城市高压走廊绿地游憩利用策略

3353城市高压走廊绿地游憩利用策略熊和平张波王芳摘要：随着城市中电网建设规模日益加大，大量的高压走廊将城市分隔成条条块块。按照传统的认识，这些走廊保护地带都成为了建设禁区，使得城市的绿地布局丧失了整体性和连续性。而这种低效的土地利用也与我国现在城市建设中土地稀缺的现状相矛盾。本文在分析了高压走廊的电磁学影响的规律及程度的基础上提出了走廊下游憩利用的可能性与利用途径。关键词：城市高压走廊游憩利用安全距离策略电场磁场1高压走廊的安全性研究概述1.1高压走廊的发展概况随着我国电网的建设量增加，高压走廊两侧一定距离内都会被列入防护绿地的范畴，以保护电力设施的安全。但是这种防护廊道的划分往往会影响城市绿地的整体性和可达性，为了以提高城市用地利用的集约性和高效性，实现城市绿地系统的整体性和可达性，丰富城市的生活空间。需要充分地查阅电磁学方面的专家研究成果，并进行整理和分析，得出高压走廊电磁影响安全性的科学结论。并将这些分析结合城市游憩绿地建设的空间和场地要求进行整合。1.2高压走廊的安全性根据现在电磁学研究的成果，可以将输、变电系统看作一个个电磁振源，高压输电线路和变电站中的高压电力设备与大地之间存在一定的电位差，于是在输电线路和变电站附近就存在或强或弱的电场和磁场。在我国，这种低频电场和磁场的频率一般在50Hz左右，我们称之为工频电场和磁场。伴随输电线路导线和变电所内带电导体的电晕放电,还产生使人烦恼的可听噪声。此外输电线路导线和变电所内带电导体发生电晕后,在紧邻导线四周很薄的电晕层内,空气游离的同时还出现相应的化学反应,产生少量的臭氧和氮的氧化物。所以，我们可以将高压输配电电磁对环境影响主要概括为以下几个方面：既工频电场、工频磁场、可听噪声以及电晕产生的臭氧。综合现有的关于各方面影响情况的研究结果，我们可以将这些影响的程度做一个整理。3354（1）工频电场地面场强对人体的影响几十年来，世界各国关于特高压输电产生的强电场对人体的影响进行了大量的试验研究，一般认为现有的输电线路下方的电场对人体不会有明显的直接影响，。我国500kV线路现行的指导意见认为线下地面最大场强10kV/m，对人体无明显影响。只要我国特高压线路采用合理的导线半径和根数，以及导线布置方式和对地距离，就不会对人类生活和生态环境造成危害，各项环境的控制指标均可限制在允许范围内。（2）工频磁场交流电流流过输电线路或变电所的母线时,在其周围同时还产生工频磁场。交变的磁场在生物体内也会感应产生电场和电流。但与工频电场相比，工频磁场在人体内感应产生的电场和电流是很弱的。（3）可听噪声对500kV及以下的交流输电线路,在满足无线电干扰限值要求后,可听噪声限值也必然满足要求。研究表明，在同一A计权下（噪声测量的一种方式，用dB（A）作单位），送电线路电晕噪声或电力设备产生的低频噪声（包括“嗡嗡”交流声）比交通噪声更令人讨厌，而且在比普通公共噪声低10dB左右时，睡眠者获得的唤醒概率相同。这种噪声将使得高压线路附近居民以及在邻近线路处工作的人们感到烦躁和不安，严重时可使人们难以忍受。所以即使符合，也可能出现居民投诉的情况。（4）电晕生成的臭氧高压输电线路产生的臭氧非常微弱,用一般仪表很难测出。不会对人、牲畜或植物产生明显的影响。从这一系列的研究成果中我们可以看出，高压走廊对周围的环境影响并没有人们通常所想象的那么严重。电晕生成的臭氧影响十分的微弱，而噪声的影响也可以通过一些常规手段进行消减。至于人们最为关心还是高压线周围的电磁场对生物和环境究竟会产生多大的影响？在这一方面国外进行了大量研究，主要结论为：较弱的磁场几乎没有生态影响；有关电场的研究结果如下对人的影响：投有证据表明输电设备产生的电场对人体健康是有害的；没有发现在高场强下工作的线路工人受到长期的健康影响1。（朱林2000）。为探讨高压输电线路下的电磁环境问，有学者对110kV高压输电线路的工频电磁场进行了理论研究和实际测量.利用模拟电荷法，计算了工频电场强度，而且通过建立合适的模型，对工频磁场进行了计算。得出结论：在地面附近高度，电场强度主要由垂直分量决定，而磁感应强度由水平和垂直分量共同决定.由HJ/T24—1998可知，电场强度的推荐标准是4kV/m，磁感应强度限1朱林．高压输变工程的电磁辐射及环境影响评价．电力环境保护．