淄博市引黃明渠排水系統(tǒng)優(yōu)化改造探討

劉春婷

（淄博市引黃供水管理局，山東 淄博 255000）

淄博市引黃明渠自劉春家引黃閘起至桓臺(tái)縣新城水庫(kù)止，全長(zhǎng)29.4 km，設(shè)計(jì)流量25 m3/s，分段采用梯形單式或復(fù)式斷面。2013年底，利用市南水北調(diào)配套工程契機(jī)，對(duì)下游11.2 km渠道進(jìn)行了維修改造。將原有混凝土護(hù)坡、護(hù)底或覆蓋拆除整平后，采用100 mm干砌混凝土預(yù)制板襯砌+100 mm碎石墊層+復(fù)合土工膜+30 mm保溫板方案維修，沿線(xiàn)采用暗管逆止式集水箱排水系統(tǒng)。

渠道投入運(yùn)行半年后，部分渠段渠底和邊坡出現(xiàn)了不同程度的損壞。引黃明渠起始段樁號(hào)0+620～0+142范圍內(nèi)，渠底4608 m2范圍內(nèi)存在起鼓，渠底向上突起和混凝土板移位現(xiàn)象；樁號(hào)0+965附近，渠底起鼓1處，面積36 m2；五莊閘段樁號(hào)2+060上下游200 m范圍內(nèi)，戧臺(tái)下兩側(cè)邊坡滑坡，面積達(dá)4050 m2；樁號(hào)7+790附近，渠底不同程度開(kāi)裂、起鼓，面積為477 m2；8+004～8+954范圍內(nèi)5處渠底開(kāi)裂。渠底與其他部位相比，損壞更為嚴(yán)重。

1 渠道損壞原因分析

1）設(shè)計(jì)布置不合理。渠道沿線(xiàn)地層透水性好，地下水位高，渠道實(shí)際運(yùn)行中，中下游渠段內(nèi)外水頭差大，排水流量大，逆止閥（出水室）設(shè)置數(shù)目偏少且沿線(xiàn)均布，地下水外流量大處未加密布置，導(dǎo)致排水不及時(shí)；上游渠段渠底寬8.4～18 m，集水暗管僅沿兩側(cè)渠坡設(shè)置，未在渠底設(shè)置，不利于渠底排水。

2）淤堵問(wèn)題嚴(yán)重。在檢修中發(fā)現(xiàn)大量出水室防淤罩被水流沖走，出水口處泥沙淤積、掛草，逆止閥被泥沙、蛤喇堵塞；軟式透水管周?chē)弥写稚疤畛洌浭酵杆芸紫侗患?xì)小砂粒堵塞，很多管段已完全喪失集水功能。

3）逆止閥實(shí)際運(yùn)用可靠性欠佳。多次啟閉后，大量逆止閥存在關(guān)閉不嚴(yán)、閥體破損、球體丟失，與PVC管連接錯(cuò)位和逆止閥凹陷等問(wèn)題，因檢修不及時(shí)，造成排水不利和反向滲漏。

4）檢修維護(hù)不便。排水系統(tǒng)的檢修維護(hù)需拆除大片襯砌結(jié)構(gòu)，修復(fù)工程量大，而渠道停運(yùn)時(shí)間較短，給檢修維護(hù)帶來(lái)不便。

綜上所述，引黃明渠沿線(xiàn)地層巖性滲透性良好、地下水位較高，間歇運(yùn)行模式會(huì)引起特定時(shí)段渠道內(nèi)水位驟降，均可導(dǎo)致渠道內(nèi)外水位差較大，但暗管逆止排水系統(tǒng)未能有效、及時(shí)的排水以降低渠道內(nèi)外水位差，渠道襯砌結(jié)構(gòu)自重?zé)o法抵消水位差形成的浮托力，最終造成渠道損壞。

