韩墩总干渠淤积和冲刷原因分析及对策

崔淑芳

（滨州市韩墩引黄灌溉管理局，山东 滨州 256600）

韩墩灌区地处黄河下游，黄河河口三角洲北侧，引水口距离下游的利津水文站27km。灌区始建于1958年，1962年停灌，1968年复灌。现灌区设计引水能力 60m3/s，设计灌溉面积 6.4万 hm2。

1988年韩墩灌区被水利部确定为节水技术改造试点灌区，于1990年和1991年两期完成总干渠谷家节制闸至季姜渡槽段20.65km的渠道衬砌工程，实行了全断面塑膜防渗、半断面衬砌，即边坡砼板衬砌，渠底为膜上铺设0.5m压实渠内素土。下面以该段总干渠为例进行分析。

1 韩墩总干渠冲淤情况

1990年之前，韩墩总干渠全程为土渠，水的渗漏损失严重，输水输沙能力较低，渠道淤积严重，年年需要清淤。1990-1991年对谷家闸后的总干渠段进行全断面防渗边坡衬砌后，渠道节水输水输沙能力大幅提高。同时管理上注意合理调度引水流量，实行大流量远距离输沙，衬砌总干渠除个别雍水渠段和弯道处有少量淤积外，平直段基本实现了不淤。

然而从1999年黄河部门实行控制引水以后，总干渠内逐渐出现了淤积和冲刷不平衡的状况，即同一断面内既有淤积也有冲刷，一般顺直渠段是两底角淤积渠底中间冲刷。

针对总干渠道冲淤不平衡的问题，韩墩引黄灌溉管理局于2007年和2008年连续两年对渠道进行了测量。测量结果表明：谷家闸至季姜渡槽渠段内总干渠冲淤不平衡的问题比较突出，全程平均淤积深约0.36m，淤积土方集中在底角。2007年测量计算的淤积量为 19.05万m3，2008年为 18.99万 m3。从冲刷情况看，2008年和2007年的冲刷土方量相差很小，因为冲刷点都集中在渠中间的小窄沟，但是冲刷的渠段长度2008年较2007年有所延长，渠底中间点刷深有所加深，很多渠段断面内最深刷深点达到0.5m以上，导致渠底下0.5m埋深处的防渗塑膜被冲烂泛起。因此，如果不进行治理，渠道的防渗效果将越来越差。同时据观测和调研，因渠道实行防渗措施而改良了的两侧土地近年又开始盐碱化。

2 总干渠淤积和冲刷原因分析

2.1 黄河部门对引黄灌区实行控制引水的影响

为缓解黄河下游频繁断流的严峻形势，1999年黄委会对黄河水量实施统一调度，对黄河两岸各引黄处实行按指标供水，全河远程监控，保证黄河不断流。采取这一控水措施以来，黄河实现连续10年不断流，取得了显著的经济、社会、生态效益。然而，这一控水措施的实施，使得黄河下游引黄灌区输水工程经常处于大渠小水运行状态，原实行的适时进行大流量远距离输沙、冲沙的泥沙处理办法受到限制。

据韩墩灌区近3年总干渠行水流量的统计资料：各渠段行水流量小于渠道设计流量40%的天数约占总引水天数的1/2。一般春灌期间，渠道长时间处于小流量行水状态，小水和大渠不相适应的矛盾突出。当渠道行小水时，行水的流速低，水流挟沙能力小，渠道造成淤积，特别是韩墩总干渠比较宽浅，两底角处流速更小，淤积量相对加大。这样经过春季较长时间的小水运行积累，渠底两侧淤土逐渐增厚密实。夏秋灌溉流量指标大时也不宜冲走，而渠底中间因为流速大，易造成冲刷。这样小水时渠底角淤积，大水时渠底中间冲刷，渠底逐渐的被缩窄，长期积累成了具有内槽和外滩的自然复式断面型态，被缩窄了又没有抗冲防护的渠底，更易受到冲刷。

2.2 渠底没有进行抗冲防护的影响

韩墩总干渠节水工程改造设计方案是全断面防渗边坡衬砌，渠底没有进行抗冲防护处理，渠底为抗冲能力较差的粉砂壤土，允许不冲流速小于0.6m/s。当渠道过较大流量时，被累积形成的复式断面的土质渠底极易被冲刷，而且中间冲刷不断加深，加重了断面冲淤不平衡的状况。若对渠底进行硬化防护，将大大提高渠底的抗冲刷能力，允许不冲流速最小达2.0m/s，远大于渠道的设计流速。只要黄河来水丰沛，在不超过渠道加大流量的情况下，可以放心的进行大水冲淤，而不用担心渠底被冲刷，真正达到防冲、防淤、防渗节水的目的。

2.3 渠道宽深比的影响

研究成果已证明：当渠底坡降一定时，渠道的挟沙能力与渠道的宽深比成反比，即渠道的宽深比越大，挟沙能力越小，渠道淤积量越大，反之亦然。韩墩总干渠不同段的淤积情况也说明了这一点。而且宽深比越大，横断面内冲淤不平衡的状况越严重。总干渠谷家至牛王渠段设计宽深比为13.3，向下依次为牛王至五七段是10.7，五七至季姜段是 11.25。不同的宽深比使得各段冲於不平衡的程度明显不同。牛王至五七段宽深比最小，状况最好。

3 观测结果分析

从以上2007年和2008年总干渠测量结果的比较得知，淤积量不继续累积增加，两年的测量断面相似，处于比较稳定的复式断面状态。说明2007至2008一年中渠道没有落新淤，复式断面利于泥沙的输送。

据观测，在渠道输水运行中，衬砌总干渠虽然有一定的淤积，但基本能够满足设计过流量的要求。这一事实说明：韩墩总干渠原设计标准偏大，这与过去对渠道糙率观测研究项目的结论是一致的。因此，韩墩总干渠横断面宜缩改为与现状复式断面基本吻合的复式断面形态。

另外，韩墩总干渠防渗衬砌工程已运行20年，除前述渠底防渗塑膜被冲毁影响防渗效果外，边坡衬砌板也因多年的冻融交替而松动脱落。因此也有必要对总干渠进行改建。

4 改建措施

韩墩灌区总干渠通过的流量小到几个流量，并且小于设计流量40%的引水天数占年总引水天数的1／2，大到设计流量甚至加大流量。复式断面具有小水过小断面、大水过大断面的特点，小流量引水时复式断面水流归槽，提高了水流挟沙力，减轻渠道泥沙淤积，同时也能够满足过大流量的要求。这种既适合过小流量又能够过大流量的复式断面形态正好符合韩墩总干渠的输水要求。因此，韩墩总干渠设计渠道宜采用复式断面，以适应不同的引水流量。

韩墩总干渠防渗衬砌工程已运行20年，有较大程度的老化损坏，同时韩墩总干渠原设计标准偏大、偏于宽浅，不利于泥沙输送，通过缩改、改建，将总干渠横断面设计为与现状复式断面基本吻合的复式断面形式，并进行全断面防渗衬砌，韩墩总干渠有望实现不冲、不淤、不渗的良性运行。

[1]崔淑芳等.韩墩引黄灌区总干渠糙率实测成果浅析[J].人民黄河，1997（6）.

[2]渠道防渗工程技术规范.SL18-2004.

[3]顾家騄.对引黄渠道设计中几个问题的看法[J].人民黄河，1988（4）.

[4]周宗军等.引黄灌渠复式断面输水输沙特性研究[J].泥沙研究,2008(5).