原油管道穿越麻灣灌區(qū)四干渠輸水影響評價

何文龍，邱 浩，董新美

（1.山東黃河河務局山東黃河信息中心，山東 濟南 250014；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南 250014）

董家口至東營原油管道工程起點為青島市董家口輸油站，終點為東營市東營輸油站。工程的管道線路全部在山東省境內(nèi)敷設，沿途經(jīng)過青島市、濰坊市、淄博市、東營市4個市8個縣（市、區(qū)），線路全長373 km。管道設計輸油量為1 500×104t/a。原油管道穿越東營市境內(nèi)的麻灣灌區(qū)三、四干渠、曹店干渠等輸水渠道。本文以麻灣灌區(qū)四干渠穿越工程為例，分析原油管道采用定向鉆方式穿越渠道的輸水影響評價方法及主要內(nèi)容。

1 基本情況

1.1 穿越工程概況

董家口至東營原油管道工程穿越麻灣灌區(qū)四干渠處位于東營市東營區(qū)牛莊鎮(zhèn)解家村西北，渠道樁號5+670處。工程采用定向鉆方式穿越四干渠，為小型穿越。穿越管道采用直縫埋弧焊鋼管，設計壓力為6.0 MPa，管道直徑711 mm，壁厚10.3 mm；管道外防腐層采用三層PE加強級防腐。穿越管道與四干渠水流流向的夾角為81°，定向鉆入、出土點之間的水平長度318.13 m。入土角7°40”，出土角6°，穿越管段的曲率半徑為1500D（D為穿越管段外徑）。定向鉆入土點距渠道右岸岸線垂直距離125.64 m，出土點距渠道左岸岸線的垂直距離161.58 m。穿越處四干渠渠底最低點高程4.32 m，渠底以下管頂高程-5.029 m，管頂距渠底最小埋深9.349 m。

定向鉆穿越渠道施工流程為：測量放線→鉆機進場→安裝校驗→鉆導向孔→預擴孔→穿越管道發(fā)送準備→管道與鉆具連接→洗孔、回拖管線→拆卸鉆機→恢復地貌。

1.2 渠道概況

麻灣灌區(qū)位于東營市東營區(qū)和廣饒縣境內(nèi)，設計灌溉面積4.93萬hm2。灌區(qū)覆蓋東營區(qū)、廣饒縣境內(nèi)的12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)和廣北農(nóng)場、勝利油田的6個農(nóng)場，總人口35萬，年平均引黃水量1.5億m3，實灌面積為3.33萬hm2。麻灣灌區(qū)下設總干渠一條、分干一條、二干渠一條、三干渠一條、四干渠一條，全長32.06 km。

原油管道穿越四干渠處渠道基本順直，兩岸地形平坦，渠道上口寬21.80 m，底寬13.62 m，縱比降1/6 000，渠底最低點高程4.32 m；左岸堤頂高程8.13 m，右岸堤頂高程8.46 m，堤防迎水坡坡比1∶2。渠道兩側邊坡采用混凝土板襯砌，渠底未襯砌；左右堤頂均為瀝青路面。根據(jù)東營市水利局灌溉管理處提供的資料，四干渠管理范圍為渠道中心線左側60 m，右側70 m；四干渠穿越段沒有新的規(guī)劃治理安排。

2 輸水影響分析與計算

2.1 水文分析

麻灣灌區(qū)四干渠為引黃輸水渠道，無防洪任務。穿越渠段位于黃水東調應急工程龐家進水閘～北隨節(jié)制閘之間，根據(jù)《山東省黃水東調應急工程麻灣灌區(qū)清淤與襯砌改造工程施工圖設計》（山東省水利勘測設計院，2017年2月），穿越斷面四干渠設計引水流量為30 m3/s。穿越斷面設計洪水位根據(jù)謝才公式及曼寧公式計算，渠道糙率取0.025，河道縱比降為1/6 000，經(jīng)計算設計洪水位為6.70 m。

2.2 沖刷計算

渠道穿越處渠底為粉質黏土，采用黏性土公式計算渠道沖刷。鑒于目前油氣管道行業(yè)沒有具體的沖刷計算方法，渠道沖刷采用《堤防工程設計規(guī)范》（GB50286-2013）護岸工程沖刷計算公式、《河床演變學》Lacey經(jīng)驗公式以及《公路工程水文勘測設計規(guī)范》（JTG C30-2015）一般沖刷公式分別進行計算，計算結果取大值。粉質黏土的液性指數(shù)0.60，允許不沖流速取0.85 m/s。經(jīng)計算，設計引水流量時渠道沖刷深度分別為0.30 m、0.65 m、0.51 m。為確保工程安全，渠道沖刷深度取0.65 m。穿越處四干渠渠底最低點高程4.32 m，最低沖刷線高程為3.67 m；渠底以下管道設計頂高程為-5.03 m，管頂位于設計引水流量沖刷線以下8.70 m。

