潘莊引黃總干渠護(hù)底工程方案比選

田 偉，曹延路，王學(xué)斌

（德州市潘莊灌區(qū)管理局，山東 禹城 251200）

潘莊灌區(qū)位于德州市西部，總面積5 851 km2，設(shè)計(jì)灌溉面積33.33萬hm2，是全國(guó)大型灌區(qū)，承擔(dān)著向禹城市、平原縣、德城區(qū)、齊河縣、陵縣、夏津縣、武城縣、寧津縣8個(gè)縣（市、區(qū)）的79個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）336萬人生產(chǎn)、生活的供水任務(wù)。灌區(qū)于1971年開工興建，1972年建成通水，為德州市經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展發(fā)揮了巨大作用，是德州市的命脈工程。灌區(qū)渠首引水閘位于齊河縣馬集鄉(xiāng)潘莊村，設(shè)計(jì)流量120 m3/s，總干渠途徑齊河縣、禹城市、平原縣，在平原縣境內(nèi)進(jìn)入馬頰河利用河道向下游縣、市供水，全長(zhǎng) 91.3 km，底寬 27.5～46 m，比降 1/5 000～/14 000，輸水能力為 80～150 m3/s。

1 工程現(xiàn)狀

潘莊灌區(qū)建成至今已運(yùn)行39年，堤防工程老化，渠道原有塑料膜護(hù)底工程已經(jīng)損壞，渠底沖刷至襯砌齒墻以下，大堤存在漏水、管涌等諸多安全隱患，其中禹城市境內(nèi)徐集橋至瓦王閘段渠道損壞更為嚴(yán)重。該段渠道渠底比降為1/11 900，底寬為27.5 m，流量100 m3/s，流速0.97 m/s，具有以下特點(diǎn)：1）臨背差較大。該段渠道為地上渠，渠底高出河道灘地1～2 m，多年運(yùn)行形成多處固定的滲水管道；2）斷面窄，比降大，流速快。該段渠道設(shè)計(jì)具有一定的輸沙功能，按不沖不淤流速設(shè)計(jì)渠道比降，當(dāng)黃河水含沙量較大時(shí)，渠道是不沖不淤的，但自2001年小浪底水庫(kù)建成使用，黃河實(shí)施調(diào)水沖沙以來，總干渠引水含沙量逐年降低。由于含沙量減少，渠道現(xiàn)有比降已不能滿足不沖不淤的要求，總干渠渠底遭到嚴(yán)重沖刷。3）大堤單薄。該段渠道沿線緊靠趙牛新河，干渠左岸與河道共用一個(gè)大堤，大堤堤頂寬度5 m，傍堤的棄土寬度10～20 m，棄土為總干渠清淤的沙土。

2 工程實(shí)施的必要性

2010年潘莊灌區(qū)承擔(dān)了向天津供水的任務(wù)，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)非常重視。但引黃濟(jì)津供水量大，時(shí)間長(zhǎng)，特別是跨冬季引水，由于現(xiàn)有的工程狀況存在諸多安全隱患，對(duì)總干渠工程的安全運(yùn)行是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。為確保引黃濟(jì)津任務(wù)順利完成，保證工程的安全運(yùn)行，對(duì)總干渠實(shí)施除險(xiǎn)加固是十分必要的，其中總干渠護(hù)底工程是除險(xiǎn)加固工程的一項(xiàng)重要內(nèi)容之一。總干渠護(hù)底能有效減少輸水期間通過渠底向大堤滲水，保護(hù)總干渠大堤護(hù)坡的齒墻，從而保證大堤的安全，減少滲漏損失。

3 護(hù)底方案選擇

因?yàn)榕饲f灌區(qū)地處平原地區(qū)，砂石料的來源主要依靠黃河以南的長(zhǎng)清、肥城等地，潘莊總干渠護(hù)底工程選用漿砌塊石護(hù)底、漿砌混凝土板護(hù)底和水泥土護(hù)底3種方案，現(xiàn)從工程造價(jià)、工期要求和防滲防沖效果3個(gè)方面進(jìn)行分析比較。

