工农退水渠调水排水工程渠道清淤处置

（太原市晋祠水利管理处 山西太原 030025）

1 工农退水渠清淤的必要性

工农退水渠又名牛家营退水渠和清水河，是晋源区的一条退水渠，北起太原一电晋阳湖东岸，南到南张村牛角梢进入汾河，全长16.5 km。工农退水渠主要任务是排退新建明太原县城护城河超标准雨洪水排入，晋祠灌区范围内金胜乡、晋源街办、晋祠镇边山地区34个村的2 000 hm2农田退水和部分边山洪水退水。退水渠道纵坡约1∶2 000，该渠道断面为梯形，从上到下逐步扩大，上游最小断面渠底宽2 m，渠深2 m，现状边坡约为1∶1，下游最大断面渠底宽12 m，渠道深3～5 m，边坡 1∶1～1∶1.5。工农退水渠为农业退水渠，是晋祠灌区的主要退水渠，由晋祠灌区管理，近年来，工农退水渠经过长期运行，渠道淤积严重影响退水功能，平均淤积深度1～1.6 m，出现退水渠退水能力远低于原设计标准，由于历年来清淤投资不足，每年的清淤工作也只是清除局部严重淤积的地段，不能解决根本问题，渠道沿线两侧均没有抢险道路，存在很大的安全隐患，为此必须对渠道进行清淤整治，扩大现有渠道的排退水能力。

工农退水渠调水排水工程的方案设计及可行性论证于2018年8月由太原市水务局组织进行。工农退水渠调水排水工程总平面布置如图1。

图1 工农退水渠调排水工程总平面布置图

2 渠道清淤处置

2.1 渠道清淤方案设计

根据现状实际情况确定保持现状渠道断面基本不变以现状桥梁做为控制点进行清淤加大过流流量；晋阳湖引水至护城河的引水流量0.5 m3/s，引水全长共5 km。其中利用晋阳湖至风峪河现有暗涵长度1.3 km，退水渠接入护城河的排水管0.4 km，利用原有退水渠道3.3 km。因现状两侧无贯通的抢险道路，因此，在渠道左右两岸新建5 m宽的抢险道路右岸长9.22 km，左岸长0.4 km，共9.62 km。

工农退水渠自修建以来，运行多年未出现重大灾害，现状渠道的过流能力仅为3.3～43.52 m3/s，清淤后过流能力为12.9～96 m3/s。为达到渠道的设计流量，下游渠道需要拓宽渠道断面，在原渠道上要进行彻底清淤[1]。工农退水渠道清淤总长共11.17 km，渠道现状土渠段设计断面为梯形断面，设计边坡1∶1.25，设计底宽为4～9 m，设计水深为2.1～2.7 m，渠道超高为0.3 m，即渠深为2.4～3 m。渠道现状浆砌石堤段底宽为6.5 m，坡度为1∶0.3，堤高为3 m，此段按设计纵坡清淤。本次设计以现状桥底做为控制点设计纵坡，设计纵坡较缓为 0.2‰～7‰。

桩号0+000～2+521现状底宽不足4 m的扩宽至4 m，大于4 m的以现状底宽为准按照设计纵坡进行清淤；桩号2+521～4+577.5现状底宽不足5 m的扩宽至5 m，大于5 m的以现状底宽为准按照设计纵坡进行清淤；桩号4+577.5～5+052.1现状为浆砌石堤段底宽维持现状6.5 m不变，按照设计纵坡进行清淤；桩号5+052.1～7+862.9现状底宽不足6 m的扩宽至6 m，大于6 m的以现状底宽为准按照设计纵坡进行清淤；桩号7+826.9～11+168山洪流量与上游来水流量过程叠加，设计流量为96 m3/s。退水渠现状断面不能够满足泄洪要求，需拓宽渠道。拓宽后断面为梯形，现状底宽不足9 m的拓宽至9～14 m，按照设计纵坡进行清淤。

清淤时按1∶1.25在现状渠道顶开挖放坡至设计渠底高程；需要加高的渠段，从渠底内边线以1∶1.25放坡至设计渠顶进行加高培厚然后进行压实整坡，避免产生水土流失。桥梁等机械无法清淤地段应采用人工开挖。

