斯营子乡西箭村之间跨越老哈河，跨越断面距甸子水文站下游23km，控制面积2357km2，区间有支流八里罕河汇入。因此，跨越断面设计洪峰流量由两部分组成：一是甸子 水文站以上控制区域设计洪峰流量，二是区间设计洪峰流量。其中，甸子水文站以上控制区域可采用《辽宁省水文图集》流量模数有关成果，洪峰流量均值Q=360m3/s，Cv＝1.2，Cs/Cv＝3.0计算不同频率下的设计洪峰流量；区间设计洪峰流量采用水文比拟法计算。老哈河跨越水文断面不同频率设计洪峰流量Q%见表1。表1老哈河跨越水文断面不同频率设计洪峰流量Q%成果表频率1%2%3.3%6.7%20%跨越断面以上设计洪峰流量（m3/s）31502530223015307023.5水位设计水位设计采用推求的洪峰设计流量和老哈河实测水文断面，利用水力学曼宁公式进行计算。采用曼宁公式计算设计水位Z%时，应先建立流量关系曲线Z~Q，然后由设计流量Q%查读Z~Q关系曲线得到推求的设计水位Z%，其步骤如下：第一步：先在实测断面图中假定一水深，然后计算其净过水断面积F、水面宽度B，由此可以推算出平均水深h； 第二步：分别计算谢才系数C及河段洪水坡降I；第三步：在上述参数求解完毕后，即可代入曼宁公式⑴，求得相应水位高程的流量Q%； 然后，根据上述多组计算结果，绘制Z~Q关系曲线；第四步：根据不同频率下的设计流量Q%，在已建立的Z~Q关系曲线查读Q%对应的设计水位Z%即为所求。可以看出，利用曼宁公式计算水位时，工作量大且重复。为此，按照上述计算步骤，以VisualBasic为技术平台，将曼宁公式推求设计水位过程进行计算机编程，实现计算机自动化处理。其中，水文断面图为实测，文本文件形式赋值；糙率n是根据行洪区域现场查勘分析确定，可分为主河道、滩地等几个部分进行输入赋值；河段洪水坡降I是通过实测或在经纬图上查算等方法求得；不同频率设计洪峰流量Q%采取人工置数方式输入。经分析计算，跨河塔521#塔位不同频率设计水位见表2。 表2老哈河跨越塔位不同频率设计水位Z%成果表塔位编号塔位设计水位（m）1%2%3.33%6.7%20%521572.2572.0571.8571.6571.23.6流速设计根据521#铁塔水位设计成果，进行流速设计。综合曼宁公式C=R1/6/n、谢才系数V=CR1/2I1/2可得出流速表达式为：V=R2/3I1/2/n⑵式中：V流速(m/s)；R水力半径(m)；I河段洪水坡降；n糙率。公式⑵即为流速计算公式。可以看出，设计流速V与水力半径R、洪水坡降I和糙率n有关。值得注意的是，这里的水力半径R由两部分组成，一是河床淹深h′，二是河床无荷载时自然冲刷深度△h，R=h′+△h。其中，淹深h′等于设计水位Z%减去河床自然高程h0；自然冲刷深度△h与河床质地、水流流态、下垫面植被条件等因素有关，根据现场踏查情况，经验确定。一般情况下，粉砂土河床冲刷深度较大，而草地、粘土质河床自然冲刷深度较小；河段洪水坡降I、糙率n物理意义与公式⑴相同，分别通过实测、现场查勘分析确定。经现场勘查，521#塔位处是老哈河大洪水时期主要行洪区，现种植玉米，土壤为粉质砂土，地势较低，河床自然冲刷深度较大。老哈河跨越塔位设计流速见表3。表3老哈河跨越塔位P=6.7%（15年一遇）水文条件塔位编号地面高程h0(m)塔位设计水位Z%(m)计算淹深h′(m)自然冲刷深度△h(m)水力半径R(m)糙率n河段洪水坡降I设计流速V(m/s)521570.4571.61.21.02.20.0280.0022.744结语1.曼宁公式水力半径R在流量计算与流速计算中所表达物理意义是不同的。在流量计算中，水力半径R可用平均水深h代替；在流速计算中，水力半径R则是淹深h′与自然冲刷深度△h之和；2.