山東省膠東調(diào)水工程輸水明渠防滲效果評價

孫迎松，劉紹偉，郝海濤

（1.山東省調(diào)水工程運行維護中心萊州管理站，山東 萊州261400；2.山東省調(diào)水工程運行維護中心招遠管理站，山東 招遠261400）

膠東調(diào)水工程是繼引黃濟青工程后山東省第二個大型跨流域調(diào)水工程，輸水線路總長482km。該工程自2015年起應(yīng)急啟動向煙臺威海供水至今，宋莊分水閘過水量已達11.0億m3，發(fā)揮了巨大的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益。膠東調(diào)水輸水明渠工程自渠首引黃濟青宋莊分水閘至龍口黃水河泵站，全線長159.559km。沿線地形復(fù)雜，既有丘陵、濱海平原，又有介于丘陵與濱海平原之間的山前崗地。渠床巖性多為黏土、壤土、砂壤土、粉砂土、強風(fēng)化大理巖、片麻巖等，局部地段為中粗砂、礫質(zhì)粗砂，土壤滲透系數(shù)在0.036～10.8m/d之間。沿線工程地質(zhì)與水文地質(zhì)復(fù)雜，滲漏較為嚴(yán)重，若按不防滲的土渠輸水條件下計算，自宋莊分水閘至黃水河泵站總滲漏流量高達62.98m3/s，宋莊閘設(shè)計分水流量22.0m3/s，調(diào)引的黃河水、長江水無法輸送到黃水河泵站。因此，渠道必須采取相應(yīng)的防滲措施，將寶貴的客水輸送到供水區(qū)，以滿足膠東社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

1 渠道防滲漏措施

該工程原設(shè)計針對渠道沿線渠床巖性，調(diào)查分析了地下水動態(tài)埋深與設(shè)計水位和設(shè)計渠底的關(guān)系，研究地下水對渠道輸水和非輸水期的影響，借鑒國內(nèi)外渠道防滲成熟的實踐經(jīng)驗，結(jié)合膠東地區(qū)的實際情況，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較選擇了六種防滲襯砌結(jié)構(gòu)型式。對于渠床滲透系數(shù)大于1m/d的渠段，采用塑膜+預(yù)制混凝土板全斷面防滲，該類型襯砌的總長度為72.755km，占總襯砌長度的50.5%；對于渠床滲透系數(shù)小于1m/d的渠段，采用現(xiàn)澆混凝土大板防滲，該類型襯砌的總長度為71.868km，占總襯砌長度的49.5%。

2 渠道設(shè)計預(yù)測滲漏量

根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，輸水明渠自宋莊分水閘～黃水河泵站，線路穿越山前沖積洪積平原、山前沖積平原、山前傾斜平原、剝蝕平原、剝蝕溶蝕丘陵、剝蝕殘丘、海積平原、微弱切割丘陵、河流等諸多地貌單元，沿線地形、地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，為此將沿線地貌單元類型劃分為14個工程地質(zhì)段，20個工程地質(zhì)亞段。根據(jù)渠床巖性、滲透系數(shù)、地下水埋深及渠道工程設(shè)計中確定的斷面尺寸，將渠道分為96段，按考斯加可夫半理論公式計算輸水渠滲漏損失流量。按照不同渠段長度，計算的輸水明渠滲漏量見表1。

表1 宋莊分水閘～黃水河泵站段輸水明渠工程滲漏量計算成果表

3 實際運行滲漏量

根據(jù)膠東調(diào)水工程2019年10月1日至12月31日實際運行資料，調(diào)水時間共92d，向青島平度、煙臺和威海分水11984.18萬m3，其中向新河水庫、西楊村、王河和侯家水庫分水總量1475.49萬m3，渠道輸水損失2596.07萬m3，至黃水河泵站處水量還有7912.62萬m3。根據(jù)各泵站水量統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算宋莊分水閘（0+000）～黃水河泵站（159+559）段，損失水量2596.07萬m3，相應(yīng)損失流量為3.27m3/s；扣除掉渠道槽蓄水量287.51萬m3、沖洗渠道棄水量57.8萬m3后，明渠實際損失水量2250.76萬m3，實際滲漏量為2.83m3/s，相當(dāng)于設(shè)計預(yù)測值的89.8%。

4 渠道防滲效果評價及建議

4.1 渠道防滲效果評價

據(jù)宋莊分水閘分水量及灰埠、東宋、辛莊三級泵站的量測結(jié)果，膠東調(diào)水工程輸水明渠全線輸水損失3.27m3/s，扣除渠道槽蓄量及沖洗渠道水量損失后，實際渠道滲漏量為2.83m3/s，相當(dāng)于設(shè)計預(yù)測值3.15m3/s的89.8%，比設(shè)計預(yù)測值節(jié)水10.2%，整體防滲效果滿足設(shè)計要求。若按照年調(diào)水量2.0億m3測算，年節(jié)水量達2000萬m3以上，節(jié)水效果顯著。

辛莊泵站（116+670）～黃水河泵站（159+559）段42.889km長的輸水渠道，損失水量952.01萬m3，相應(yīng)損失流量1.2m3/s，扣除該段渠道槽蓄量70.34萬m3后，實際損失881.67萬m3，相應(yīng)損失流量1.11m3/s，仍然大于設(shè)計預(yù)測值0.63m3/s。分析原因主要有三個方面：一是該段的渡槽、穿河倒虹、穿路倒虹及輸水暗渠等建筑物多，建筑物施工標(biāo)和渠道施工標(biāo)往往不是一個隊伍，在建筑物進出口與渠道相接處沒有銜接好，接縫處往往產(chǎn)生集中滲漏現(xiàn)象，特別該段5座渡槽上下游全部為高填方，漏水現(xiàn)象特別明顯；二是防滲土工膜沒有焊接好，從漏水嚴(yán)重的高填方渠段將塑膜表面襯砌板剝離后，發(fā)現(xiàn)了很多沒有焊接好的漏點，重新鋪膜焊接好后，渠道運行正常。塑膜全斷面防滲的渠段，渠床的滲透系數(shù)較大均大于1m/d，塑膜是防滲的主要措施，塑膜接縫焊接不好也是滲漏量增加的重要原因之一；三是該渠段現(xiàn)澆板伸縮縫填充的聚硫密封膠不密實，再經(jīng)長時間暴露，形成密封膠干縮裂縫，起不到止水作用，另外，個別現(xiàn)澆板也有不同程度的裂縫，形成漏水通道。

4.2 結(jié)論與建議

膠東調(diào)水工程自2015年應(yīng)急啟動向煙臺和威海調(diào)水以來，宋莊分水閘累計過水已達11.0億m3，連續(xù)5年完成調(diào)水任務(wù)，渠道防滲采取的襯砌措施是成功有效的，對減少滲漏保證調(diào)水量，對煙臺和威海社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展起到了重大作用。

為了提高輸水效率、減少滲漏量，將遠距離調(diào)來的客水盡可能多的輸送到目的地，必須要解決好建筑物和渠道接縫處的防滲問題，盡可能將建筑物和渠段劃分為一個施工標(biāo)段，以明確責(zé)任、便于管理和質(zhì)量控制。從節(jié)水角度上講全斷面鋪設(shè)塑膜防滲的效果要好于現(xiàn)澆混凝土板的襯砌型式，特別是對砂壤土、粉砂土和中粗砂等渠床滲漏量大的渠段，塑膜防滲的效果尤為明顯，但要確保塑膜接縫牢靠無漏點，并要解決好襯砌結(jié)構(gòu)的抗凍脹和防揚壓力問題。