采空區(qū)對娘子關提水工程供水渠道影響及治理措施

趙國柱

（陽泉市平定供水管理局，山西 陽泉 045200）

采空區(qū)對娘子關提水工程供水渠道影響及治理措施

趙國柱

（陽泉市平定供水管理局，山西 陽泉 045200）

采空區(qū)因生態(tài)破壞造成的供水渠道滲漏問題，已成為當前制約地域經濟社會健康穩(wěn)定發(fā)展，及水資源可持續(xù)發(fā)展的重要問題。圍繞平定縣娘子關提水工程西干渠采空區(qū)供水渠道滲漏問題，在探究其成因、供水矛盾的基礎上，就如何治理采空區(qū)供水渠道防滲問題，進而滿足居民用水需求及促進縣域經濟社會更好發(fā)展提出幾點治理措施。以供參考。

采空區(qū)；供水渠道；娘子關提水工程；西干渠

1 概況

平定縣娘子關提水工程是山西省第一座縣辦大型清水提引水工程，自建成并投入使用以來，不僅有效緩解了縣域因水源奇缺致使人畜飲水困難的現(xiàn)狀，更為縣域經濟社會更好更快發(fā)展提供了重要支持和促進。平定縣娘子關提水工程，東起娘子關綿河谷底，匯集娘子關泉水，設5級6站，經槐樹鋪揚水至青龍山，穿過柏井大隧洞，跨越上莊倒虹吸，抵達平定縣城北三岔口渠尾調節(jié)池，全長46.94km。渠道分集泉渠、總干渠、西干渠，有隧洞102個，長23.27km。平定縣位于太行山西麓，不僅海拔高，均達千米之上，且受長期流水切割的山區(qū)地貌，地形瑣碎極為顯見，加之境內氣候干旱，缺水范圍及數(shù)量均十分突出。由此可見，水資源對平定縣域經濟和社會發(fā)展均起著決定性作用，而平定縣娘子關提水工程的建成，對于上述問題的解決起著十分重要的作用。

平定縣地處國家重要能源基地，依托原煤資源優(yōu)勢，加快經濟發(fā)展一直是縣域經濟社會發(fā)展戰(zhàn)略的重要內容之一，但因原煤開采造成的沉陷災害所引發(fā)的生態(tài)問題，既影響了構建和諧社會的順利開展，又危及了廣大人民群眾的生命安全，嚴重破壞了生活秩序。以平定縣娘子關提引水工程——西干渠為例，簡述采空區(qū)對供水渠道的影響。渠道東起上莊倒虹出口，西至渠尾調節(jié)池，全長10.9km，而這條作為縣域居民日常生產生活用水的供水渠道中，王家莊至石板坪段為采空區(qū)，長達3.2km。受采空影響，該段渠道均有不同程度的沉陷及裂紋，且由此引發(fā)的渠道滲漏現(xiàn)象則較為嚴重。

西干渠總體為拱型渠道，渠寬2.2m，高2.2m，坡比1/1000，過水深度30cm，過水能力4800m3/h，每天供水8h，可供水量為38400m3/d，但由于途徑3.2km的采空區(qū)，渠道流量損失400m3/h，且流量越大損失越大。鑒于以上原因，平定縣供水局于1996年對供水渠道進行改造，即在渠道中鋪設DN800混凝土管，兩邊設1.2m高鎮(zhèn)墩，改渠道供水為管道供水。但由于橫截面積縮小，流量減少，目前最大過流能力為2200m3/h，每天供水8h，流量為17600m3。當時縣城的日供水量為2000m3～5000m3，改造后過水能力符合當時要求，且有足夠的余量。目前，隨著縣域經濟社會的日益快速發(fā)展，加之人口數(shù)量大幅增長，西干渠所服務的縣城及五礦居民單日供水需求也大幅增長，其中縣城供水需求約為20000m3/d，而新增五礦居民供水需求約為10000m3/d，合計約為30000m3/d。通過計算西干渠過流能力與供水需求不難發(fā)現(xiàn)，恰是由于沉陷引發(fā)的渠道滲漏，致使現(xiàn)狀供水渠道無法滿足人民群眾的用水需求。

2 采空區(qū)供水渠道防滲的重要性

平定縣采空區(qū)供水渠道滲漏現(xiàn)象所折射出的，受生態(tài)破壞影響致使西干渠供水渠道過流能力無法滿足居民用水需求的問題，不僅嚴重危及縣域居民正常生產生活，更損害了水資源的可持續(xù)發(fā)展。顯然隨著縣域經濟社會的快速發(fā)展，未來無論是用水范圍、用水頻率均將大幅增長，而采空區(qū)渠道滲漏問題若不得以治理，勢必會成為重要的制約因素。因此，切實治理采空區(qū)供水渠道滲漏問題，優(yōu)化水利工程質量，提升水利工程效益，意義重大。