利用曼宁公式进行流速设计时，河段洪水坡降I主要以枯水期河道坡降为主，同时又要考虑大洪水时期的水面比降； 3.过水断面糙率n是由行洪区域水流流态、河床质特征以及下垫面条件分析确定。一般来说，河道中泓糙率较小，河床质光滑、植被稀疏糙率较小；反之，滩地洪水、植被密集且高低起伏的行洪区域糙率则较大。4.由于送电工程跨河线路走向不确定性，线路各基塔位既可以按河流走向（沿河）布设，也可以斜跨河流布设。而受河道洪水坡降的影响，不处在同一水文断面的各基塔位相同频率设计水位是不同的。为此，需要在线路跨河断面附近垂直河流方向设置（施测）水文断面，推算该水文断面不同频率设计水位。以此为基础，根据各基塔位对该水文断面垂直距离及该河段洪水坡降进行设计水位计算，最后用曼宁公式计算设计流速。作者简介：邹文安(1968年—)，男，吉林省东丰县人，1990年毕业于扬州大学水利学院，高级工程师，从事水文科研、水文实验研究。参考文献：［1］  邹文安，偶子春，胡长权.220kV中京至宁城送电线新建工程施工图设计阶段工程水文勘测报告［R］.长春:东北电力设计院.2008.［2］  林一山.曼宁公式与水利科学［J］.调查研究通讯.2006［3］  DL/T5076-1997,220kV架空送电线路水文勘测技术规范［S］.［4］  DL/T5084-1998,电力工程水文技术规程［S］.［5］  SL196-97,水文调查规范［S］.黄河流域气候主要特征 黄河流域幅员辽阔，山脉众多，东西高差悬殊，各区地貌差异也很大。又由于流域处于中纬度地带，受大气环流和季风环流影响的情况比较复杂，因此，流域内不同地区气候的差异显著，气候要素的年、季变化大，流域气候有以下主要特征。一、光照充足，太阳辐射较强黄河流域的日照条件在全国范围内属于充足的区域，全年日照时数一般达2000～3300小时；全年日照百分率大多在50%～75%之间；仅次于日照最充足的柴达木盆地，而较黄河以南的长江流域广大地区普遍偏多1倍左右。黄河流域的太阳总辐射量在全国介于中间状况，北纬37o以北地区和东经103o以西的高原地带，为130～160千卡/平方厘米·年；其余大部分地区为110～130千卡/平方厘米·年，虽然不及国内西南部，尤其是青藏高原地区强，但普遍多于东北地区和黄河以南地区，为我国东部地区的辐射强区。二、季节差别大、温差悬殊黄河流域地区季节差别大，上游青海省久治县以上的河源地区为“全年皆冬”；久治至兰州区间及渭河中上游地区为“长冬元夏，春秋相连”；兰州至龙门区间为“冬长(六七个月)、夏短(一二个月)”；流域其余地区为“冬冷夏热，四季分明”。温差悬殊是黄河流域气候的一大特征。总的来看，随地形三级阶梯，自西向东由冷变暖，气温的东西向梯度明显大于南北向梯度。 年平均气温为-4℃左右的最低中心处于河源的巴颜喀拉山北麓，流域极端最低气温出现于河源区的黄河沿站，曾有过-53.0℃的记录(1978年1月2日)。年平均气温为12~14℃的高值区则位于黄河下游山东省境内，流域极端最高气温的记录出现在河南省洛阳地区的伊川站，其值达44.2℃（1996年6月20日）。黄河流域气温的年较差比较大，总趋势是北纬37o以北地区在31～37℃之间.北纬37o以南地区大多在21～31℃之间。黄河流域气温的日较差也比较大，尤其中上游的高纬度地区，全年各季气温的日较差为13～16.5℃，均处于国内的高值区或次高值区。三、降水集中，分布不均、年际变化大流域大部分地区年降水量在200-650毫米之间，中上游南部和下游地区多于650毫米。尤其受地形影响较大的南界秦岭山脉北坡，其降水量一般可达700-1000毫米，而深居内陆的西北宁夏、内蒙古部分地区，其降水量却不足150毫米。降水量分布不均，南北降雨量之比大于5，这是我国其他河流所不及的。