采空区对娘子关提水工程供水渠道影响及治理措施

2017-09-20赵国柱

山西水利 2017年8期

关键词：平定县娘子干渠

赵国柱

（阳泉市平定供水管理局，山西阳泉 045200）

采空区对娘子关提水工程供水渠道影响及治理措施

赵国柱

（阳泉市平定供水管理局，山西阳泉 045200）

采空区因生态破坏造成的供水渠道渗漏问题，已成为当前制约地域经济社会健康稳定发展，及水资源可持续发展的重要问题。围绕平定县娘子关提水工程西干渠采空区供水渠道渗漏问题，在探究其成因、供水矛盾的基础上，就如何治理采空区供水渠道防渗问题，进而满足居民用水需求及促进县域经济社会更好发展提出几点治理措施。以供参考。

采空区；供水渠道；娘子关提水工程；西干渠

1 概况

平定县娘子关提水工程是山西省第一座县办大型清水提引水工程，自建成并投入使用以来，不仅有效缓解了县域因水源奇缺致使人畜饮水困难的现状，更为县域经济社会更好更快发展提供了重要支持和促进。平定县娘子关提水工程，东起娘子关绵河谷底，汇集娘子关泉水，设5级6站，经槐树铺扬水至青龙山，穿过柏井大隧洞，跨越上庄倒虹吸，抵达平定县城北三岔口渠尾调节池，全长46.94km。渠道分集泉渠、总干渠、西干渠，有隧洞102个，长23.27km。平定县位于太行山西麓，不仅海拔高，均达千米之上，且受长期流水切割的山区地貌，地形琐碎极为显见，加之境内气候干旱，缺水范围及数量均十分突出。由此可见，水资源对平定县域经济和社会发展均起着决定性作用，而平定县娘子关提水工程的建成，对于上述问题的解决起着十分重要的作用。

平定县地处国家重要能源基地，依托原煤资源优势，加快经济发展一直是县域经济社会发展战略的重要内容之一，但因原煤开采造成的沉陷灾害所引发的生态问题，既影响了构建和谐社会的顺利开展，又危及了广大人民群众的生命安全，严重破坏了生活秩序。以平定县娘子关提引水工程——西干渠为例，简述采空区对供水渠道的影响。渠道东起上庄倒虹出口，西至渠尾调节池，全长10.9km，而这条作为县域居民日常生产生活用水的供水渠道中，王家庄至石板坪段为采空区，长达3.2km。受采空影响，该段渠道均有不同程度的沉陷及裂纹，且由此引发的渠道渗漏现象则较为严重。

西干渠总体为拱型渠道，渠宽2.2m，高2.2m，坡比1/1000，过水深度30cm，过水能力4800m3/h，每天供水8h，可供水量为38400m3/d，但由于途径3.2km的采空区，渠道流量损失400m3/h，且流量越大损失越大。鉴于以上原因，平定县供水局于1996年对供水渠道进行改造，即在渠道中铺设DN800混凝土管，两边设1.2m高镇墩，改渠道供水为管道供水。但由于横截面积缩小，流量减少，目前最大过流能力为2200m3/h，每天供水8h，流量为17600m3。当时县城的日供水量为2000m3～5000m3，改造后过水能力符合当时要求，且有足够的余量。目前，随着县域经济社会的日益快速发展，加之人口数量大幅增长，西干渠所服务的县城及五矿居民单日供水需求也大幅增长，其中县城供水需求约为20000m3/d，而新增五矿居民供水需求约为10000m3/d，合计约为30000m3/d。通过计算西干渠过流能力与供水需求不难发现，恰是由于沉陷引发的渠道渗漏，致使现状供水渠道无法满足人民群众的用水需求。

2 采空区供水渠道防渗的重要性

平定县采空区供水渠道渗漏现象所折射出的，受生态破坏影响致使西干渠供水渠道过流能力无法满足居民用水需求的问题，不仅严重危及县域居民正常生产生活，更损害了水资源的可持续发展。显然随着县域经济社会的快速发展，未来无论是用水范围、用水频率均将大幅增长，而采空区渠道渗漏问题若不得以治理，势必会成为重要的制约因素。因此，切实治理采空区供水渠道渗漏问题，优化水利工程质量，提升水利工程效益，意义重大。