2000，16（3）3355值是0.1mT，此次计算和测量值都远远小于国家标准2（王群2005）。所以，虽然高压输变电工程存在着电磁辐射是不争的事实.根据测试数据表明,高压输变电工程只要按照《110～500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T50921999)设计高压输变电工程,同时履行环境保护手续,保护好敏感目标,高压输变电工程对环境是安全的3（周建文2006）。1.3公众健康的电磁场环境要求而对于人身健康方面，工频电磁场的职业暴露，由于影响面较小，人们对其的关注度相对要小得多，不过近几年电力行业从职业安全角度出发也开始了该方面的研究。我国已颁布了《作业场所工频卫生标准》，国家环保总局H/JT24一1998《50k0V超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术》的要求，推荐以4kV/m作为居民区工频电场评价标准。在国家统一的标准还没出台的情况下，目前我国在开展工频电场、磁场防护工作时，基本采用4kV/m和100μT作为公众暴露的限值。2基于电磁场影响的高压走廊安全性分析2.1高压线周围电磁场强度及衰减规律2.1.1输电线电磁场分布和距离衰减根据对500kV线路的电磁场数据和距离衰减分布分析，可以直观得出以下结论（如果1）:（1）出于垂直导线布置测线的需要，各线路的电磁场测量位置均位于相对空旷平坦的区域，远离居民区，因此其导线高度相对较低，部分线路两侧边导线一定距离内电场强度超过4kV/m的居民区评价标准。（2）从图形上可以看出，不管是单回路、平行二回路还是同塔双回路，只要对称排列且两侧环境条件一致，其中心两侧电磁场基本呈对称分布。（3）电场的峰值一般出现在边线下或边线外15m附近。对于单回路呈双峰型，正三角形排列则两峰间的低谷位于中线下；平行二回路则呈现四峰型，两峰间的低谷均位于中线下和两回路的中间;同塔双回路基本也呈双峰型，两峰间的低谷位于双回路的中间。（4）磁场的峰值一般出现在中心导线附近。单回路磁场呈单峰型，峰值产生在中线下;平行二回路和双回路则呈双峰型，两峰间的低谷处于两回路的中间。（5）电场和磁场达到峰值后，随距离衰减的速度很快。2.1.2输电线电磁场分布特征和线路特征的关系（1）与线高的关系2王群．110kV高压输电线路电磁场分析及评价．北京工业大学学报．2005，31（5）3周建文．高压输变电工程电磁辐射污染影响及防治对策．湖州师范学院学报．2006，28（3）3356从电场强度分布来看，地面电场强度与导线对地高度关系密切，且表现为线路越低，场强越大的特征(如图1)。但边线外15m电场强度达到k4V/m以下所要求的最小高度尚与线路的类型、排列方式、回路等因素有关。（2）与排列方式的关系并行二回路，相互间的影响很小，从场强分布图看，回路中心两侧即两条单回各自的场强分布。由于同塔双回线路两回路间距离较近，回路一侧的电磁场受另一回路的影响相对较大，影响情况与相序有关。同塔双回逆相序排列，线下及附近的场强略低于单回路或并行二回输电线的场强（3）与线路走廊环境的关系线路走廊的环境对电磁场的分布和衰减有很大的影响，尽管本文选择的线路走廊相对空旷平坦，也存在着环境的差异。2.1.3输电线路电磁场距离衰减和距离防护研究输电线路导线中心两侧电磁场基本呈对称分布，电场的最大值一般出现在边线下或边线外sm附近，磁场的最大值可能出现在中线下或边线附近，不管是电场还是磁场都随距离迅速衰减。输电线产生的磁感应强度远小于100μT的推荐限值。对于架空输电线路，电场强度的距离防护是研究的重点。（1）500kV架空线路电场强度距离防护综合线路架设高度和排列方式对电场分布的影响，以4Vk/m作为居民区防护限值，大致得出500kV架空线路电场强度的防护距离。1）不论何种排列方式，架空线高度大于25m，其地面的电场强度基本不会超过4kVm/。2）导线高度低于15m的架空线路，其边导线20m外，电场强度已经衰减到4kVm/以下。建议500kV输电线路跨越居民区附近区域时，架空线架设高度抬高到25m以上或边线投影离开居民区20m，从而达到距离防护的要求。（2）220kV架空线路电场强度距离衰减220kV线路不管何种布线形式、架设高度，地面场强基本不超过4kV/m居民区评价标准，一般4作者自绘图1输电线周边电磁场强度分布43357在3kV/m以下。