工農(nóng)退水渠調(diào)水排水工程渠道清淤處置

（太原市晉祠水利管理處 山西太原 030025）

1 工農(nóng)退水渠清淤的必要性

工農(nóng)退水渠又名牛家營退水渠和清水河，是晉源區(qū)的一條退水渠，北起太原一電晉陽湖東岸，南到南張村牛角梢進(jìn)入汾河，全長16.5 km。工農(nóng)退水渠主要任務(wù)是排退新建明太原縣城護(hù)城河超標(biāo)準(zhǔn)雨洪水排入，晉祠灌區(qū)范圍內(nèi)金勝鄉(xiāng)、晉源街辦、晉祠鎮(zhèn)邊山地區(qū)34個村的2 000 hm2農(nóng)田退水和部分邊山洪水退水。退水渠道縱坡約1∶2 000，該渠道斷面為梯形，從上到下逐步擴(kuò)大，上游最小斷面渠底寬2 m，渠深2 m，現(xiàn)狀邊坡約為1∶1，下游最大斷面渠底寬12 m，渠道深3～5 m，邊坡 1∶1～1∶1.5。工農(nóng)退水渠為農(nóng)業(yè)退水渠，是晉祠灌區(qū)的主要退水渠，由晉祠灌區(qū)管理，近年來，工農(nóng)退水渠經(jīng)過長期運行，渠道淤積嚴(yán)重影響退水功能，平均淤積深度1～1.6 m，出現(xiàn)退水渠退水能力遠(yuǎn)低于原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，由于歷年來清淤投資不足，每年的清淤工作也只是清除局部嚴(yán)重淤積的地段，不能解決根本問題，渠道沿線兩側(cè)均沒有搶險道路，存在很大的安全隱患，為此必須對渠道進(jìn)行清淤整治，擴(kuò)大現(xiàn)有渠道的排退水能力。

工農(nóng)退水渠調(diào)水排水工程的方案設(shè)計及可行性論證于2018年8月由太原市水務(wù)局組織進(jìn)行。工農(nóng)退水渠調(diào)水排水工程總平面布置如圖1。

圖1 工農(nóng)退水渠調(diào)排水工程總平面布置圖

2 渠道清淤處置

2.1 渠道清淤方案設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)狀實際情況確定保持現(xiàn)狀渠道斷面基本不變以現(xiàn)狀橋梁做為控制點進(jìn)行清淤加大過流流量；晉陽湖引水至護(hù)城河的引水流量0.5 m3/s，引水全長共5 km。其中利用晉陽湖至風(fēng)峪河現(xiàn)有暗涵長度1.3 km，退水渠接入護(hù)城河的排水管0.4 km，利用原有退水渠道3.3 km。因現(xiàn)狀兩側(cè)無貫通的搶險道路，因此，在渠道左右兩岸新建5 m寬的搶險道路右岸長9.22 km，左岸長0.4 km，共9.62 km。

工農(nóng)退水渠自修建以來，運行多年未出現(xiàn)重大災(zāi)害，現(xiàn)狀渠道的過流能力僅為3.3～43.52 m3/s，清淤后過流能力為12.9～96 m3/s。為達(dá)到渠道的設(shè)計流量，下游渠道需要拓寬渠道斷面，在原渠道上要進(jìn)行徹底清淤[1]。工農(nóng)退水渠道清淤總長共11.17 km，渠道現(xiàn)狀土渠段設(shè)計斷面為梯形斷面，設(shè)計邊坡1∶1.25，設(shè)計底寬為4～9 m，設(shè)計水深為2.1～2.7 m，渠道超高為0.3 m，即渠深為2.4～3 m。渠道現(xiàn)狀漿砌石堤段底寬為6.5 m，坡度為1∶0.3，堤高為3 m，此段按設(shè)計縱坡清淤。本次設(shè)計以現(xiàn)狀橋底做為控制點設(shè)計縱坡，設(shè)計縱坡較緩為 0.2‰～7‰。

樁號0+000～2+521現(xiàn)狀底寬不足4 m的擴(kuò)寬至4 m，大于4 m的以現(xiàn)狀底寬為準(zhǔn)按照設(shè)計縱坡進(jìn)行清淤；樁號2+521～4+577.5現(xiàn)狀底寬不足5 m的擴(kuò)寬至5 m，大于5 m的以現(xiàn)狀底寬為準(zhǔn)按照設(shè)計縱坡進(jìn)行清淤；樁號4+577.5～5+052.1現(xiàn)狀為漿砌石堤段底寬維持現(xiàn)狀6.5 m不變，按照設(shè)計縱坡進(jìn)行清淤；樁號5+052.1～7+862.9現(xiàn)狀底寬不足6 m的擴(kuò)寬至6 m，大于6 m的以現(xiàn)狀底寬為準(zhǔn)按照設(shè)計縱坡進(jìn)行清淤；樁號7+826.9～11+168山洪流量與上游來水流量過程疊加，設(shè)計流量為96 m3/s。退水渠現(xiàn)狀斷面不能夠滿足泄洪要求，需拓寬渠道。拓寬后斷面為梯形，現(xiàn)狀底寬不足9 m的拓寬至9～14 m，按照設(shè)計縱坡進(jìn)行清淤。

清淤時按1∶1.25在現(xiàn)狀渠道頂開挖放坡至設(shè)計渠底高程；需要加高的渠段，從渠底內(nèi)邊線以1∶1.25放坡至設(shè)計渠頂進(jìn)行加高培厚然后進(jìn)行壓實整坡，避免產(chǎn)生水土流失。橋梁等機(jī)械無法清淤地段應(yīng)采用人工開挖。

