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        大伙房水庫輸水工程輸水管線穿越河流安全監(jiān)測研究

        2021-07-15 13:43:02包德高
        黑龍江水利科技 2021年6期
        關(guān)鍵詞:輸水管線大伙房沙河

        包德高

        (遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,沈陽 110000)

        1 概 況

        為解決遼寧省城市缺水問題,2003年遼寧開工建設(shè)大伙房水庫輸水工程。該工程從渾江引水,通過85km輸水隧洞引至蘇子河后入大伙房水庫,經(jīng)大伙房水庫調(diào)節(jié),通過235km輸水管道向下游的撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口和盤錦六城市供水[1-2]。

        為保證輸水工程的安全穩(wěn)定運行,需對輸水管線穿越河流段進行長期安全監(jiān)測。

        2 安全監(jiān)測內(nèi)容

        大伙房水庫輸水工程輸水管線穿越的27條重點河流需要監(jiān)測,其監(jiān)測內(nèi)容為河道縱斷面和管線橫斷面。

        根據(jù)各河流水量及沖刷情況,水量不大或者無沖刷的河流,橫斷面布置按輸水管線穿越河流位置中心線布設(shè)1條橫斷,在中心線上下游各100m布設(shè)一條橫斷;對于水量大、沖刷嚴(yán)重的河流,需保證每條管道中心線布設(shè)一條橫斷及上下游保護邊線各布設(shè)一條橫斷,橫斷兩側(cè)測至背水側(cè)堤腳外50m。

        為掌握河道變化情況,測量管線穿越河道處河流河底縱斷,布置在主河道中心線以及中心線兩側(cè)各50m,不足50m的,只測量河道中心線一條縱斷。每條河底縱斷測量范圍為管線穿越河道位置上下游各測500m。

        3 監(jiān)測分析方法及原理

        本次監(jiān)測分析分為兩個層次,第一層次是本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與原設(shè)計數(shù)據(jù)對比分析,第二層次是本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析[3]。

        3.1 本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與原設(shè)計數(shù)據(jù)對比分析

        本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與原設(shè)計數(shù)據(jù)或竣工圖數(shù)據(jù)比較,分析大伙房水庫輸水工程輸水管線建成至今,輸水管線上部的覆土厚度變化情況。本次分析采用的計算方法為:

        沖刷量A=原設(shè)計深泓點高程-現(xiàn)深泓點高程

        安全余量=現(xiàn)深泓點高程-設(shè)計允許沖刷后高程

        最小埋深=現(xiàn)深泓點高程-管頂設(shè)計高程

        沖刷量A反應(yīng)了自管線建成至今的沖刷情況,當(dāng)沖刷量A>0且數(shù)值較大的時候,表示管線上覆土沖刷嚴(yán)重,應(yīng)對管線進行重點監(jiān)測;當(dāng)沖刷量A<0,表示管線的覆土厚土增加,對管線保護有利。

        安全余量出現(xiàn)負(fù)值的時候就表示此處穿河管線沖刷情況出現(xiàn)預(yù)警信號,需要參考最小埋深的數(shù)據(jù)大小來決定是否需要加固處理或是重點監(jiān)測。河道橫斷面圖中增加了管頂高程和深泓點數(shù)據(jù),這兩條數(shù)據(jù)線間的距離就能直觀的顯示出輸水管線的最小埋深[4]。

        3.2 本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與原設(shè)計數(shù)據(jù)對比分析

        本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)對比,主要分析河流在2019年11月份到2020年11月份期間的沖刷情況、河道走勢變化和河道下切情況。本次分析采用的計算方法為:

        沖刷量B=原深泓點高程(2019年)-現(xiàn)深泓點高程(2020年)

        河道平均沖刷量=2019年河道平均深度-2020年河道平均深度

        沖刷量B反應(yīng)的是2019年11月到2020年11月期間的沖刷深度,當(dāng)沖刷量B>0,表示河底受到?jīng)_刷,應(yīng)根據(jù)沖刷量的大小,具體制定防護策略;當(dāng)沖刷量B<0,表示河底受到淤積,對管線保護有利。

        河道平均沖刷量反應(yīng)的是2019年11月到2020年11月期間,整段河道的整體變化趨勢。

        4 安全監(jiān)測分析

        以沙河為例,依據(jù)文章研究的算法,進行兩層次的具體分析。

        4.1 本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與原設(shè)計數(shù)據(jù)對比分析

        表1 沙河本次監(jiān)測與原設(shè)計對比分析表 m

        管線建成至今,管線穿越沙河處沖刷總量為0.43m,沖刷嚴(yán)重,對管線保護不利,依據(jù)每年洪水情況,加強監(jiān)測;安全余量1.12>0,表示滿足設(shè)計埋深要求;最小埋深2.03m,表示管線上方的覆土厚度2.03m,詳見表2。

        表2 沙河橫斷面對比分析表 m

        4.2 本次監(jiān)測數(shù)據(jù)與2019年監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析

        從河流橫斷面的角度分析,2019年11月到2020年11月期間,管線穿越沙河處河道沖刷0.26m,管線上游100m處河道沖刷0.32m,管線下游100m處河道沖刷0.65m,管線上下游100m范圍內(nèi)河道沖刷嚴(yán)重,對管線造成一定的影響,加強監(jiān)測頻率,詳見表4-2。

        從河流縱斷面角度分析,沙河在2019年11月到2020年11月期間,河道最大沖刷量0.88m,位于管線上游30m,距管線較近,對管線造成一定影響;河道最大淤積量0.22,位于管線上游826m;河道平均沖刷量0.33m,沙河整體沖刷嚴(yán)重。詳見表3。

        表3 沙河河道整體沖刷分析表 m

        5 小 結(jié)

        管線建成至今,管線穿越沙河處沖刷總量為0.43m,沖刷嚴(yán)重,管線穿越沙河處的安全余量1.12>0,且最小埋深2.03>0,表示管線覆土滿足設(shè)計要求。2019年11月到2020年11月期間,管線處沖刷量為0.26m,河道最大沖刷量0.88m,位于管線上游30m,距管線較近,對管線影響較大,河道整體沖刷量為0.33m,沙河整體沖刷嚴(yán)重,基于上述分析,管線穿越沙河處沖刷嚴(yán)重,對管線保護不利,但覆土厚度依然滿足設(shè)計要求,所以建議汛前汛后連續(xù)監(jiān)測,掌握河流沖刷規(guī)律。

        基于文章的分析方法,將大伙房水庫輸水工程輸水管線穿越的27條河流分為三大類,其中一類河流建議汛前汛后連續(xù)監(jiān)測,二類河流建議一年監(jiān)測一次,三類河流建議隔年監(jiān)測,對不滿足設(shè)計覆土厚度的河流,應(yīng)做防護處理。

        6 結(jié) 語

        輸水管線的安全性是保障管線有效運行的基礎(chǔ),在輸水管線安全監(jiān)測方法中提出了安全余量和最小埋深這兩個概念,通過數(shù)值比較分析,為管線保護提供了數(shù)據(jù)支持,為決策者制定保護方案提供了參考。在以后的監(jiān)測分析中,可以結(jié)合三維技術(shù),將管線三維可視化,更形象更直觀的為決策者提供幫助。

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