排水渠在管道地质灾害预防中的应用

郝克军 石磊 肖斌 张洋 郭发龙

国家管网集团西南管道天水输油气分公司

摘要：近年来随着油气管道的迅速发展，管道灾害的发育对油气管道的安全运营的影响也逐渐突出，怎么有效的预防管道灾害是灾害防治的重点。排水渠在油气管道工程建设中发挥着重要作用，随着材料和环保要求出现了不同的水渠形式。甘肃西南部某单位所辖管道采用修建排水渠，有效的减少了2021年汛期地质灾害发生的数量，取得了很好的经济、安全和社会效益，为油气管道灾害预防性防治提供了很好的思路。

关键词：排水渠 管道灾害 预防性防治

0 前言

随着我国油气管道建设的快速发展，越来越多的管道长距离穿行于山高谷深坡陡的山区，途经区域地质灾害频发，使现行管道滑坡管控方法面临极大挑战^[1]。排水渠是利用设在地面上的沟渠及相应设施，汇集和排除坡面的地表水^[2]。油气管道灾害预防中排水渠的应用是指对滑坡体、不稳定斜坡、伴行路、泥石流沟道等地灾水毁点附近的排水沟进行新建、扩建，清淤、修补，保障水路畅通，进而达到灾害预防的目的，保障油气管道的安全平稳运行。

1 排水渠类型

（1）土渠道

土渠发展由来已久，传统的土渠因地制宜而形成，紧密地连接着大自然与人类活动，在提高水体自净能力的同时增加了生态景观效果。土渠的投资成本较低，除了在自然条件下雨水冲刷逐渐形成外，土渠一般管道沿线顺山坡原有地形平整修建而成。油气管道灾害的防护等级逐渐提高，土渠作为最原始的排水工具，显然已经不能够完全满足灾害防治的需要。

（2）混凝土渠道

混凝土防渗渠道还具有较低的糙率，在工程运行过程中提高了水流的流速，加强水流的运输^[3]。常见的混凝土渠道有梯形渠道和U 型渠道。在油气管道灾害预防中，混凝土渠虽具有整体性能好、水力特性好及耐久性好等特点，但对防渗性要求较高，混凝土渠在风吹日晒或在外荷载等影响下，一段时间后就会开裂，这将大大降低混凝土渠道的输水效率，如何提高防渗等技术成了我国众多学者研究的重点^[4]。

（3）塑料渠道

由于灾害防治中排水渠的建成后， 传统的土渠或混凝土渠道修建质量低及疏于管理， 经常被破坏，渗漏严重，大大降低了排水的效率。塑料渠道在灾害防治中的运用有效降低了渗漏问题，良好的水力学条件、低成本、施工工艺简单等优点改进了混凝土渠道的缺点，而如何提高塑料渠道抗老化性能成为我国学者研究的重点。近年来，油气管道行业采用塑料板修建排水渠，开展了大量的研究和实践，取得了一定的经验。

（4）生态渠道

随着社会的进步，人与自然和谐相处的主题引来越来越多人的关注，尤其是对生态景观要求的地方，单一的排水模式虽然在很大程度上有效提高了排水效率，但对生态环境造成的破坏是不容乐观的。生态排水渠在常规混凝土衬砌的基础上，建立纵横的生态空间，并在排水渠上进行生态护面设计，保持植物与自然环境相互交流，为物种多样性及种群数量增加提供良好的条件^[5]。油气管道在强风化的花岗岩地区进行了尝试，取得了不错的效果。

2 排水渠应用

油气管道灾害预防中排水渠应用的主要思路是针对滑坡体、不稳定斜坡、伴行路、泥石流沟道等附近的排水沟进行新建、扩建，清淤、修补，保障水路畅通。具体如下：

（1）排水渠清淤。因滑坡、塌方、水毁等原因造成排水渠堵塞的，采用人工或机械对排水渠进行清淤、疏导。

（2）排水渠修复。可采用混凝土、U型槽、水泥涵管、波纹管、PE管、水泥毯、防雨布等材料，对管道周边可能影响管道安全运行的排水渠进行修补。

（3）新建截排水沟。

①滑坡体、不稳定斜坡。在滑坡体上方按其汇水面积及降雨情况，结合地形设置一道或几道截水沟，截水渠可呈“一字型”或“n字型”布设，使地表水全部汇入截水沟，引至路基边沟或涵洞排出。水沟跨过裂缝，可用搭叠形渡槽引过。

