韓墩總干渠淤積和沖刷原因分析及對策

崔淑芳

（濱州市韓墩引黃灌溉管理局，山東 濱州 256600）

韓墩灌區(qū)地處黃河下游，黃河河口三角洲北側(cè)，引水口距離下游的利津水文站27km。灌區(qū)始建于1958年，1962年停灌，1968年復(fù)灌?，F(xiàn)灌區(qū)設(shè)計引水能力 60m3/s，設(shè)計灌溉面積 6.4萬 hm2。

1988年韓墩灌區(qū)被水利部確定為節(jié)水技術(shù)改造試點灌區(qū)，于1990年和1991年兩期完成總干渠谷家節(jié)制閘至季姜渡槽段20.65km的渠道襯砌工程，實行了全斷面塑膜防滲、半斷面襯砌，即邊坡砼板襯砌，渠底為膜上鋪設(shè)0.5m壓實渠內(nèi)素土。下面以該段總干渠為例進(jìn)行分析。

1 韓墩總干渠沖淤情況

1990年之前，韓墩總干渠全程為土渠，水的滲漏損失嚴(yán)重，輸水輸沙能力較低，渠道淤積嚴(yán)重，年年需要清淤。1990-1991年對谷家閘后的總干渠段進(jìn)行全斷面防滲邊坡襯砌后，渠道節(jié)水輸水輸沙能力大幅提高。同時管理上注意合理調(diào)度引水流量，實行大流量遠(yuǎn)距離輸沙，襯砌總干渠除個別雍水渠段和彎道處有少量淤積外，平直段基本實現(xiàn)了不淤。

然而從1999年黃河部門實行控制引水以后，總干渠內(nèi)逐漸出現(xiàn)了淤積和沖刷不平衡的狀況，即同一斷面內(nèi)既有淤積也有沖刷，一般順直渠段是兩底角淤積渠底中間沖刷。

針對總干渠道沖淤不平衡的問題，韓墩引黃灌溉管理局于2007年和2008年連續(xù)兩年對渠道進(jìn)行了測量。測量結(jié)果表明：谷家閘至季姜渡槽渠段內(nèi)總干渠沖淤不平衡的問題比較突出，全程平均淤積深約0.36m，淤積土方集中在底角。2007年測量計算的淤積量為 19.05萬m3，2008年為 18.99萬 m3。從沖刷情況看，2008年和2007年的沖刷土方量相差很小，因為沖刷點都集中在渠中間的小窄溝，但是沖刷的渠段長度2008年較2007年有所延長，渠底中間點刷深有所加深，很多渠段斷面內(nèi)最深刷深點達(dá)到0.5m以上，導(dǎo)致渠底下0.5m埋深處的防滲塑膜被沖爛泛起。因此，如果不進(jìn)行治理，渠道的防滲效果將越來越差。同時據(jù)觀測和調(diào)研，因渠道實行防滲措施而改良了的兩側(cè)土地近年又開始鹽堿化。

2 總干渠淤積和沖刷原因分析

2.1 黃河部門對引黃灌區(qū)實行控制引水的影響

為緩解黃河下游頻繁斷流的嚴(yán)峻形勢，1999年黃委會對黃河水量實施統(tǒng)一調(diào)度，對黃河兩岸各引黃處實行按指標(biāo)供水，全河遠(yuǎn)程監(jiān)控，保證黃河不斷流。采取這一控水措施以來，黃河實現(xiàn)連續(xù)10年不斷流，取得了顯著的經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益。然而，這一控水措施的實施，使得黃河下游引黃灌區(qū)輸水工程經(jīng)常處于大渠小水運行狀態(tài)，原實行的適時進(jìn)行大流量遠(yuǎn)距離輸沙、沖沙的泥沙處理辦法受到限制。

據(jù)韓墩灌區(qū)近3年總干渠行水流量的統(tǒng)計資料：各渠段行水流量小于渠道設(shè)計流量40%的天數(shù)約占總引水天數(shù)的1/2。一般春灌期間，渠道長時間處于小流量行水狀態(tài)，小水和大渠不相適應(yīng)的矛盾突出。當(dāng)渠道行小水時，行水的流速低，水流挾沙能力小，渠道造成淤積，特別是韓墩總干渠比較寬淺，兩底角處流速更小，淤積量相對加大。這樣經(jīng)過春季較長時間的小水運行積累，渠底兩側(cè)淤土逐漸增厚密實。夏秋灌溉流量指標(biāo)大時也不宜沖走，而渠底中間因為流速大，易造成沖刷。這樣小水時渠底角淤積，大水時渠底中間沖刷，渠底逐漸的被縮窄，長期積累成了具有內(nèi)槽和外灘的自然復(fù)式斷面型態(tài)，被縮窄了又沒有抗沖防護(hù)的渠底，更易受到?jīng)_刷。