基本上不存在设置防护距离的要求。电场强度随着与边线距离的增加迅速衰减，衰减曲线约至边线外30m后趋于平缓，至50m后接近背景值。输变电设备电场、磁场分布和距离防护研究。（3）110kV架空线路电场强度距离衰减110kV线路地面场强较低，最大值出现在边线附近，一般不超过IkV/m。电磁场强度随着与线路距离的增加衰减很快，一般在距边线20m以外，电磁场强度趋于稳定，变化较小，并逐步接近本底值。2.1.4变电站内电磁场距离衰减和距离防护研究(l)变电站内设备垂直方向上的距离衰减高度越低，场强值相应越低，对于原本场强高的点下降得越明显。(2)变电站内设备水平方向上的距离衰减和距离防护500kV设备电场强度，在串联的方向上离开设备3m外基本上降到4kV/m以下(开关除外);在垂直串的方向上，避雷器、压变和接地闸刀6m外电场强度降到4kV/m以下，开关和电流互感器要离开10m才能降到4kV/m以下。而220Vk区域超过4kV/m的设备，电场强度随水平距离衰减十分迅速。2.1.5变电站外电磁场的距离衰减变电站外最大电场强度均小于4kVm/，最大磁感应强度远小于100μT。变电站外避开进出线的影响，主要配电区域围墙外的电磁场强度随距离衰减规律十分明显，最大场强出现在围墙外大约5～10m的位置，随后迅速随距离衰减，500KV变电站到离开围墙50一60m以后基本趋于平缓，220KV到30m之后己经趋于平缓，并逐渐接近环境本底。综上所述，超高压架空线路是公众工频电场防护的重点对象，变电站内的高压、低压设备是职业工频电磁场防护的重点对象。我国目前推荐的工频电磁场公众和职业暴露限值严于或等效于国际标准，在此基础上划定的防护距离具有较大输变电设备电场、磁场分布和距离防护研究的安全量（如图2）。因此，就目前的研究来说，在本文提出的防护距离外，工频电磁场对环境的影响较小。而对5作者自绘图2输电线周边电磁影响区53358于磁场影响强度的分析，我们以国家的公众暴露规范为依据，磁场的强度都远远小于国家规范，不存在安全问题。而对于35kv、110kv、220kv的高压线线路，它们所产生的电场基本上在1kv上下，也不会产生安全问题。2.2游憩利用对于场地安全性的要求根据以上的结论，结合城市游憩绿地建设的特点进行分析。我们采用4kVm/和100μT作为公众暴露的限值，以控制高压走廊下的用地是否可以进行游憩利用以及利用的强度等。可以得出，如果高压走廊下在行人可以触及的高度范围内，高压线产生的电磁强度能够减弱到公众暴露限值，则其下的绿地可以通过高压走廊进行整体布局；否则的话就只能在两侧相应距离外进行场地布置，而高压走廊下只能布置单纯的防护绿地或最多设置绿地的通道，而不能放置停留性的休息设施或活动场地。此外，由于线塔的防护要求，还要按照不同的级别规定一个保护距离。由这两个水平方向和垂直方向的控制范围之外的区域则为可利用区。我们取线路中距离地面最近的一根电线为基准，电线距离地面距离为H,电线的最大悬惩一垂距离为M，电磁影响距离为R，则地面的可利用高度为h=H-M-R.如果h>3m,则地面空间可以通过。线塔的保护距离为D（如图3），由线塔基面外边偏移D为控制区域。如图所示，走廊断面中可利用区域为既为扣除了紫色的电磁影响区和红色的线塔保护区之后的绿地区域（如图4）。6作者自绘图3输电线线塔保护要求图4高压走廊下游憩可利用区域633593高压走廊下游憩利用的途径3.1高压走廊下游憩利用的高压走廊自身的建设维护也需要一定安全范围。而空间的电场很容易被导电物质所屏蔽或削弱（即使该物质是导电性不良的）。建筑物、树木等，都可以使空间电场畸变，并削弱其遮蔽空间或邻近范围内的电场。因此建议在高压走廊下绿化主要采取草灌结合的形式，在靠近走廊的外侧在满足相关规范条件下选用乔灌草结合形式进行绿化。另外在架设高压走廊时，按通过居民区的电场磁场防护要求进行施工，对于其噪声影响按照城市区域噪声标准进行相关调整建设。3与高压线架设及主管部门进行协调，结合绿化现状和远期建设目标就绿地的建设提供可执行依据和建议（现状情况是绿地未建，高压先行）。4、在进行高压走廊下绿地设计时，采取一些设计手法，吸引人们的注意力，转移兴奋点，降低消除高压线的视觉、噪声影响，以克服削弱人们的压迫感。