流域冬干春旱，夏秋多雨，其中6-9月降水量占全年的70%左右；盛夏7-8月降水量可占全年降水总量的四成以上。流域降水量的年际变化也十分悬殊，年降水量的最大值与最小值之比约为1.7-7.5，变差系数Cv变化在0.15-0.4之间。四、湿度小、蒸发大 黄河中上游是国内湿度偏小的地区，例如吴堡以上地区，平均水汽压不足8百帕，相对湿度在60%以下。特别是上游宁夏、内蒙古境内和龙羊峡以上地区，年平均水汽压不足6百帕；兰州至石嘴山区间的相对湿度小于50%。黄河流域蒸发能力很强，年蒸发量达1100毫米。上游甘肃、宁夏和内蒙古中西部地区属国内年蒸发量最大的地区，最大年蒸发量可超过2500毫米。五、冰雹多，沙暴、扬沙多冰雹是黄河流域的主要灾害性天气之一。据统计，黄河上游兰州以上地区和内蒙古境内全年冰雹日数多超过2天，其中东经100o以西的广大地区多于5天，特别是玛曲以上和大通河上游地区多达15~25天，成为黄河流域冰雹最多的区域，也是国内的冰雹集中区。沙暴和扬沙主要由大风所引起，并且与当地(或附近)的地质条件及植被状况密切相关。据统计，流域的宁夏、内蒙古境内及陕北地区，由于多年平均大风日数均在30天以上，区域内又有腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙漠，全年沙暴日数大多在10天以上，扬沙日数超过20天；有些年份沙暴最多可达到30~50天，扬沙日数超过50天。此外，在汾河上游和小浪底以下沿黄的河南省境内，还各有一个年沙暴或扬沙日数超过20天的区域，后者主要与黄河较大范围沙滩地的存在有关。六、无霜期短 黄河流域初霜日由北至南、从西向东逐步开始，并且同纬度的山区早于平原、河谷和沙漠。如黄河上游唐乃亥以上初霜日平均在8月中、下旬，而黄河中下游一般在10月上、中旬；流域其余地区在9月份。流域终霜日迟早的分布特点与初霜日正好相反，黄河下游平原地区较早，平均在3月下旬，而上游唐乃亥以上地区则晚至8月上、中旬，其余地区介于两者之间。由此可见，黄河流域无霜期较短，即使是黄河下游平原地区，其无霜日也只有200天左右；而上游久治以上地区平均不足20天，可以说基本上全年有霜；流域其余地区介于两者之间。水文常识 (一)流域和水系      流域是地表水与地下水分水线所包围的集水区或汇水区，因地下水分水线不易确定，习惯上将地表水的集水区称为流域。河道干流的流域是由所属各级支流的流域所组成。流域面积的确定，可根据地形图勾出流域分水线，然后求出分水线所包围的面积。河流的流域面积可以计算到河流的任一河段，如水文站控制断面，水库坝址或任一支流的汇合口处。流域里大大小小的河流，构成脉络相通的系统，称为河系或水系。(二)河流的分段及其特点    每条河流一般都可分为河源、上游、中游、下游、河口等五个分段。(1）河源。河流开始的地方，可以是溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊等。(2）上游。直接连着河源，在河流的上段，它的特点是落差大，水流急，下切力强，河谷狭，流量小，河床中经常出现急滩和瀑布。(3)中游。中游一般特点是河道比降变缓，河床比较稳定，下切力量减弱而旁蚀力量增强，因此河槽逐渐拓宽和曲折，两岸有滩地出现。(4)下游。下游的特点是河床宽，纵比降小，流速慢，河道中淤积作用较显著，浅滩到处可见，河曲发育。(5)河口。河口是河流的终点，也是河流流入海洋、湖泊或其它河流的入口，泥沙淤积比较严重。(三)河流的断面   河流的断面分为纵断面及横断面。(1)纵断面。沿河流中线(也有取沿程各横断面上的河床最低点)的剖面，测出中线上(或河床最低点)地形变化转折点的高程，以河长为横座标，高程为纵座标，即可绘出河流的纵断面图。