2.2 施工設(shè)備技術(shù)

根據(jù)退水渠歷年水文及相關(guān)規(guī)劃資料，太原市城市防洪總體規(guī)劃說明書（2002年版），退水渠渠道縱坡0.39%，設(shè)計流量為12 m3/s；明仙溝洪水經(jīng)渠道調(diào)蓄，進(jìn)入流量為49 m3/s，接入后渠道設(shè)計流量為61 m3/s；馬坊溝洪水經(jīng)渠道調(diào)蓄，進(jìn)入流量為35 m3/s，山洪流量與上游來水流量過程疊加，下游設(shè)計流量為96 m3/s。因此該工程主要為渠道清淤和上下游護(hù)底，清淤施工時設(shè)備采用大型挖掘機(jī)在岸上操作，推土機(jī)與裝載機(jī)在渠道岸坡相互配合挖裝清淤疏浚土，用5 t或10 t自卸汽車及時拉運至臨時堆泥場，提升渠道清淤效率。

因此清淤時不考慮導(dǎo)流。清淤完成后護(hù)底施工時，在橋上下游做圍堰導(dǎo)流，所以開挖質(zhì)量有保證。

2.3 疏浚土運輸及堆泥場庫容的確定

通過挖機(jī)轉(zhuǎn)動機(jī)身的方式將所開挖出的渠道清淤疏浚土堆放于挖機(jī)后方的渠道岸坡，由于挖機(jī)臂長不夠，所以淤泥堆積在挖機(jī)后方形成較大體積后便難以繼續(xù)堆放，必然導(dǎo)致淤泥開挖過程的暫停，此外，清淤疏浚土流動性強，液化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，所以，只能在挖機(jī)后方渠道岸坡清淤疏浚土第一次堆放處的后方再停置一臺挖機(jī)，進(jìn)行清淤疏浚土的二次挖放，并將清出的清淤疏浚土拉運至事先處理好地基的臨時堆泥場，進(jìn)行晾曬及余水處理。晾干后棄運到指定的30 km外的棄渣場進(jìn)行環(huán)保利用。

本工程渠道清淤疏浚土堆放于渠道岸坡淤泥臨時堆泥場，而且堆放地距離岸坡仍有一段距離，為確保工程的正常建設(shè)，落實并完善各項環(huán)境保護(hù)對策和監(jiān)測計劃，工程環(huán)境管理的主要任務(wù)是配合環(huán)境管理部門，落實環(huán)保措施的實施減免環(huán)境污染。

環(huán)境保護(hù)必須達(dá)到“三同時”即建設(shè)項目中防治污染的措施必須與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入生產(chǎn)和使用。

工農(nóng)退水渠調(diào)水排水工程渠道機(jī)械清淤和人工清淤疏浚土方量8.135 3萬m3，按照《疏浚與吹填工程技術(shù)規(guī)范》（SL17-2014）的規(guī)定，陸地疏浚土處理方案所需庫容按下式確定:

Vp=Ks·Vw

其中，Vp—堆泥場有效庫容，萬m3；Vw—疏浚土方量，萬m3；Ks—松散系數(shù)，根據(jù)《疏浚與吹填工程技術(shù)規(guī)范》（SL 17-2014），本工程渠道流態(tài)有機(jī)粉土Ks取1.05。

經(jīng)計算，工農(nóng)退水渠調(diào)水排水工程渠道疏浚堆泥場有效庫容為8.542 1萬m3?？紤]到淤泥頂層浮泥量以及隨堆泥場余水所流失的淤泥量，堆泥場內(nèi)淤泥量不足8.542 1萬m3。此外，由于疏浚土淤泥呈流塑形態(tài)，松散系數(shù)比1.05小，所以堆泥場實際庫容量比計算量要小[2]。本工程渠道清淤疏浚堆泥場有效庫容按8.542 1萬m3進(jìn)行設(shè)計。

2.4 余水處理

工農(nóng)退水渠疏浚后的泥漿水含固率15%～30%，大部分泥漿經(jīng)自然沉降后逐漸沉淀，表層水經(jīng)由退水口排出。所排出的余水中包含高濃度的SS及其余污染物，余水進(jìn)入受納水體后污染物遷移擴(kuò)散，必然影響受納水體水質(zhì)。本工程采用物化法進(jìn)行余水處理，即以堆泥場為沉淀池，泥漿水通過長時間的物理沉淀便可去除SS（污水中懸浮物濃度），在出水口處設(shè)置監(jiān)測點進(jìn)行SS監(jiān)測，達(dá)標(biāo)后便可排放。若由于沉淀時間短或底部污泥再次懸浮導(dǎo)致SS含量難以達(dá)到≤150 mg/L的控制標(biāo)準(zhǔn)，則應(yīng)加入絮凝劑除去懸浮物，待達(dá)標(biāo)后排放。

3 結(jié)論

疏浚治理工程在不改變渠道位置及流向的情況下，將原有渠道內(nèi)臨時埋設(shè)的管涵全部清除，清淤后渠道過流能力大大提升，由于是在原渠道基礎(chǔ)上清淤，不存在大面積的拆遷占地，投資造價低，現(xiàn)有渠道排退水能力提升的同時，通過工農(nóng)退水渠實現(xiàn)了從晉陽湖調(diào)水為晉陽古城的護(hù)城河供水，渠道清淤疏浚方案設(shè)計、施工設(shè)備技術(shù)選擇、堆泥場庫容及余水處理方案科學(xué)合理，工農(nóng)退水渠調(diào)水排水工程渠道清淤目標(biāo)預(yù)計基本實現(xiàn)。