2 排水系統(tǒng)改造

解決渠道損壞現(xiàn)象的措施：一是加厚襯砌結(jié)構(gòu)自重，但工程造價(jià)較大，施工周期長(zhǎng)；二是消除渠道內(nèi)外水位差，因此排水系統(tǒng)改造成為首要切入點(diǎn)。因逆止閥在實(shí)際應(yīng)用中存在諸多問(wèn)題，排水系統(tǒng)改造采用暗管和集水井組合形式實(shí)現(xiàn)內(nèi)排入渠。

2.1 改造方案

沿渠底中心線(xiàn)和兩側(cè)渠坡分別設(shè)縱向集水暗管，集水暗管坡度同渠底坡度。在渠底每隔50 m修建一處集水井，兩側(cè)渠坡暗管在集水井前經(jīng)橫向連通管與渠底暗管連接，邊坡和渠底滲水由渠底暗管（末端設(shè)拍門(mén)）共同排至集水井。每個(gè)排水單元示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 排水系統(tǒng)平面布置示意圖

當(dāng)?shù)叵滤桓哂谇肋\(yùn)行水位或渠道停運(yùn)水位驟降時(shí)，在渠道內(nèi)外水位差作用下，暗管集水至集水井，使內(nèi)外水位平壓；而對(duì)于渠道運(yùn)行水位高于地下水位的渠段，拍門(mén)的逆止作用可有效防止渠內(nèi)水外流，避免原水滲漏率增加。

1）硬式透水管。因軟式滲水管堵塞嚴(yán)重，暗管采用安全無(wú)毒的PVC硬式滲水管；渠道內(nèi)外水位差大，排水流量大，取管徑DN200，外包一層土工布反滲透。集水暗管敷設(shè)在500 mm×500 mm溝槽內(nèi)，為防止泥沙淤堵，管外填充由中粗砂換為2～4 cm碎石，槽頂設(shè)復(fù)合土工膜，溝槽上部現(xiàn)澆混凝土與渠底平；渠底改造部分襯砌及防滲按原設(shè)計(jì)恢復(fù)，渠坡以正常運(yùn)行水位交接線(xiàn)為界，以上部分原護(hù)坡及防滲不變，以下部分改造后按要求進(jìn)行恢復(fù)，詳見(jiàn)圖2。

圖2 排水系統(tǒng)典型斷面圖

2）集水井。集水井采用磚砌結(jié)構(gòu)（或由DN1000鋼管改造），蓋板采用鋼制篦子，其上安裝一層3 mm的橡膠板，集水井內(nèi)水可從橡膠皮蓋處溢流而出。滲水管末端接直管伸入滲水井內(nèi)，設(shè)拍門(mén)防止水倒灌，詳見(jiàn)圖3。

圖3 集水井剖面圖

2.2 施工方案

利用渠道停運(yùn)期間，多工作面同時(shí)展開(kāi)，對(duì)損壞渠道分段進(jìn)行維修改造。采用場(chǎng)外砌好集水井（也可由DN1000鋼管和鋼板焊制）再進(jìn)行吊裝的施工方案，施工簡(jiǎn)易，工期短，工程造價(jià)低。

2.3 改造后效果

大管徑硬式滲水管和集水井的組合方式排水效果較好，日常維護(hù)檢修僅需要查看集水井狀況，方便快捷。目前渠道損壞段改造完成后運(yùn)行已超1年，地下水通過(guò)集水井持續(xù)排出，渠坡和渠底再無(wú)混凝土襯砌板隆起、開(kāi)裂或損壞的現(xiàn)象，運(yùn)行狀態(tài)良好，原水滲漏率大大減少，說(shuō)明排水系統(tǒng)改造效果明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

渠坡暗管逆止排水系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中因各種原因未能有效排水，造成渠道內(nèi)外水位差，渠底和渠坡浮起破壞，若運(yùn)行方式受限，運(yùn)行水位變化頻繁，則會(huì)加速這種損壞。大管徑硬式滲水管和集水井的方案進(jìn)行渠道維修改造，施工簡(jiǎn)易，造價(jià)低，維護(hù)管理方便，經(jīng)實(shí)踐證明，可有效減壓排水，避免了渠道內(nèi)外水位差造成的襯砌結(jié)構(gòu)損壞，解決渠道起鼓、破損、坍塌等各種問(wèn)題。