②管道伴行路、穿越道路段等其他部位。根据山体地形、汇水面、管道穿越位置等，在道路内侧修建排水渠。排水渠底部要夯实，汇水要引致自然泄洪沟或无影响地方散排，具体修建尺寸可参考滑坡体截排水沟修建。

新建截排水沟材质可考虑PE板、水泥毯、防雨布、混凝土等。

（4）新建盲沟。滑坡体内地下水丰富且层次较多时，可设支撑盲沟，用于排水和支撑。当滑坡体上方有地下水时，在垂直于地下水流的方向设截水盲沟，将地下水引向两侧排出。盲沟内填充碎石或卵石，周围用细纱或草皮作反滤层，以防盲沟淤塞。

（5）夯填裂缝+防雨覆盖，预防发生滑坡。对滑坡后缘及坡体上的裂缝，使用塑料布覆盖，防止雨水渗入坡体内造成滑坡进一步加剧。

（6）削方减载+坡脚反压，预防滑坡进一步发育。对管道上方坡体及时削方，减少滑坡体上的载荷。在滑坡剪出口或者坡体临空面填土或堆石以防止坡体进一步滑动。

3 实施效果

（1）管理效益有效提升

自排水渠广泛用于油气管道灾害预防以来，西南管道天水输油气分公司共有管道1428余公里，2021年开展“万米水渠计划”共修建9781米水渠。油气管道沿线迎来四轮强降雨天气，最大降雨量达150mm以上。雨后分公司及时开展雨后排查工作，发现各类水毁塌陷28处，同比去年年下降60%。有效遏制滑坡、泥石流等地质灾害的发生，保证管道安全运行。若长期坚持推广，可小投资解决管道沿线地灾问题，避免汛期应急抢险等被动局面的发生。

（2）经济效益稳步增长

通过实施油气管道灾害中排水渠的预防性管理，强化成本控制，以小投入、早预防为理念，可提前避免地质灾害的发生，大大降低地质灾害治理费用，预计每年可减少2000万元的成本支出。而且可以减少因滑坡、泥石流等灾害导致的管道变形、放空、停输等间接经济损失。

（3）安全效益有力保障

油气管道灾害预防中排水渠的应用不仅实现了降本增效，而且保障了管道的安全生产运营。减少了因滑坡、泥石流等灾害导致的停输、换管等原因产生的不利安全因素，为基层单位做好防洪防汛工作打下了坚实的基础，也为管道安全运行提供了有力保障。

4结论

通过排水渠在管道沿线灾害预防中得应用，根据不同的灾害特点，采用不用的排水渠形式，实行预防为主、避让与治理相结合的方针，按照以防为主、防治结合、全面规划、综合治理的原则进行，取得很好的管理、经济和安全效益。通过全面排查、精准治理、高效管控，能有效遏制地质灾害的发生，进一步提升了油气管道地质灾害管理水平。

参考文献

[1]台阶形式对阶梯溢洪道水力学特性的影响研究[J].贾洪涛.中国农村水利水电.2019(10)

[2]台阶式溢洪道水流能量特性的研究[J].文明宜,刘韩生,范灵芝,柳思源.长江科学院院报. 2016(07)

[3]第三排水沟石嘴山段农业面源污染及防控对策[J].李娇,田林锋,陈月霞,陈珂,胡桂荣.宁夏农林科技. 2019(11)

[4]生物砖排水沟在天然气管道工程植被恢复中的应用[J]. 李文峰,左圣云,殷春霞,黄成燕,孙发政.中国水土保持. 2010(03)

[5]黄土高塬沟壑区道路排水沟侵蚀产沙试验[J].朱宝才,黄鹏飞,王文龙,史倩华,白芸,李艳富,李垚林.草地学报.2015(05)