3.1 工期要求

根據(jù)灌區(qū)的需水要求，一般在每年的6月中旬停水，引黃濟(jì)津要求于2010年10月上旬開始供水，時(shí)間4個(gè)月，而且處于汛期、農(nóng)忙季節(jié)，對(duì)工程的施工組織要求較高。

1）原材料供應(yīng)。施工期間黃河正處于度汛期，黃河架設(shè)的浮橋拆除后，漿砌石護(hù)底、漿砌混凝土板護(hù)底所需砂石料的運(yùn)輸十分困難，而且難以保證工程需要用量，不能保證工程按期完成。水泥土護(hù)底所需主要建筑材料為水泥，在總干渠附近有禹城市、齊河縣兩座水泥廠，因此水泥的需用量有足夠的保證，在原材料供應(yīng)方面，采用水泥土護(hù)底對(duì)保證按期引水有利。

2）施工工序。漿砌石護(hù)底工程的施工工序?yàn)槭┕づ潘A(chǔ)整平壓實(shí)→漿砌塊石；漿砌混凝土板護(hù)底工程的工序?yàn)榛炷涟孱A(yù)制→施工排水→基礎(chǔ)整平壓實(shí)→鋪設(shè)土工膜→漿砌混凝土板；水泥土護(hù)底工程的工序?yàn)槭┕づ潘A(chǔ)整平晾曬→水泥土攪拌→壓實(shí)→養(yǎng)護(hù)。從上述情況看，漿砌混凝土板的工序多，特別是混凝土板預(yù)制的工作量較大，需要大量的人力和時(shí)間，對(duì)工期不利；漿砌石護(hù)底工程的工序較為簡(jiǎn)單，對(duì)工期有利；水泥土護(hù)底工程的工序多，主要是依靠機(jī)械施工，對(duì)工期的影響不大。

3.2 工程造價(jià)

經(jīng)過初步估算，漿砌石護(hù)底工程的造價(jià)是漿砌混凝土板護(hù)底工程的2倍，漿砌混凝土板護(hù)底是水泥土護(hù)底工程的2倍。

3.3 防沖防滲效果

實(shí)踐證明，水泥土護(hù)底防滲效果較好，但抗沖刷能力弱，在大流量放水或清淤工程時(shí)容易遭受破壞；漿砌塊石護(hù)底防沖效果好，防滲效果相對(duì)較差，而且造價(jià)高；混凝土板護(hù)底防滲防沖效果最好，便于維修。

經(jīng)過分析比較，漿砌石護(hù)底防沖效果好，但防滲效果差，而且汛期施工原材料供應(yīng)困難，工期不能保證，工程造價(jià)高。混凝土板護(hù)底防沖防滲效果均好，工程造價(jià)較低，但汛期施工原材料供應(yīng)困難，工序較多，工期不能保證。水泥土護(hù)底防滲效果較好，工程造價(jià)低，防沖效果差，但是汛期施工原材料供應(yīng)充足，能保證工程按時(shí)完成。所以2010年潘莊總干渠徐集橋至瓦王閘段護(hù)底工程采用水泥土護(hù)底方案。

2010年10月22 日總干渠開始輸水，截止到2011年4月30日結(jié)束，歷時(shí)190 d。引水期間，該段干渠沒有發(fā)生任何險(xiǎn)情，通過普查，左岸大堤滲水現(xiàn)象明顯減少，原有明流滲水15處，實(shí)施護(hù)底工程后僅發(fā)現(xiàn)2處。事實(shí)證明，總干渠護(hù)底工程采用水泥土護(hù)底方案是經(jīng)濟(jì)可行的，確保了總干渠工程的安全運(yùn)行，保證了引黃濟(jì)津任務(wù)的順利完成。