3 輸水影響綜合評價

3.1 與有關規(guī)劃符合性評價

四干渠穿越段沒有新的規(guī)劃治理安排。原油管道采用定向鉆方式穿越四干渠，穿越斷面沿管線方向渠道上口寬22.07 m，出、入土點之間的水平長度318.13 m，遠大于渠道上口寬；出、入土點均在渠道管理范圍以外，且管道在兩岸堤防以下最小埋深13.16 m，故穿越工程對未來的渠道規(guī)劃基本沒有影響，也不會影響渠道清淤等正常的渠道管理工作。

3.2 與有關技術要求符合性評價

四干渠穿越處原油管道與渠道水流流向夾角81°，滿足《涉水建設項目防洪與輸水影響評價技術規(guī)范》DB 37/T 3704—2019第6.3.1條“管道與水流流向夾角不宜小于60°”規(guī)定要求。出、入土點均在渠道管理范圍以外，滿足規(guī)范第6.4.1條“宜將出、入土點布設在水利工程管理范圍外，距離水利工程不宜小于60 m”規(guī)定要求。

根據(jù)沖刷計算結果，管頂位于設計引水流量沖刷線以下8.70 m，滿足規(guī)范第6.5.2條“采用定向鉆施工方式時，管頂埋深不宜小于相應設計洪（輸）水沖刷線以下6 m”規(guī)定要求。

根據(jù)原油管道設計資料，穿越四干渠處設置了永久性的識別和警示標志，并啟用泄漏監(jiān)測設施，滿足規(guī)范第6.5.4條“建設項目穿越水利工程，應在相應位置設置永久性的識別和警示標志，并設置必要的安全監(jiān)測設施”規(guī)定要求。

3.3 對渠道輸水能力與水質的影響分析

原油管道采用定向鉆方式穿越四干渠，管道埋設在渠底以下，不占用渠道的輸水斷面，工程施工和運行期間渠道范圍內(nèi)渠底以上不增加永久建筑物，渠道內(nèi)的水流流態(tài)不會發(fā)生變化，穿越工程對渠道的輸水能力、水質基本沒有影響。

3.4 對堤防安全及岸坡穩(wěn)定影響評價

原油管道穿越四干渠處兩岸地形平坦開闊，渠道較為順直，水流較為平緩，下蝕作用較弱，渠底及堤防岸坡多年來較為穩(wěn)定。管道采用定向鉆方式穿越四干渠，定向鉆入土點、出土點遠離渠道兩岸堤防，管道施工不會破壞堤防、岸坡；管道在兩岸堤防以下最小埋深13.16 m。為防止管道穿越引起堤防沉降，原油管道設計采取水泥漿置換措施，即管道回拖完成后向管壁和周圍土層之間的空隙中進行注漿加固處理?？梢姡┰焦こ虒Φ谭腊踩鞍镀路€(wěn)定造成的影響很小。

3.5 施工期影響評價

穿越工程施工期安排在非輸水期，工期安排較為合理。穿越方式采用定向鉆，施工場地布置在出、入土點附近，位于渠道兩岸管理范圍以外，并遠離兩岸堤防，對渠道兩岸堤頂管理道路的影響較小。根據(jù)施工安排，施工期無永久棄土產(chǎn)生，施工過程中臨時棄渣、棄土就近堆放在渠道管理范圍以外；施工完畢后，及時清理施工場地，廢棄的泥漿、油污及其他雜物等全部裝車外運至指定地點，并將施工場地周圍環(huán)境清理整潔。穿越工程施工期對渠道運行影響較小。

3.6 對第三人合法水事權益的影響分析

經(jīng)現(xiàn)場調查，原油管道穿越四干渠斷面下游右岸90 m有取水口1處。工程采用定向鉆穿越四干渠，施工場地位于遠離取水口的出、入土點附近，工程完工后渠道內(nèi)不增加永久建筑物，渠道內(nèi)的水流流態(tài)不會發(fā)生變化，不會影響取水口的正常運行，且穿越位置上下游無其它水利設施，故穿越工程對第三人合法水事權益沒有影響。

4 消除和減輕影響措施

穿越工程采用定向鉆施工方式，為了防止管道穿越沿線管道外壁與周圍土層之間的空隙形成滲流通道，同時確保堤防不因管壁與孔壁間泥漿收縮而產(chǎn)生較大的沉降，管道回拖完成后向管壁和周圍土層之間的空隙中進行注漿加固處理，注漿液使用1∶1黏土水泥漿，注漿壓力控制在0.3~0.5 MPa。施工結束后，出、入土點處要求分層回填粘土、分層壓實，每層厚度不大于30 cm，范圍為不小于管道軸向和徑向各3 m、深2.0 m，壓實度要求不小于0.93。

5 結語

董家口至東營原油管道工程采用定向鉆方式穿越麻灣灌區(qū)四干渠，穿越工程對未來的渠道規(guī)劃基本沒有影響，管道與渠道水流流向夾角、穿越長度、穿越埋深等均滿足有關技術規(guī)范要求；穿越工程對渠道輸水能力與水質、堤防安全及岸坡穩(wěn)定等影響很小，對第三人合法水事權益無影響，采取的消除和減輕影響措施合理可行。目前，四干渠穿越工程已按設計方案實施。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展，穿越渠道的各類建設項目將不斷增加，本文將對同類建設項目輸水影響評價的編制有一定的指導意義。