郭偉 王少華（山西臨縣國新燃氣有限公司山西呂梁03300太原燃氣集團有限公司山西太原030000）

磧口-白文輸氣管線水毀風(fēng)險原因及控制措施

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（1山西臨縣國新燃氣有限公司山西呂梁0332002太原燃氣集團有限公司山西太原030000）

磧口-白文輸氣管線工程，是臨縣境內(nèi)重要的輸氣管線，承擔(dān)著向臨縣縣城及周邊村莊居民和企業(yè)的供氣任務(wù)。該管線所經(jīng)過地區(qū)地形地貌復(fù)雜多樣，多為湫水河河床、漫灘、階地等地貌形態(tài)，且湫水河地處晉西北黃土高原，夏季雨水多集中，常發(fā)生洪水，這增大了該管線的水毀風(fēng)險。針對這鐘情況，采取了一系列行之有效的措施，有效降低了水毀的風(fēng)險。

長輸管道；水工保護；水毀風(fēng)險

引言

磧口-白文輸氣管線建于山西省呂梁市臨縣，位于山西省域的西部，地處呂梁山區(qū)西側(cè)，黃土高原黃河中游晉陜峽谷東側(cè)。屬于晉西北黃土高原地貌，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)半干旱氣候。臨縣地區(qū)四季分明，春季干旱多風(fēng)少雨，風(fēng)向多為西北，夏季炎熱多暴雨且雨量集中，秋季較為溫涼濕潤，冬季寒冷干燥。年平均降水量464.2mm。雨水多集中在6～9月份，尤其以7月最多。臨縣境內(nèi)的湫水河是黃河一級支流，發(fā)源于山西省興縣黑茶山東北麓的大坪頭，流經(jīng)興縣、臨縣，于磧口鎮(zhèn)匯人黃河。干流全長125 km，流域平均寬度為16 km，總面積1989 km，河道縱坡為6.5‰。流域內(nèi)溝壑眾多，主要由土石山和黃土丘陵區(qū)組成，其溝壑密度分別為4km/km2和5km/km2，呈樹枝狀分布[1]。多年平均徑流量1.05億立方米，年平均輸沙量2400萬噸，1967年實測，最大洪峰流量3670立方米/秒。磧口-白文線工程區(qū)域湫水河河谷發(fā)育河床、漫灘、階地等地貌形態(tài)，堆積砂卵礫石、次生黃土。

1 管道水毀的危害

水毀災(zāi)害過程中由于露管，泥砂石對管道的摩擦刮蹭和撞擊會造成外防腐層損傷，增加了管道發(fā)生腐蝕的風(fēng)險。如有巖塊或其他硬物隨水流嚴重撞擊，會是管道母材產(chǎn)生不可修復(fù)的凹坑或塌陷，導(dǎo)致管道產(chǎn)生應(yīng)力集中，凹坑處也有可能造成清管器卡堵。最嚴重的是在洪水到來時，管道自身配重小于其所承受的浮力，造成漂管，漂管可能引發(fā)管道斷裂的事件，會導(dǎo)致管道輸氣中斷，影響下游用戶正常用氣。

2 磧口-白文線水毀風(fēng)險原因

常見河道水毀的主要原因為沖刷、河床下切、堤岸垮塌、堤岸侵蝕、河流改道[2]。河道中敷設(shè)的管道在運行過程中，水毀風(fēng)險影響極大，水土流失引起的滑坡、泥石流等水毀現(xiàn)象以及水體本身對管道的沖刷侵蝕都影響著管道的安全運行。需要根據(jù)具體情況制定具體的保護治理措施和解決方案，如果方案不適合所在地區(qū)的具體情況，則該方案將不能起到保護管道的作用，不僅浪費人力物力，甚至可能適得其反，對管道的安全運行造成更大的損傷。磧口-白文線面臨的水毀原因則主要為沖刷、河床下切及堤岸侵蝕。

2.1 沖刷

沖刷（見圖1）是由于河中水流在流動過程中遇到障礙物，如大塊石等，水流因受到障礙物的阻擋，導(dǎo)致在障礙物附近發(fā)生水流改向或水流局部集中沖刷，在水流對河床的沖蝕淘刷過程中，形成沖刷坑，如果管道在此敷設(shè)，就可能會導(dǎo)致管道外露。在露管處，管道外防腐層易受泥砂石摩擦、刮蹭和撞擊從而發(fā)生損傷，增加了管道發(fā)生腐蝕的風(fēng)險，影響管道使用壽命，嚴重時還有可能由于撞擊產(chǎn)生管道凹坑等現(xiàn)象。

2.2 河床下切

河床下切（見圖2）是由于水流速度過大或沉積物源的減少，造成河床大幅降低。由于河床降低，敷設(shè)的管道會因沖刷而造成露出及懸空，暴露的管道受到河流攜帶的塊石撞擊，造成防腐層損傷，甚至管體損傷以及渦激振動，導(dǎo)致管道使用壽命縮短。湫水河為季節(jié)性河流，強降雨后易發(fā)生洪水，水流挾帶泥沙的能力強，加之湫水河流域水土流失嚴重，極易形成水石流，對敷設(shè)的管道危害很大。

