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）

韓墩灌區地處黃河下游，黃河河口三角洲北側，引水口距離下游的利津水文站27km。灌區始建于1958年，1962年停灌，1968年復灌。現灌區設計引水能力 60m3/s，設計灌溉面積 6.4萬 hm2。

1988年韓墩灌區被水利部確定為節水技術改造試點灌區，于1990年和1991年兩期完成總干渠谷家節制閘至季姜渡槽段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0.5m壓實渠內素土。下面以該段總干渠為例進行分析。

1 韓墩總干渠沖淤情況

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

然而從1999年黃河部門實行控制引水以后，總干渠內逐漸出現了淤積和沖刷不平衡的狀況，即同一斷面內既有淤積也有沖刷，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年連續兩年對渠道進行了測量。測量結果表明：谷家閘至季姜渡槽渠段內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，很多渠段斷面內最深刷深點達到0.5m以上，導致渠底下0.5m埋深處的防滲塑膜被沖爛泛起。因此，如果不進行治理，渠道的防滲效果將越來越差。同時據觀測和調研，因渠道實行防滲措施而改良了的兩側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實行控制引水的影響

為緩解黃河下游頻繁斷流的嚴峻形勢，1999年黃委會對黃河水量實施統一調度，對黃河兩岸各引黃處實行按指標供水，全河遠程監控，保證黃河不斷流。采取這一控水措施以來，黃河實現連續10年不斷流，取得了顯著的經濟、社會、生態效益。然而，這一控水措施的實施，使得黃河下游引黃灌區輸水工程經常處于大渠小水運行狀態，原實行的適時進行大流量遠距離輸沙、沖沙的泥沙處理辦法受到限制。

據韓墩灌區近3年總干渠行水流量的統計資料：各渠段行水流量小于渠道設計流量40%的天數約占總引水天數的1/2。一般春灌期間，渠道長時間處于小流量行水狀態，小水和大渠不相適應的矛盾突出。當渠道行小水時，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。這樣經過春季較長時間的小水運行積累，渠底兩側淤土逐漸增厚密實。夏秋灌溉流量指標大時也不宜沖走，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槽和外灘的自然復式斷面型態，被縮窄了又沒有抗沖防護的渠底，更易受到沖刷。

2.2 渠底沒有進行抗沖防護的影響

韓墩總干渠節水工程改造設計方案是全斷面防滲邊坡襯砌，渠底沒有進行抗沖防護處理，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。當渠道過較大流量時，被累積形成的復式斷面的土質渠底極易被沖刷，而且中間沖刷不斷加深，加重了斷面沖淤不平衡的狀況。若對渠底進行硬化防護，將大大提高渠底的抗沖刷能力，允許不沖流速最小達2.0m/s，遠大于渠道的設計流速。只要黃河來水豐沛，在不超過渠道加大流量的情況下，可以放心的進行大水沖淤，而不用擔心渠底被沖刷，真正達到防沖、防淤、防滲節水的目的。

2.3 渠道寬深比的影響

研究成果已證明：當渠底坡降一定時，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，橫斷面內沖淤不平衡的狀況越嚴重。總干渠谷家至牛王渠段設計寬深比為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 觀測結果分析

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

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

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行改建。

4 改建措施

韓墩灌區總干渠通過的流量小到幾個流量，并且小于設計流量40%的引水天數占年總引水天數的1／2，大到設計流量甚至加大流量。復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式斷面形態正好符合韓墩總干渠的輸水要求。因此，韓墩總干渠設計渠道宜采用復式斷面，以適應不同的引水流量。

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計標準偏大、偏于寬淺，不利于泥沙輸送，通過縮改、改建，將總干渠橫斷面設計為與現狀復式斷面基本吻合的復式斷面形式，并進行全斷面防滲襯砌，韓墩總干渠有望實現不沖、不淤、不滲的良性運行。

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

[2]渠道防滲工程技術規范.SL18-2004.

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

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