3 采空區(qū)供水渠道防滲措施

為切實解決西干渠因沉陷而造成的供水渠道滲漏問題，過去的治理措施主要有如下幾點：一是對于滲漏嚴重的渠道，主要采用改渠道供水為管道供水，即在渠道內鋪設800mm混凝土管；二是對于滲漏較輕的渠道，采取地基混凝土加固及渠道內黏貼丙綸布的措施。上述措施盡管在一定程度上緩解了滲漏現(xiàn)象的發(fā)生，但由于管道供水相比于渠道供水而言，其過流能力明顯不足，致使過流能力無法滿足正常的居民用水需求。因此，通過切實研究防滲新技術、新手段，恢復原渠道供水，是當前有效解決供水矛盾，滿足居民正常生產生活用水需求的切實可行的路徑。

3.1 堅持原則

鑒于供水渠道防滲治理存在投入較大、施工安全及難度考慮，要結合課題研究區(qū)域地形地貌特點、土質結構等相關實際，切實提出針對采空區(qū)供水渠道防滲治理措施的符合實際需要的新技術、新手段，以期達到實用、安全、經濟的治理目標。

3.2 防滲材料的選擇及使用

針對當前防滲材料質量參差不齊的市場現(xiàn)狀，在防滲材料的選擇上，應堅持使用符合國家相關技術數(shù)據(jù)標準，以及建材質檢予以認證的防滲材料。結合實際情況，供水渠道防滲的材料選擇，應優(yōu)先考慮濕固型和吸水能力強的材料，從而滿足渠道內環(huán)境客觀防滲要求。在防滲材料使用上應使用復合材料，一是為了規(guī)避單一材料易于引發(fā)各類問題出現(xiàn)的弊端，二是鑒于采用復合防滲材料是當前針對防滲治理的主要發(fā)展趨勢。此外，為提高防滲材料防滲功能，應考慮在材料表面涂抹相關材質加以保護（如水泥）。

由于采空區(qū)特殊的地質環(huán)境，先期的防滲材料選擇多為土料（黏土、灰土及黏砂混合土）和石料構成，相對于復合材料而言，盡管土料和石料無論費用投入或后期維護均具優(yōu)勢，但抗?jié)B功能及對于采空區(qū)地質環(huán)境防滲治理要求來講，依然存在差距。鑒于此，建議防滲材料以復合材料為主。

3.3 采用防堵相結合開展治理

采空區(qū)供水渠道防滲治理措施是一項綜合治理工程，為了不留后患，需采用防堵相結合的治理手段，即在治理過程中，務必要堅持堵水和防滲相結合，對于存在沉陷滲漏的地段，要先期進行堵漏處理，從而實現(xiàn)供水渠道全封閉的預期目標；而后采取綜合性防滲治理，以期從渠道整體結構，構建較強的抗?jié)B能力。

3.4“堵、注、嵌、涂、抹”防滲技術和手段

防滲治理過程中，既需要綜合考慮多種滲漏現(xiàn)象，又需要堅固剛性和柔性防滲材料的綜合運用。對于渠道點滲治理，可采用堵漏為先，再進而通過涂、抹的技術手段，運用剛性和柔性防滲材料進一步強化渠道的抗?jié)B功能；對于大面積滲漏治理，可先行采用注漿堵漏，而后施以RG型材料強化其抗?jié)B功能。在滲漏點先期堵漏過程中，務必要首先確保徹底清除滲漏范圍的無空洞，而后夯實，平整施工區(qū)域，為后續(xù)防滲治理打下堅實的基礎。需要指出的是，鑒于采空區(qū)供水渠道渠基因滲漏存在被掏空的現(xiàn)象，為徹底防范滲漏渠道治理不徹底而引發(fā)的反復滲漏，應對渠道渠基實行必要的填灌漿處理，經過這種手段治理之后，不僅有效規(guī)避了滲漏渠道治理不善引發(fā)的反復滲漏，而且更強化了因沉陷而破壞的渠基的穩(wěn)定性、密集性。需要引起注意的是，在對供水渠道進行防滲治理過程中，還應切實加強對防滲層以及結構補強的強度檢測，這是由于若強度達不到相應的標準，在后期極易引起再次滲漏。因此，對于這種可能出現(xiàn)的狀況，一旦發(fā)現(xiàn)必須進行必要的防滲措施治理，直至最終符合檢測。

4 結語

采空區(qū)供水渠道防滲治理作為平定縣域基礎建設的一項重要內容，是當前新形勢下，實現(xiàn)水資源可持續(xù)發(fā)展，以及促進縣域經濟社會發(fā)展和建成小康社會的重要內容。但是，對于生態(tài)破壞造成的沉陷滲漏問題，其解決和發(fā)展并非一蹴而就可以完成。因此，不僅要加強治理過程中對于工程治理和施工技術各項環(huán)節(jié)的監(jiān)管，更要切實強化治理后期的維護工作，針對出現(xiàn)的各類問題，要做到妥善及時處理，避免因后期維護不當而引發(fā)新的問題出現(xiàn)。

TV146+.3

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1004-7042（2017）08-0040-02

趙國柱（1975-），男，2015年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè)，工程師。

2017-06-17；

2017-07-29