2.2 施工设备技术

根据退水渠历年水文及相关规划资料，太原市城市防洪总体规划说明书（2002年版），退水渠渠道纵坡0.39%，设计流量为12 m3/s；明仙沟洪水经渠道调蓄，进入流量为49 m3/s，接入后渠道设计流量为61 m3/s；马坊沟洪水经渠道调蓄，进入流量为35 m3/s，山洪流量与上游来水流量过程叠加，下游设计流量为96 m3/s。因此该工程主要为渠道清淤和上下游护底，清淤施工时设备采用大型挖掘机在岸上操作，推土机与装载机在渠道岸坡相互配合挖装清淤疏浚土，用5 t或10 t自卸汽车及时拉运至临时堆泥场，提升渠道清淤效率。

因此清淤时不考虑导流。清淤完成后护底施工时，在桥上下游做围堰导流，所以开挖质量有保证。

2.3 疏浚土运输及堆泥场库容的确定

通过挖机转动机身的方式将所开挖出的渠道清淤疏浚土堆放于挖机后方的渠道岸坡，由于挖机臂长不够，所以淤泥堆积在挖机后方形成较大体积后便难以继续堆放，必然导致淤泥开挖过程的暂停，此外，清淤疏浚土流动性强，液化现象十分严重，所以，只能在挖机后方渠道岸坡清淤疏浚土第一次堆放处的后方再停置一台挖机，进行清淤疏浚土的二次挖放，并将清出的清淤疏浚土拉运至事先处理好地基的临时堆泥场，进行晾晒及余水处理。晾干后弃运到指定的30 km外的弃渣场进行环保利用。

本工程渠道清淤疏浚土堆放于渠道岸坡淤泥临时堆泥场，而且堆放地距离岸坡仍有一段距离，为确保工程的正常建设，落实并完善各项环境保护对策和监测计划，工程环境管理的主要任务是配合环境管理部门，落实环保措施的实施减免环境污染。

环境保护必须达到“三同时”即建设项目中防治污染的措施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投入生产和使用。

工农退水渠调水排水工程渠道机械清淤和人工清淤疏浚土方量8.135 3万m3，按照《疏浚与吹填工程技术规范》（SL17-2014）的规定，陆地疏浚土处理方案所需库容按下式确定:

Vp=Ks·Vw

其中，Vp—堆泥场有效库容，万m3；Vw—疏浚土方量，万m3；Ks—松散系数，根据《疏浚与吹填工程技术规范》（SL 17-2014），本工程渠道流态有机粉土Ks取1.05。

经计算，工农退水渠调水排水工程渠道疏浚堆泥场有效库容为8.542 1万m3。考虑到淤泥顶层浮泥量以及随堆泥场余水所流失的淤泥量，堆泥场内淤泥量不足8.542 1万m3。此外，由于疏浚土淤泥呈流塑形态，松散系数比1.05小，所以堆泥场实际库容量比计算量要小[2]。本工程渠道清淤疏浚堆泥场有效库容按8.542 1万m3进行设计。

2.4 余水处理

工农退水渠疏浚后的泥浆水含固率15%～30%，大部分泥浆经自然沉降后逐渐沉淀，表层水经由退水口排出。所排出的余水中包含高浓度的SS及其余污染物，余水进入受纳水体后污染物迁移扩散，必然影响受纳水体水质。本工程采用物化法进行余水处理，即以堆泥场为沉淀池，泥浆水通过长时间的物理沉淀便可去除SS（污水中悬浮物浓度），在出水口处设置监测点进行SS监测，达标后便可排放。若由于沉淀时间短或底部污泥再次悬浮导致SS含量难以达到≤150 mg/L的控制标准，则应加入絮凝剂除去悬浮物，待达标后排放。

3 结论

疏浚治理工程在不改变渠道位置及流向的情况下，将原有渠道内临时埋设的管涵全部清除，清淤后渠道过流能力大大提升，由于是在原渠道基础上清淤，不存在大面积的拆迁占地，投资造价低，现有渠道排退水能力提升的同时，通过工农退水渠实现了从晋阳湖调水为晋阳古城的护城河供水，渠道清淤疏浚方案设计、施工设备技术选择、堆泥场库容及余水处理方案科学合理，工农退水渠调水排水工程渠道清淤目标预计基本实现。