纵断面图可以表示河流的纵坡及落差的沿程分布。(2)横断面。河槽中某处垂直于流向的断面，称为在该处河流的横断面。它的下界为河底，上界为水面线，两侧为河槽边坡，有时还包括两岸的堤防。横断面也称为过水断面，它是计算流量的重要参素。(四)水尺与水位      水尺是直接观读江河、湖泊、水库、灌渠水位的标尺。水尺的历史悠久，直至现代仍在广泛使用。    河流或者其它水体的自由水面离某一基面零点以上的高程称为水位。水位的单位是米，一般要求记至小数2位，即0.01ｍ。以水位为纵轴，时间为横轴，可绘出水位随时间的变化曲线，称为水位过程线。(五)基面    变化曲线基面是指计算水位和高程的起始面。在水文资料中涉及的基面有：绝对基面、假定基面、测站基面、冻结基面等四种。   （1）绝对基面。是将某一海滨地点平均海水面的高程定义为零的水准基面。我国各地沿用的水准高程基面有大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，为中国第一个国家高程系统，从而结束了过去高程系统繁杂的局面。但由于计算这个基面所依据的青岛验潮站的资料系列（1950年～1956年）较短等原因，中国测绘主管部门决定重新计算黄海平均海面，以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，并用精密水准测量接测位于青岛的中华人民共和国水准原点，得出1985年国家高程基准高程和1956年黄海高程的关系为：   1985年国家高程基准高程=1956年黄海高程-0.029m。   1985年国家高程基准已于1987年5月开始启用，1956年黄海高程系同时废止。   (2)假定基面。为计算测站水位或高程而暂时假定的水准基面。常在水文测站附近没有国家水准点，而一时不具备接测条件的情况下使用。   (3)测站基面。是水文测站专用的一种假定的固定基面。一般选为低于历年最低水位或河床最低点以下0.5ｍ～1.0ｍ。   (4)冻结基面。也是水文测站专用的一种固定基面。一般测站将第一次使用的基面冻结下来，作为冻结基面。 (六)流速     流速是指水流质点在单位时间内所通过的距离。渠道和河道里的水流各点的流速是不相同的，靠近河(渠)底、河边处的流速较小，河中心近水面处的流速最大，为了计算简便，通常用横断面平均流速来表示该断面水流的速度。(七)径流与径流量       流域地表面的降水，如雨、雪等，沿流域的不同路径向河流、湖泊和海洋汇集的水流叫径流。在某一时段内通过河流某一过水断面的水量称为该断面的径流量。径流是水循环的主要环节，径流量是陆地上最重要的水文要素之一，是水量平衡的基本要素。(八)径流量的表示方法及其度量单位   (1)流量Q。指单位时间内通过某一过水断面的水量。常用单位为立方米每秒（m３/s）。各个时刻的流量是指该时刻的瞬时流量，此外还有日平均流量、月平均流量、年平均流量和多年平均流量等。   (2)径流总量W。时段Δｔ内通过河流某一断面的总水量。以所计算时段的时间乘以该时段内的平均流量，就得径流总量W，即W=QΔｔ。它的单位是立方米(m３)。以时间为横坐标，以流量为纵坐标点绘出来的流量随时间的变化过程就是流量过程线。流量过程线和横座标所包围的面积即为径流量。   (3)径流深R。指计算时段内的径流总量平铺在整个流域面积上所得到的水层深度。它的常用单位为毫米（mm）。若时段为Δｔ(s)，平均流量为Q(m3/s)，流域面积为A(km２)，则径流深R(mm)由下式计算：R=QΔｔ/(1000A)   (4)径流模数M。一定时段内单位面积上所产生的平均流量称为径流模数M。它的常用单位为m3/(s·km2)，计算公式为：M=Ｑ／Ａ   (5)径流系数α。