2.3 堤岸侵蝕

堤岸侵蝕（見圖3）主要發(fā)生在河流彎道的迎水面，由于水流不斷沖刷迎水面，使該處堤岸逐漸后退，在洪水期間，水流量大且夾雜大量砂石，迎水面沖刷更加嚴重。當(dāng)管道在該側(cè)堤岸或外側(cè)敷設(shè)時，由于堤岸侵蝕容易被暴露。磧口-白文線沿河敷設(shè)距離長，且湫水河彎道較多，堤岸侵蝕危害很大。

圖2

圖1

圖3

3 磧口-白文線水毀風(fēng)險的控制措施

長輸管道施工過程中，水工保護工程十分重要，對沿河敷設(shè)的磧口-白文線更是如此，它是管道保護和水土保持的重要措施。由于管道施工破壞了原來的河床等地形地貌，因此在管道施工的同時，必須采取水工保護措施并恢復(fù)和改善原有地形地貌，以保護管線的安全運行。

3.1 基巖開槽澆筑

湫水河河道部分區(qū)域河床淺層有基巖地形，遇到此類地形則在基巖上開鑿管槽后敷設(shè)管道，最后溝槽用滿槽混凝土覆蓋封頂，并達到基巖標高，此方法不僅能夠防止沖刷露管，還能起到一定的穩(wěn)管作用。

3.2 過水面護底

過水面護底是采用鋼筋砼等修建成硬覆蓋結(jié)構(gòu)，對管道上方的河床進行連續(xù)防護，通過在管道上方修建過水面護底，可以有效防止水流沖刷河床形成的沖刷坑，并且可以防止河床下切。過水面護底屬于面層防護措施，不占據(jù)河道斷面，河道水流可以從其上方自由通過，且不改變水流特性。此外，過水面結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、防護效果也較好。

3.3 漿砌石擋墻和護岸

漿砌石擋墻和護岸可以防止河流側(cè)向侵蝕及因河道局部沖刷而造成引起的堤岸侵蝕及堤岸垮塌等災(zāi)害，有效防止此類災(zāi)害造成的露管。漿砌石擋墻和護岸具有施工簡易靈活、適應(yīng)河床變形、能分期實施、逐步加固等優(yōu)點，此外，工程的護坡、護腳及墻體均可采用塊石，材料能夠做到就地取材，有效控制成本。需要注意的是，在修建此類工程時，需根據(jù)工程墻體頂部地形、地貌及水體浸入情況，修建截水溝、排水溝或封閉地表等措施，防止水體浸入到破裂土體內(nèi)；如有地下水，應(yīng)設(shè)置排水盲溝，為防積水滲入基礎(chǔ)，須在最低排泄孔下部夯填一定厚度的粘土隔水層。

3.4 增加配重塊

在夏季時，臨縣地區(qū)強降雨時有發(fā)生，強降雨后，湫水河易發(fā)生洪水，水量大、流速急，且部分河道狹窄、多急彎，水工保護工程承受極大風(fēng)險，一旦因水毀導(dǎo)致露管，露管處將由于浮力和水動力作用，僅依靠管道自身重力，不能保持管道沉降深度和穩(wěn)定，有可能引起管道漂浮，這時需采取有效經(jīng)濟的穩(wěn)管措施，才能將管道穩(wěn)定的固定在管溝內(nèi)。增加配重塊可以有效解決漂管問題，將雨季水毀導(dǎo)致的后果降到最低。

4 建議

通過對磧口-白文線水毀風(fēng)險原因及相應(yīng)控制措施的分析，可為該管線及其他管線的水工保護設(shè)置提供建議：

（1）堅定防范優(yōu)先于治理的理念，在設(shè)計前及施工過程中，應(yīng)多觀察實際水文形勢，了解實際情況，設(shè)計與施工緊密結(jié)合，因地制宜的制定合理的水工保護措施。

（2）影響水工保護工程效能的重要環(huán)節(jié)是水工保護工程的設(shè)計水平，提高水工保護工程設(shè)計水平。設(shè)計水平直接決定防治效果及經(jīng)濟成本。再具體的實施中贏從依靠經(jīng)驗的定性設(shè)計做到因地制宜的定量設(shè)計，確保水工保護工程的防治效果及經(jīng)濟成本。

（3）加強施工質(zhì)量管理，提高工程質(zhì)量。工程存在的質(zhì)量問題，主要是混凝土工程混凝土強度達不到設(shè)計要求，漿砌石基礎(chǔ)不牢、塊石強度不合格、砂漿不飽滿等現(xiàn)象。為了避免這些現(xiàn)象，必須提高業(yè)主管理水平、監(jiān)理人員素質(zhì)、施工單位素質(zhì)，同時加強施工質(zhì)量控制，加強監(jiān)理管理，嚴把各驗收環(huán)節(jié)的管理。

（4）加強后期維護，提高對水毀災(zāi)害點以及水工保護工程的管理水平，定期排查工程的局部損毀情況，發(fā)現(xiàn)局部損毀后及時組織人員進行維修，有效防止工程損毀的進一步擴大，延長水工保護工程的使用壽命。

[1]范堆相．山西水資源評價[M]．北京：中國水利水電出版社，2005

[2]Mark Leir,Michael Reed,Eugene Yaremko.Field Inspection Module for Hydrotechnical Hazards,Proc.5th IPC 2004,ASME,Calgary,Canada

郭偉（1985.6-）男，籍貫河南開封，2014年7月畢業(yè)于西安石油大學(xué)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，全日制碩士學(xué)位。