南水北调中线渠道工程关键技术研究 卢俊明

南水北调中线渠道工程关键技术研究卢俊明

摘要：南水北调中线工程是世界上最大的跨流域调水工程，是实现我国水资源

优化配置、促进社会经济可持续发展、保障和改善民生的重大战略性基础设施，

也是解决华北区域性缺水和实现京津冀一体化协同发展国家战略的基本保障。一

期工程输水总干渠总长1432.8km，跨705条河流，全线立交，年调水量95亿m3，最大流量420m3/s。其中，被称为“工程癌症”的膨胀土渠道长387km，单跨荷载

达国内外同期水平近4倍的超大型渡槽27座。渠道工程跨越四大流域，自然条

件复杂，技术难度大幅度超出我国现有工程经验和规范适用范围，尤以强降水区

深挖高填膨胀土渠道边坡稳定、超大型渡槽结构安全问题最为突出。这些难题能

否攻克，直接影响南水北调中线一期工程建设和我国水资源配置战略实现的成效。

关键词：南水北调；中线渠道；关键技术

引言

水资源优化配置是实现水资源合理开发利用的基础，是水资源可持续利用的

根本保证。由于南水北调工程水权对受水区各市来说，属于增量水权，要做好与

原有水资源的优化配置，采取各种工程与非工程措施，通过合理抑制需求、保障

有效供给、维护和改善生态环境等手段和措施，对多种可利用水源在区域间和用

水部门间进行的配置，就要明确水资源供给量和用水需求、配置目标、配置手段

三方面的问题。南水北调工程建成通水后，受水区各市水资源配置格局有新的变化，当务之急要处理好各种水资源的配置关系，必须要利用好经济、技术、管理

等水资源配置手段。

1藻水分离技术

藻水分离方法主要有化学分离和物理分离两种。化学分离方法首先把富藻水

抽吸集中到固定集藻池中，然后向集藻池中投放大量高分子絮凝剂，使集藻池内

的藻浆絮凝浓缩。化学分离方法藻水分离的效率高、规模大，但是需要建造集藻

池集中处理，不适用于跨度较大的南水北调中线干渠，并且化学分离需要投入大

量絮凝剂，存在一定环境污染风险。物理分离方法无需添加絮凝剂，并且处理规

模可根据实际需要灵活设计。沈银武等采用物理分离方法对滇池富藻水进行藻水

分离，首先将富藻水利用重力斜筛过滤，然后通过卧螺离心机对藻水混合物进行

藻水分离，分离后的藻浆经“烘干法”测定含水率达91%，但是当藻类较多时，离

心机筛网易被堵塞，需要频繁清洗筛孔或者更换筛网，影响工作效率。振动筛作

为一种振动机械，广泛应用于矿山、冶金、化工、筑路等行业。借鉴振动筛的工

作原理，对藻水混合物进行机械分离，藻水分离振动装置产生激振力带动筛箱振动，使物料在筛网上往复运动，为了避免筛网堵塞，将筛网倾斜一定角度，在激

振力和重力的作用下，将藻水分离，并沿着筛网倾斜方向将分离出来的藻浆运送

出去，从而达到藻水连续分离的目的。分离出来的水，直接流回干渠或浇灌干渠

两侧绿化带，分离出来的藻浆收集外运，或进一步处理作为有机肥料等。

2超大型预应力渡槽伸缩缝止水结构

渡槽接缝渗漏一直是困扰水工结构设计的顽疾，在南水北调中线渠道设计中

通过1∶1仿真模型试验和湍河渡槽、澧河渡槽等工程建设实践，研发了粘压式

渡槽止水结构和嵌槽式渡槽止水结构，解决常规渡槽止水易漏水的难题。粘压式

渡槽止水结构先采用粘的方式将止水带固定于不锈钢止水基座上形成粘合式止水，再采用螺栓和槽钢压板对止水带进行压紧增强止水效果，形成粘压结合式止水结构。该止水预埋螺栓孔位于止水基座上，现场施工时根据止水基座上的孔位对压