5、通过多种渠道对人们进行辐射影响科普宣传教育，澄清相关概念，使人们能对高压走廊的有限影响有客观的认识，消除心理夸大作用。1966年，哈普林在西雅图市中心设计了一个跨越高速公路的绿地，使市中心的两个部分重新联系了起来。他充分利用地形，再次使用巨大的块状混凝土构造物和喷水，创造了一个水流峡谷的印象，将车辆交通带来的噪音隐没于水声中。公园里面有许多流水的造景，配合着绿色的长青植物带给人们清凉舒适的感觉。这座公园的建立，给公路西侧商业区和公路东侧的居住地和公共机构带来了新的活力。3.2高压走廊下游憩利用的注意事项由于高压走廊下的安全敏感性，必须对部分活动项目进行限制，如放风筝、飞盘、钓鱼、放焰火等，对小品、构筑物的高度也要进行严格控制。我们对绿地中经常用到的几种设施进行了分析，根据它们对环境和场地的要求，以及可能产生的影响对控制等级做了分类。按照三个等级进行控制。可以设置类指设施在高压走廊下布局时基本上不会对线路安全产生影响，可以按照要求自由设置;限制设置类指设施可能会对线路安全产生一定的影响，因为对其位置和规模要进行仔细考虑，如涉水池。或者设置规模过大时人流较多不利于走廊的维护，如休闲广场等;禁止设置类指布局在高压走廊下会产生一定的危险，在不能保证安全的影响不应设置的设施，如游泳池、游乐场等。3360表1高压走廊绿地设施控制表7控制等级设施类型可以设置棚架廊亭座椅雕塑小品信息标志木栈道坡道挡土墙路缘石及边沟可选设置涉水池溪流瀑布跌水景观桥围栏/栅栏饮水器休闲广场健身运动场禁止设置游泳池游乐场喷泉注：可以设置：基本上可以自由处理;可选设置：要考虑设施的规模和布置位置;禁止：会带来安全隐患因而禁止设置的设施。表2高压走廊绿地活动控制表8控制类型活动类型充许活动散步、休息、交流、饮茶、棋牌、跳舞、体操禁止活动放风筝、飞盘、钓鱼、放焰火、球类运动、射击注：充许活动：在高压走廊下绿地中可以进行的活动;禁止活动：在高压走廊下绿地中禁止进行的活动。在高压走廊下的绿地规划与设计中，需要充分地考虑这些设施的安全性。分清其安全控制级别。以保证游人的使用。4相关问题的讨论在对高压线的安全性进行分析后，我们发现，高压走廊并不是我们通常想象的洪水猛兽，只要处理得当，走廊用地完全进行有效利用。把防护绿地与游憩绿地结合，提高土地利用的效率和空间的丰富性。高压线周围电场强度分布规律的问题，虽然我们有计算方法，但其强度大小受导线的排列方式较大，对于不同线路可以会有明显的差异。同时在实际情况中，电场大小还受到更为复杂的因素影响，如温度、湿度、树木、地被、土壤物理性质等。使我们很难找到完全精确的数据。对于35、110、220kv的线路来说，通过理论计算和实地测试可以发现不会达到规范值，因而确定可以利用。而对500、1000kv的线路，其周围电场较大，因而一般不鼓励利用。7作者自绘8作者自绘3361参考文献[11朱林．高压输变工程的电磁辐射及环境影响评价．电力环境保护．2000，16（3）[21王群．110kV高压输电线路电磁场分析及评价．北京工业大学学报．2005，31（5）[31周建文．高压输变电工程电磁辐射污染影响及防治对策．湖州师范学院学报．2006，28（3）[41周晓萍，邹澎，邱晓燕.高压输电线转弯处的工频电场.郑州大学学报(自然科学版).1999，3一(3):57一61.[5]张家利，姜震，王德忠.高压架空线下工频电场的数学模型.HIGHvOLTAGEENGNIEER州G.2001,27(6):20一21.[6]张启春，阮江军等.高压架空线附近工频电场的数学模型.电力环境保护.2000，16(4):14一17.[7]卢铁兵，肖刊等.超高压输电线铁塔附近的三维工频电场计算.HIGHvOLTAGEENGNIEERNIG.2001，27(3):24一26.[8]张波，崔翔等.超高压输电线路铁塔附近三维电场的数值计算.电网技术.2003，27(7):5一8.[9]封淞彦，俞集辉.超高压架空输电线的工频电场及其影响.重庆大学学报.2004，27(4):10一14.[8]张启春，阮江军等.高压架空线附近的工频磁场.电力环境保护.2000，16(2):10一12，15作者简介熊和平(1965—)，男，华中科技大学建筑与城市规划学院，副教授。张波(1984—)，男，硕士，河南省城市规划设计研究总院有限公司，王芳(1984—)，女，硕士，郑州市规划勘测设计研究院。