3 采空区供水渠道防渗措施

为切实解决西干渠因沉陷而造成的供水渠道渗漏问题，过去的治理措施主要有如下几点：一是对于渗漏严重的渠道，主要采用改渠道供水为管道供水，即在渠道内铺设800mm混凝土管；二是对于渗漏较轻的渠道，采取地基混凝土加固及渠道内黏贴丙纶布的措施。上述措施尽管在一定程度上缓解了渗漏现象的发生，但由于管道供水相比于渠道供水而言，其过流能力明显不足，致使过流能力无法满足正常的居民用水需求。因此，通过切实研究防渗新技术、新手段，恢复原渠道供水，是当前有效解决供水矛盾，满足居民正常生产生活用水需求的切实可行的路径。

3.1 坚持原则

鉴于供水渠道防渗治理存在投入较大、施工安全及难度考虑，要结合课题研究区域地形地貌特点、土质结构等相关实际，切实提出针对采空区供水渠道防渗治理措施的符合实际需要的新技术、新手段，以期达到实用、安全、经济的治理目标。

3.2 防渗材料的选择及使用

针对当前防渗材料质量参差不齐的市场现状，在防渗材料的选择上，应坚持使用符合国家相关技术数据标准，以及建材质检予以认证的防渗材料。结合实际情况，供水渠道防渗的材料选择，应优先考虑湿固型和吸水能力强的材料，从而满足渠道内环境客观防渗要求。在防渗材料使用上应使用复合材料，一是为了规避单一材料易于引发各类问题出现的弊端，二是鉴于采用复合防渗材料是当前针对防渗治理的主要发展趋势。此外，为提高防渗材料防渗功能，应考虑在材料表面涂抹相关材质加以保护（如水泥）。

由于采空区特殊的地质环境，先期的防渗材料选择多为土料（黏土、灰土及黏砂混合土）和石料构成，相对于复合材料而言，尽管土料和石料无论费用投入或后期维护均具优势，但抗渗功能及对于采空区地质环境防渗治理要求来讲，依然存在差距。鉴于此，建议防渗材料以复合材料为主。

3.3 采用防堵相结合开展治理

采空区供水渠道防渗治理措施是一项综合治理工程，为了不留后患，需采用防堵相结合的治理手段，即在治理过程中，务必要坚持堵水和防渗相结合，对于存在沉陷渗漏的地段，要先期进行堵漏处理，从而实现供水渠道全封闭的预期目标；而后采取综合性防渗治理，以期从渠道整体结构，构建较强的抗渗能力。

3.4“堵、注、嵌、涂、抹”防渗技术和手段

防渗治理过程中，既需要综合考虑多种渗漏现象，又需要坚固刚性和柔性防渗材料的综合运用。对于渠道点渗治理，可采用堵漏为先，再进而通过涂、抹的技术手段，运用刚性和柔性防渗材料进一步强化渠道的抗渗功能；对于大面积渗漏治理，可先行采用注浆堵漏，而后施以RG型材料强化其抗渗功能。在渗漏点先期堵漏过程中，务必要首先确保彻底清除渗漏范围的无空洞，而后夯实，平整施工区域，为后续防渗治理打下坚实的基础。需要指出的是，鉴于采空区供水渠道渠基因渗漏存在被掏空的现象，为彻底防范渗漏渠道治理不彻底而引发的反复渗漏，应对渠道渠基实行必要的填灌浆处理，经过这种手段治理之后，不仅有效规避了渗漏渠道治理不善引发的反复渗漏，而且更强化了因沉陷而破坏的渠基的稳定性、密集性。需要引起注意的是，在对供水渠道进行防渗治理过程中，还应切实加强对防渗层以及结构补强的强度检测，这是由于若强度达不到相应的标准，在后期极易引起再次渗漏。因此，对于这种可能出现的状况，一旦发现必须进行必要的防渗措施治理，直至最终符合检测。

4 结语

采空区供水渠道防渗治理作为平定县域基础建设的一项重要内容，是当前新形势下，实现水资源可持续发展，以及促进县域经济社会发展和建成小康社会的重要内容。但是，对于生态破坏造成的沉陷渗漏问题，其解决和发展并非一蹴而就可以完成。因此，不仅要加强治理过程中对于工程治理和施工技术各项环节的监管，更要切实强化治理后期的维护工作，针对出现的各类问题，要做到妥善及时处理，避免因后期维护不当而引发新的问题出现。