板和止水开孔，解决了传统止水螺栓预埋精度不易控制的问题，且精度高，紧固

力有保障；嵌槽式渡槽结构通过螺栓和压板将异形止水带上的圆管状凸起挤压嵌

入不锈钢嵌槽，阻断渗漏通道以止水，并通过“粘”的方式增强止水效果，止水弱

化了传统止水对混凝土基面平整度的高要求。该止水预埋螺栓孔位于不锈钢嵌槽上，现场根据该孔位对压板和止水带开孔，解决了传统止水结构螺栓预埋精度不

易控制的问题，且精度高，紧固力有保障。

3复合土工膜防渗施工技术

3.1铺设土工膜技术要点

防渗膜，望文生义就是能够起到防渗效果的塑料膜，工程丨常用的防渗膜首

要以高密度聚乙烯为出产质料，因而防渗膜又称HDPE防渗膜，防渗膜首要使用

亍一般的防渗工程丨，比方水产饲养防渗工程、蓄水池防渗工程、鱼塘虾池防渗

工程、雨水搜集池防渗工程等，防渗膜的厚度一般在0.2mm~1.0mm之间。渠道

土工膜在实际铺设作业的时候，需要为施工人员配置相应的软底鞋，避免他们穿

着硬底鞋迚行施工作业。在已经铺设土工膜的位置需要设置相应的标志，让与门

人员迚行看管，避免土工膜出现严重的破坏现象。在铺设完成土工膜以后，需要

在建设现场设置行走梯，利亍施工作业人员迚行行走。在实际建设现场禁止食用

烟火以及电焊作业。在具体铺设土工膜的时候，需要使用砂袋迚行压重作业，避

免大风对土工膜产生丌良破坏。在展开混凝土浇筑作业的时候，需要使用衬砌模

板的手段，结合建设现场的具体情冴展开，避免破坏土工膜，导致其並失防渗作用。不此同时，也可以使用剪刀把PVC管上方复合土工膜直接剪开，把逆止阀和PVC管之间迚行插接，把防水盘直接压在土工膜的上面，幵丏使用橡皮锤迚行敲击。这样防水盘、土工膜以及逆止阀之间的黏结程度十分牢固。在安装完成逆止

阀以后，需要在混凝土的周边位置迚行凿毛，将其存有的残渣气你管理掉，使用

高压风水枪迚行冲洗，维持其湿润程度。

3.2渠道土工膜连接

土工膜迚行连接的方法主要包含两种，分别是黏结以及焊接。在南水北调工

程顷目实际建设的时候，渠道土工膜焊接作业当经常使用热熔焊接方法，在施工

作业以前需要明确合适的焊接温度以及速度等。在焊接作业完成的两丧小时以内，焊接面丌可以遭受其他拉力，避免焊接面出现严重的破坏现象。在对土工膜接缝

迚行焊接作业以前，应该根据有关要求展开试验作业，明确具体的焊接温度以及

行走速度等。焊接痕迹的平整程度可以将行走速度以及温度等充分展现出来。如

若两者非常合适，保证焊接质量不有关技术要求相满足。如若焊接温度比较高，

非常容易出现严重的焊痕现象。如若焊接温度比较低，会造成焊痕展现出白色。

在实际焊接的时候，需要严格根据有关参数对土工膜接缝作业迚行全面合理的控制。

结语

截至2019年9月底，南水北调中线工程已不间断安全供水1700余天，从陶

岔渠首调水入渠水量已超过268亿m3，从根本上改变了受水区供水格局，成为

受水区的重要水源，直接受益人口超过1亿人。北京城区南水占到自来水供水量

的73%，密云水库蓄水量突破25亿m3，增强了北京市的水资源储备，提高了首

都供水保障程度。天津14个区居民全部喝上南水，南水北调已成为天津供水的“生命线”。南水北上后，北京、天津等受水区用南水北调水置换当地地下水水源，已压减地下水开采量逾8亿m3。北京市城市河湖水质明显改善，遏制了多年来

地下水水位下降趋势。根据2019年6月底的监测数据，北京市平原地区地下水