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縣新城水庫止，全長29.4 km，設計流量25 m3/s，分段采用梯形單式或復式斷面。2013年底，利用市南水北調配套工程契機，對下游11.2 km渠道進行了維修改造。將原有混凝土護坡、護底或覆蓋拆除整平后，采用100 mm干砌混凝土預制板襯砌+100 mm碎石墊層+復合土工膜+30 mm保溫板方案維修，沿線采用暗管逆止式集水箱排水系統(tǒng)。

渠道投入運行半年后，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0+965附近，渠底起鼓1處，面積36 m2；五莊閘段樁號2+060上下游200 m范圍內(nèi)，戧臺下兩側邊坡滑坡，面積達4050 m2；樁號7+790附近，渠底不同程度開裂、起鼓，面積為477 m2；8+004～8+954范圍內(nèi)5處渠底開裂。渠底與其他部位相比，損壞更為嚴重。

1 渠道損壞原因分析

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

2）淤堵問題嚴重。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；軟式透水管周圍用中粗砂填充，軟式透水管孔隙被細小砂粒堵塞，很多管段已完全喪失集水功能。

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

4）檢修維護不便。排水系統(tǒng)的檢修維護需拆除大片襯砌結構，修復工程量大，而渠道停運時間較短，給檢修維護帶來不便。

綜上所述，引黃明渠沿線地層巖性滲透性良好、地下水位較高，間歇運行模式會引起特定時段渠道內(nèi)水位驟降，均可導致渠道內(nèi)外水位差較大，但暗管逆止排水系統(tǒng)未能有效、及時的排水以降低渠道內(nèi)外水位差，渠道襯砌結構自重無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：一是加厚襯砌結構自重，但工程造價較大，施工周期長；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。因逆止閥在實際應用中存在諸多問題，排水系統(tǒng)改造采用暗管和集水井組合形式實現(xiàn)內(nèi)排入渠。

2.1 改造方案

沿渠底中心線和兩側渠坡分別設縱向集水暗管，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（末端設拍門）共同排至集水井。每個排水單元示意圖見圖1。

圖1 排水系統(tǒng)平面布置示意圖

當?shù)叵滤桓哂谇肋\行水位或渠道停運水位驟降時，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；而對于渠道運行水位高于地下水位的渠段，拍門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重，暗管采用安全無毒的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，槽頂設復合土工膜，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計恢復，渠坡以正常運行水位交接線為界，以上部分原護坡及防滲不變，以下部分改造后按要求進行恢復，詳見圖2。

圖2 排水系統(tǒng)典型斷面圖

2）集水井。集水井采用磚砌結構（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)，設拍門防止水倒灌，詳見圖3。

圖3 集水井剖面圖

2.2 施工方案

利用渠道停運期間，多工作面同時展開，對損壞渠道分段進行維修改造。采用場外砌好集水井（也可由DN1000鋼管和鋼板焊制）再進行吊裝的施工方案，施工簡易，工期短，工程造價低。

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行已超1年，地下水通過集水井持續(xù)排出，渠坡和渠底再無混凝土襯砌板隆起、開裂或損壞的現(xiàn)象，運行狀態(tài)良好，原水滲漏率大大減少，說明排水系統(tǒng)改造效果明顯。

3 結語

渠坡暗管逆止排水系統(tǒng)在實際應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，若運行方式受限，運行水位變化頻繁，則會加速這種損壞。大管徑硬式滲水管和集水井的方案進行渠道維修改造，施工簡易，造價低，維護管理方便，經(jīng)實踐證明，可有效減壓排水，避免了渠道內(nèi)外水位差造成的襯砌結構損壞，解決渠道起鼓、破損、坍塌等各種問題。