大伙房水库输水工程输水管线穿越河流安全监测研究

包德高

(辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，沈阳 110000)

1 概 况

为解决辽宁省城市缺水问题，2003年辽宁开工建设大伙房水库输水工程。该工程从浑江引水，通过85km输水隧洞引至苏子河后入大伙房水库，经大伙房水库调节，通过235km输水管道向下游的抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口和盘锦六城市供水[1-2]。

为保证输水工程的安全稳定运行，需对输水管线穿越河流段进行长期安全监测。

2 安全监测内容

大伙房水库输水工程输水管线穿越的27条重点河流需要监测，其监测内容为河道纵断面和管线横断面。

根据各河流水量及冲刷情况，水量不大或者无冲刷的河流，横断面布置按输水管线穿越河流位置中心线布设1条横断，在中心线上下游各100m布设一条横断；对于水量大、冲刷严重的河流，需保证每条管道中心线布设一条横断及上下游保护边线各布设一条横断，横断两侧测至背水侧堤脚外50m。

为掌握河道变化情况，测量管线穿越河道处河流河底纵断，布置在主河道中心线以及中心线两侧各50m，不足50m的，只测量河道中心线一条纵断。每条河底纵断测量范围为管线穿越河道位置上下游各测500m。

3 监测分析方法及原理

本次监测分析分为两个层次，第一层次是本次监测数据与原设计数据对比分析，第二层次是本次监测数据与2019年监测数据对比分析[3]。

3.1 本次监测数据与原设计数据对比分析

本次监测数据与原设计数据或竣工图数据比较，分析大伙房水库输水工程输水管线建成至今，输水管线上部的覆土厚度变化情况。本次分析采用的计算方法为：

冲刷量A=原设计深泓点高程-现深泓点高程

安全余量=现深泓点高程-设计允许冲刷后高程

最小埋深=现深泓点高程-管顶设计高程

冲刷量A反应了自管线建成至今的冲刷情况，当冲刷量A>0且数值较大的时候，表示管线上覆土冲刷严重，应对管线进行重点监测；当冲刷量A<0，表示管线的覆土厚土增加，对管线保护有利。

安全余量出现负值的时候就表示此处穿河管线冲刷情况出现预警信号，需要参考最小埋深的数据大小来决定是否需要加固处理或是重点监测。河道横断面图中增加了管顶高程和深泓点数据，这两条数据线间的距离就能直观的显示出输水管线的最小埋深[4]。

3.2 本次监测数据与原设计数据对比分析

本次监测数据与2019年监测数据对比，主要分析河流在2019年11月份到2020年11月份期间的冲刷情况、河道走势变化和河道下切情况。本次分析采用的计算方法为：

冲刷量B=原深泓点高程(2019年)-现深泓点高程(2020年)

河道平均冲刷量=2019年河道平均深度-2020年河道平均深度

冲刷量B反应的是2019年11月到2020年11月期间的冲刷深度，当冲刷量B>0,表示河底受到冲刷，应根据冲刷量的大小，具体制定防护策略；当冲刷量B<0,表示河底受到淤积，对管线保护有利。

河道平均冲刷量反应的是2019年11月到2020年11月期间，整段河道的整体变化趋势。

4 安全监测分析

以沙河为例，依据文章研究的算法，进行两层次的具体分析。

4.1 本次监测数据与原设计数据对比分析

表1 沙河本次监测与原设计对比分析表 m

管线建成至今，管线穿越沙河处冲刷总量为0.43m，冲刷严重，对管线保护不利，依据每年洪水情况，加强监测；安全余量1.12>0，表示满足设计埋深要求；最小埋深2.03m，表示管线上方的覆土厚度2.03m，详见表2。

表2 沙河横断面对比分析表 m

4.2 本次监测数据与2019年监测数据对比分析

从河流横断面的角度分析，2019年11月到2020年11月期间，管线穿越沙河处河道冲刷0.26m，管线上游100m处河道冲刷0.32m，管线下游100m处河道冲刷0.65m，管线上下游100m范围内河道冲刷严重，对管线造成一定的影响，加强监测频率，详见表4-2。

从河流纵断面角度分析，沙河在2019年11月到2020年11月期间，河道最大冲刷量0.88m，位于管线上游30m，距管线较近，对管线造成一定影响；河道最大淤积量0.22，位于管线上游826m；河道平均冲刷量0.33m，沙河整体冲刷严重。详见表3。

表3 沙河河道整体冲刷分析表 m

5 小 结

管线建成至今，管线穿越沙河处冲刷总量为0.43m，冲刷严重，管线穿越沙河处的安全余量1.12>0，且最小埋深2.03>0，表示管线覆土满足设计要求。2019年11月到2020年11月期间，管线处冲刷量为0.26m，河道最大冲刷量0.88m，位于管线上游30m，距管线较近，对管线影响较大，河道整体冲刷量为0.33m，沙河整体冲刷严重，基于上述分析，管线穿越沙河处冲刷严重，对管线保护不利，但覆土厚度依然满足设计要求，所以建议汛前汛后连续监测，掌握河流冲刷规律。

基于文章的分析方法，将大伙房水库输水工程输水管线穿越的27条河流分为三大类，其中一类河流建议汛前汛后连续监测，二类河流建议一年监测一次，三类河流建议隔年监测，对不满足设计覆土厚度的河流，应做防护处理。

6 结 语

输水管线的安全性是保障管线有效运行的基础，在输水管线安全监测方法中提出了安全余量和最小埋深这两个概念，通过数值比较分析，为管线保护提供了数据支持，为决策者制定保护方案提供了参考。在以后的监测分析中，可以结合三维技术，将管线三维可视化，更形象更直观的为决策者提供帮助。