淄博市引太入张输水工程关键技术应用

刘小进，王黎明，陈艳芳

（淄博市水利勘测设计院，山东 淄博255000）

淄博市引太入张供水工程主要是引太河水库的优质地表水进入中心城区，作为城乡居民的生活饮用水水源。太河水库距淄博市中心城区距离约40 km，水库总库容1.833亿m3，兴利库容1.128亿m3。水库灌区有一条总干渠及三条干渠，其中总干渠全长26.2 km，设计流量25 m3/s，建于1975年。沿线主要建筑物有隧洞19条、双曲拱钢筋混凝土箱形渡槽2座、钢筋混凝土U形渡槽6座、砌石渡槽16座、水闸16座。存在的主要问题有渠道渗漏、沿线村庄工厂较多存在二次污染风险，钢筋混凝土渡槽渗漏严重且部分结构损坏严重等。

设计方案采用由太河水库输水洞放水，利用太河水库26.2 km总干渠的全部和二干渠首段的1.7 km，新建3.1km管道输水至净水厂。输水线路全长31.0km，其中渠道输水27.9 km。工程设计引水规模10万m3/d，全程自流供水，无调蓄水库。

工程的主要难点是需要解决渠道不间断供水带来的二次污染和渗漏问题，具体包括总干渠的防渗、防冻问题，干渠的覆盖问题，混凝土渡槽的防渗、防冻及加固问题，大比降重力流的减压问题等。

1 关键技术解决方案

1.1 渠道覆盖方案

作为城市供水工程，应确保水体不受二次污染，太河水库明渠沿线流经多处村庄，因此需对渠道进行封闭处理。在进行覆盖方案时考虑常年不间断供水面临的冬季输水的冻胀问题及覆盖后的管理难题。通过选用SP预应力空心板覆盖、普通预应力空心板配梁覆盖、实心板配梁覆盖和砌拱覆盖四方案比选，最终确定倒T型梁覆盖空心板方案，不仅可以避免覆盖后车辆通行的隐患,而且可以防止沿线村民在盖板上大面积堆积杂物，有利于运行管理。渠道覆盖采用120 mm厚预应力空心板，板宽0.5 m，板长4.5 m。为增加盖板整体性，同时为增加保温效果，板顶加40 mm厚C25细石混凝土。

1.2 砌石渠道防渗方案

总干渠现状为浆砌石结构，小流量长期不间断供水时会产生较大的渗漏损失，还会对渠道产生冻害，影响其使用。本次设计对总干渠明渠全线进行渠底现浇混凝土防渗，厚15 cm。对渠墙全线采用喷射混凝土防渗，厚度取6 cm。结合原渠墙分缝间距，设伸缩缝，缝内填闭孔型聚乙烯泡沫塑料板，表层采用HBPU深勾缝。由于渠墙喷射混凝土厚度较薄，为了提高混凝土的抗裂性能，减少喷射混凝土的回弹量，在混凝土中掺入聚丙烯腈纤维。喷射混凝土采用湿喷方案，参考配合比为水泥∶砂∶石=1∶2∶2，聚丙烯腈掺入量为1.5 kg/m3。

1.3 混凝土渡槽防渗方案

渡槽渗漏不仅影响输水量，更关系到渡槽自身结构安全。设计选定了喷涂聚脲弹性体、丙乳砂浆防渗、喷涂SK防水涂料3种方案深入比选（详见表1）。通过比选，聚脲弹性体虽然价格高，但其防渗性能最优，能够显著改善因渗透而造成的混凝土渡槽的结构损坏，鉴于本工程的重要性，决定采用大面积喷涂聚脲弹性体用于渡槽防渗（详见图1）。

聚脲材料采用纯聚脲，材料性能应能够满足《喷涂聚脲防渗涂料》（GB/T23446—2009）中Ⅱ型喷涂聚脲防渗涂料要求，喷涂厚度不小于2 mm。

表1 渡槽防渗方案比选表

图1 渡槽防渗覆盖图

1.4 轻型渡槽覆盖方案

为保证供水安全，便于检修，设计对6座U型渡槽进行覆盖。根据渡槽所处位置、人行交通要求、维护管理且及渡槽本身结构特点，选定玻璃钢、彩钢夹芯板、预应力空心板等3种覆盖方案进行比选。综合比较，考虑渡槽运行了30余年，优先选用荷载较轻覆盖形式，确定选用彩钢夹芯板覆盖。彩钢板单块板宽950 mm，上下层均为0.5 mm厚镀锌不锈钢板，芯材采用厚100 mm厚阻燃聚苯乙烯，预埋角钢、钢板及连接螺栓均需采用镀锌不锈钢材。

1.5 末端高水头的减压调流方案

管道末端出口除去净水厂需要的水头10 m，剩余水头仍达40余m，需进行消能减压，同时需考虑流量调节装置。

调节装置通常有普通阀门如闸阀、蝶阀以及膜片式减压阀、活塞式减压阀、针阀、多喷孔减压阀等阀门。通过分析比较，多喷孔减压阀可靠性最高，鉴于本工程无调蓄水库检修周期较长的特点，本项目选用多喷孔减压阀。为确保工程运行安全，多喷孔减压阀1 000-600-1 000选用2台，1用1备并行布置。减压阀进口最大静压70 m，出口压力10 m。设计流量1.7 m3/s，流量调节范围0～2 m3/s，阀门能够长期小流量运行。

1.6 调度管理

为保障饮水安全，提高工作效率，确保城市供水和农业灌溉的有序调度，全线实施自动化监控，主要措施包括：

1）分级调度确保调度及时。在太河水库管理局设立总控制室，同时在3个灌溉管理所设置分控室，总控室统一调度，各分控室保证有效执行。

2）水质在线监测确保水源水质安全。在总干渠放水洞出口，一干渠进水口、赵庄分水池及管道进口分别设置水质监测点，实施监测水质，确保水质安全。

3）流量监测控制确保调度有序。分别在一干渠、二干渠、三干渠的分水闸、二干渠节制闸以及管道减压阀安装远程控制，同时在沿线主要分水点设置超声波流量计监测沿程流量，确保对流量的有效控制。

4）设立泄水闸确保渠道安全泄水。分别在总干渠沿线设置5处泄水闸确保渠道的事故检修需要。

2 工程应用效果

本工程自2009年8月开工建设，截止2011年8月工程通水运行，各项指标均符合设计要求。经检测，现状渠道输水损失在10%左右，较原有损失45%大大降低。设计方案省去了新建调蓄水库的工程投资，工程节省投资9 500万元。现有工程输水扩展了原有工程的使用功能，延长了建筑物的使用寿命。

3 结语

明渠输水至水厂前新建调蓄水库是最常用的供水方案，但调蓄水库占地难且投资较大，在多水源地区采用灌溉渠道直供水厂方案可作为城市供水的一种选择。但是需要解决不间断供水带来的污染、冻胀、建筑物老化等诸多难题，本文针对具体的工程实例介绍的解决方案可以作为一种有益的参考。