为一定时段内降水所产生的径流量与该时段降水量的比值，以小数或百分数计。(九)径流的形成过程     从降雨到达地面至水流汇集、流经流域出口断面的整个过程，称为径流形成过程。径流的形成是一个极为复杂的过程，为了在概念上有一定的认识，可把它概化为两个阶段，即产流阶段和汇流阶段。   1.产流阶段。当降雨满足了植物截留、洼地蓄水和表层土壤储存后，后续降雨强度又超过下渗强度，其超过下渗强度的雨量，降到地面以后，开始沿地表坡 面流动，称为坡面漫流，是产流的开始。如果雨量继续增大，漫流的范围也就增大，形成全面漫流，这种超渗雨沿坡面流动注入河槽，称为坡面径流。地面漫流的过程，即为产流阶段。   2.汇流阶段。降雨产生的径流，汇集到附近河网后，又从上游流向下游，最后全部流经流域出口断面，叫做河网汇流，这种河网汇流过程，即为汇流阶段。(十)潮汐     在太阳和月球引潮力作用下，地球表面的大气圈、海水和地壳发生周期性相对运行的现象，称为潮汐。这些相对运行分别称为大气潮汐、海洋潮汐和地壳潮汐。由于地球、月球和太阳三者运行的相对位置周期性变化，潮汐的大小和涨落时间逐日不同。又因各地纬度不同和受地形、水文、气象等因素的影响，各地潮汐也有差异和各自的变化。月球距地球较近，其引潮力为太阳的2.17倍，故潮汐现象主要随月球的运行而变。(十一)潮汐的分类     潮汐类型按周期不同，可分为日周潮、半日周潮和混合潮。在一个太阴日（约24h50min）内发生一次高潮和一次低潮的现象称为全日周潮；发生两次高潮和两次低潮的现象称为半日周潮。在半日周潮海区中，如两次高潮和低潮的潮位、涨落潮历时不等，且通常半月中有数天出现全日周潮的现象，称为混合潮。混合潮又可分为不正规日周潮和不正规半日周潮。各地潮汐的类型，可根据主要太阴日分潮与主要太阴半日分潮的平均潮高的比值来确定。 导线覆冰气象参数的分析研究 1.1导线覆冰的种类导线覆冰有：雨凇、雾凇（晶状、粒状）、湿雪、混合覆冰：它的形成与很多因素有关，但必要条件只有两个，1、气温必须降至零度以下2、湿度（空气相对湿度需在90%以上）两者缺一不可。（1）雨凇是冻雨的过冷却水滴，落到0-6℃的物体上便会形成雨凇。一定的时间内，会在物体表面冻成“冰壳层”，比重0.6-0.9g/cm3。（2）雾凇是过冷却雾滴、冰针在物体的迎风面冻结成一种乳白色的冰晶物，常呈毛茸茸的冰晶状，可分为晶状和粒状。晶状雾凇气温（-10℃~-20℃），是雾或轻雾中很小的过冷却水滴冻结在导线上形成的。空气中的水汽在导线上凝华也可结成晶状雾凇。因气温很低，晶状雾凇增长慢，比重小，约为0.01~0.08g/cm3粒状雾凇气温-3℃~-8℃，风速不大时，雾或毛毛雨的过冷却小，水滴随风飘动，在导线迎风面冻结而成，比重0.3~0.6g/cm3（3）混合覆冰通常是雨凇和雾凇交替形成的，比重一般为0.35~0.45g/cm3。1.2决定覆冰强度的物理因子导线覆冰的物理模型是：b=eβwτvsinθ/（πρ）。式中：b为假定导线展平后在表面积π∅上的冰厚：ρ为覆冰密度：β为冻结系数，是冻结水份与凝聚水份之比：e为捕获系数，是气流受干扰后积聚到导线上的水份和不受干扰情况下通过截面的水份之比：w为单位体积的含水量：v为风速：θ是气流在水平面与导线的交角：τ是覆冰时间。影响覆冰强度的主要因子是覆冰密度、空气含水量、导线直径、风速、风向和电线交角、覆冰增长的时间。2造成导线覆冰的天气系统和地理因素（1）天气系统：山西冬季寒冷干燥，只有伴随寒潮的雨雪天气，才能达到覆冰的湿度条件，只有相应的雨雪天气过程，湿度达到覆冰的要求才会造成严重覆冰。