2.2 渠底沒有進(jìn)行抗沖防護(hù)的影響

韓墩總干渠節(jié)水工程改造設(shè)計方案是全斷面防滲邊坡襯砌，渠底沒有進(jìn)行抗沖防護(hù)處理，渠底為抗沖能力較差的粉砂壤土，允許不沖流速小于0.6m/s。當(dāng)渠道過較大流量時，被累積形成的復(fù)式斷面的土質(zhì)渠底極易被沖刷，而且中間沖刷不斷加深，加重了斷面沖淤不平衡的狀況。若對渠底進(jìn)行硬化防護(hù)，將大大提高渠底的抗沖刷能力，允許不沖流速最小達(dá)2.0m/s，遠(yuǎn)大于渠道的設(shè)計流速。只要黃河來水豐沛，在不超過渠道加大流量的情況下，可以放心的進(jìn)行大水沖淤，而不用擔(dān)心渠底被沖刷，真正達(dá)到防沖、防淤、防滲節(jié)水的目的。

2.3 渠道寬深比的影響

研究成果已證明：當(dāng)渠底坡降一定時，渠道的挾沙能力與渠道的寬深比成反比，即渠道的寬深比越大，挾沙能力越小，渠道淤積量越大，反之亦然。韓墩總干渠不同段的淤積情況也說明了這一點。而且寬深比越大，橫斷面內(nèi)沖淤不平衡的狀況越嚴(yán)重。總干渠谷家至牛王渠段設(shè)計寬深比為13.3，向下依次為牛王至五七段是10.7，五七至季姜段是 11.25。不同的寬深比使得各段沖於不平衡的程度明顯不同。牛王至五七段寬深比最小，狀況最好。

3 觀測結(jié)果分析

從以上2007年和2008年總干渠測量結(jié)果的比較得知，淤積量不繼續(xù)累積增加，兩年的測量斷面相似，處于比較穩(wěn)定的復(fù)式斷面狀態(tài)。說明2007至2008一年中渠道沒有落新淤，復(fù)式斷面利于泥沙的輸送。

據(jù)觀測，在渠道輸水運行中，襯砌總干渠雖然有一定的淤積，但基本能夠滿足設(shè)計過流量的要求。這一事實說明：韓墩總干渠原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏大，這與過去對渠道糙率觀測研究項目的結(jié)論是一致的。因此，韓墩總干渠橫斷面宜縮改為與現(xiàn)狀復(fù)式斷面基本吻合的復(fù)式斷面形態(tài)。

另外，韓墩總干渠防滲襯砌工程已運行20年，除前述渠底防滲塑膜被沖毀影響防滲效果外，邊坡襯砌板也因多年的凍融交替而松動脫落。因此也有必要對總干渠進(jìn)行改建。

4 改建措施

韓墩灌區(qū)總干渠通過的流量小到幾個流量，并且小于設(shè)計流量40%的引水天數(shù)占年總引水天數(shù)的1／2，大到設(shè)計流量甚至加大流量。復(fù)式斷面具有小水過小斷面、大水過大斷面的特點，小流量引水時復(fù)式斷面水流歸槽，提高了水流挾沙力，減輕渠道泥沙淤積，同時也能夠滿足過大流量的要求。這種既適合過小流量又能夠過大流量的復(fù)式斷面形態(tài)正好符合韓墩總干渠的輸水要求。因此，韓墩總干渠設(shè)計渠道宜采用復(fù)式斷面，以適應(yīng)不同的引水流量。

韓墩總干渠防滲襯砌工程已運行20年，有較大程度的老化損壞，同時韓墩總干渠原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏大、偏于寬淺，不利于泥沙輸送，通過縮改、改建，將總干渠橫斷面設(shè)計為與現(xiàn)狀復(fù)式斷面基本吻合的復(fù)式斷面形式，并進(jìn)行全斷面防滲襯砌，韓墩總干渠有望實現(xiàn)不沖、不淤、不滲的良性運行。

[1]崔淑芳等.韓墩引黃灌區(qū)總干渠糙率實測成果淺析[J].人民黃河，1997（6）.

[2]渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范.SL18-2004.

[3]顧家騄.對引黃渠道設(shè)計中幾個問題的看法[J].人民黃河，1988（4）.

[4]周宗軍等.引黃灌渠復(fù)式斷面輸水輸沙特性研究[J].泥沙研究,2008(5).