（2）影响覆冰强度的地形：下列地形条件易积重冰：1）线路处于相对高差较大的山地：2）风口和迎风坡：3）朝向河流、水库的坡面：4）北面较空旷，南面有屏障，线路处于北面山坡：5）送电线路走向与气流交角越大覆冰越重。 3导线覆冰厚度的计算3.1导线覆冰厚度的计算步骤山西省覆冰观测资料极少，多数气象站观测年代短或记录不全，线路附近的个别站只有覆冰直径、厚度记录。气象站导线覆冰架上的覆冰资料，需经过一系列换算才能得到设计冰厚。例如：导线覆冰架上的覆冰资料→换算成均匀裹覆的导线覆冰厚度b→换算成统一比重（0.9g/cm3）的冰厚bc→计算出一定重现期（一般为30年一遇和15年一遇）的冰厚→订正为导线悬挂高度的值→针对线路各地段海拔高度和地形等条件，对冰厚作调整，得到设计冰厚。3.2导线覆冰厚度的计算公式（1）基本冰厚计算：根据线路沿途各站观测年代和积水资料等情况，选取五台、五寨、右玉、太原气象站，将各站电线积冰架上的资料，换算成统一比重（0.9g/cm3）的冰厚之后，再按极值Ⅰ型分布统计出各站的30年一遇2m高（电线积冰架高度）基本冰厚。见表1和表2表130年一遇2m高基本冰厚（mm）站名海拔高度30年一遇基本冰厚五台山2895.832.2五寨1401.04.6右玉1345.84.3太原777.93.2表215年一遇2m高基本冰厚（mm）站名海拔高度15年一遇基本冰厚五台山2895.828.9五寨1401.03.6右玉1345.83.4太原777.91.8 ②标准冰厚随海拔高度的变化：线路所经地段的海拔高度和地形会与气象站地有较大差别，覆冰厚度会随海拔高度的增加而增加。电线积冰在云层以下高度内，其凝聚量随高度呈指数规律变化，可按公式：bh=βeαh。其中，bh为某一海拔高度h上的冰厚；α、β为待定参数。根据样本资料，通过公式bh=βeαh计算可得：山西省30年一遇覆冰厚度随海拔高度变化的公式：bh=1.05981e0.001151h;山西省15年一遇覆冰厚度随海拔高度变化的公式：bh=0.59176e0.001332h③标准冰厚高度的订正：当前输电线路设计规范要求，导线覆冰厚度重现期分为30年一遇20m高和15年一遇15m高两种情况，而气象站积冰观测高度为2m，故需进行高度订正。从理论推导和实测资料表明，两个不同高度上的冰厚比是高度比的幂函数：bz/bz1=(Z/Z1)a式中：bz、bz1分别表示导线在z和z1高度上的积冰厚度（参考文献1.3）。可设高度订正系数k=(Z/Z1)a。其中，α为实验参数，其值约1/3左右。根据有关研究，α随风速呈指数递减。山西省覆冰类型主要为雾凇和混合冻结，根据参考文献：混合积冰为：α=0.358e-0.175v；雾凇积冰：α=0.233e-0.219v（2）标准冰厚计算公式：根据影响覆冰强度的主要因子，可确定设计输电线路标准冰厚为：bn=kqkzkθkdkpbc式中：kq为线径订正系数，kz为高度订正系数，kθ为线路走向订正系数，kd为地形订正系数，kp为重现期订正系数，bc为基本冰厚，单位为mm。4基本研究成果本次分析研究中，总结出的计算导线覆冰气象基本公式如下：①山西省30年一遇冰厚随海拔高度变化的公式：bh=1.05981e0.001151h山西省15年一遇冰厚随海拔高度变化的公式：bh=0.59176e0.001332h。②混合积冰公式为：α=0.358e-0.175v雾凇积冰公式为α=0.233e-0.219v③高度订正指数公式为：bz/bz1=(Z/Z1)a④确定设计输电线路标准冰厚为：bn=kqkzkθkdkpbc5结束语上述导线覆冰计算公式，虽基本适合山西省大部分地区的输电工程导线覆冰的分析计算，但因我省导线覆冰测站较少、基础资料和理论研究也欠缺，实际应用中还需注意收集气象基础资料，多方参照地综合分析，提出更为合理的导线覆冰计算值，以供有关设计专业实用。