管道工程在设计中的应用

管道工程在设计中的应用是怎样的？在实际中是如何应用的？请看鲁班乐标编辑的文章。

1径流调控理论的应用

该工程的水土保持径流调控分为调流、蓄流和用流，即通过实施水土保持措施，将坡面径流分散与聚集，不再顺坡而下形成股流而造成水土流失。

1．1调流设计

调流中的重要一环是分散坡面径流，主要是通过改变微小地形，降低坡度和坡长，最大限度地减少坡面径流，防止水土流失发生。该工程分散径流的主要水土保持措施包括工程措施、植物措施以及临时措施。

1．1．1工程措施

水土保持工程措施是通过改变微小地形，使降雨入渗增加，延缓地表径流产生，最大限度减少水土流失的发生。(1)挡墙工程。在爬坡段每隔10m布设2～5m高挡墙，墙后土地坡度由15°以上降低到5°以下，通过缩短坡长，降低坡度，使降雨入渗增加，大大延缓地表径流产生，从而防止水土流失的发生。(2)护坡工程。管道爬坡形成的坡度一般大于75°，需采取护坡措施，防止降雨在边坡产生径流。护坡一般分为植物护坡、工程护坡和综合护坡3种类型。植物护坡主要用于坡度较小的管道敷设及施工道路，工程护坡主要用于坡度较大的管道敷设和施工道路，综合护坡主要用于黄土阶地区及山地区的管道敷设和施工道路［4］。

(3)土地整治工程。该工程主要是对梯坪地和坡耕地进行改造，一般沿管线呈台阶状或平行于等高线布设。石坎梯地，田面宽10～15m，田坎高1～2．5m，田坎后侧布设坡面排水系统。土坎梯地，主要布设在丘陵区土层较厚的区域，田面宽10～15m，田坎高1～2m，田面夯实、平整后恢复耕地。田坎采取种草或灌木护坡。通过土地整治，平整管道所涉坡耕地，坡改梯后田面坡度基本在5°以下，坡长变短，梯田地表径流大大减少，从而减少水土流失。

1．1．2植物措施

该工程采取的主要植物措施是:园地42．38hm2，林地262．79hm2，荒草地93．96hm2。按照适地适树的原则，选择对当地环境适应性强、根系发达，并具有良好水土保持功能的乡土草种，采取水平沟整地、鱼鳞坑整地、块状整地和树盘整地等方式。管线施工时，土壤结构和地表植被遭到破坏，土壤抗侵蚀能力减弱，通过植物措施的实施，可避免10～20a一遇3～6h最大雨量的设计暴雨直接击打地面，从而延缓地表径流，最大限度防止水土流失发生。(1)树(草)种选择。黄土阶地区和伏牛山山前丘陵台地区属暖温带落叶阔叶林地带性类型，桐柏、大别山山地丘陵区属亚热带落叶阔叶林地带类型。根据在不同自然条件和气候环境下选用不同树种的原则，主要树种选择油松、刺槐、速生杨、侧柏、柳树、马尾松、臭椿、酸枣、箭竹等，主要草种选择黑麦草、三叶草、狗尾草、早熟禾等。

(2)工程整地设计。整地工程防御标准按10～20a一遇3～6h最大雨量设计。根据不同降雨情况，分别采用不同的暴雨频率和当地最易产生严重水土流失的短历时、高强度暴雨。(3)调流方式。①水平沟整地。将坡面径流拦蓄在沟内，就地入渗。上下两沟间的坡面距离为4m，沟底宽1m，沟深0．5m，埂宽0．5m，内坡比为1∶0．3，要求沿等高线开挖，沟底横向具有3°～5°的反坡。水平沟采取半挖半填型式，筑埂填方部分应将地面清理后均匀铺土，每层厚度约20cm，夯实。②鱼鳞坑整地。鱼鳞坑采取半挖半填型式，断面呈半圆形，长径(横)0．8～1．5m，短径0．4～0．8m，坑深0．3～0．6m，边埂宽0．1～0．2m，内坡比1∶0．5，外坡比为自然溜坡，坑的行距和穴距为1．3m×1．5m。各坑在坡面上沿等高线布设，上下两行坑口呈“品”字形错开排列。③块状整地。断面尺寸采用正方形，长、宽均为0．4m，深0．4m，乔木株行距2m×2m，灌木株行距0．5m×0．5m。

在施工时地埂要踩实平整，开挖土方摊平到边埂四周，以便降水在坑内聚集。④树盘整地。在爬坡和横坡的坡地上种树，需要对每棵树采取树盘固根，即在每棵树根部做一个半径1m的半圆形树盘，结构以浆砌空心砖、干砌块石或竹编弧形栅栏3种类型为主。树盘高0．5～0．8m，盘顶高度以高于树根30cm为宜。同时按每级高差3～5m分层沿等高线布设等高埂，用于分流等高埂拦截的水流。管道工程横坡和爬坡水土保持措施断面设计详见图1和图2。

1．1．3临时措施

在管道爬坡和横坡敷设之前，管道作业带两侧应修建临时排水沟，分层开挖管沟，地表耕作土层挖出后集中堆放，采取临时苫盖、临时拦挡和临时排水措施保存地表熟土。雨季施工应采用防雨布覆盖挖方土和耕作土层。为防止暴雨直接击打开挖回填裸露面，每隔10m设一挡高30cm的土坎，将地表径流分散到周边未开挖地面，防止暴雨直接冲蚀表土和生土。施工结束后，耕作土层应均匀地铺在地表，以恢复耕地，此外，管沟面覆土层应临时种草，增加地表覆盖。

1．2排导工程设计

该工程设计了总长94444m的排(截)水沟，通过坡面排导工程，与自然沟道顺接，疏导坡面径流，防止对坡面冲刷造成严重水土流失而危害管道安全。截水沟是在坡面沿等高线开一条深30cm，宽20cm的小沟，沟底略带坡降，将坡面径流引至排水沟。排水沟沿坡顶至坡脚布设，与截水沟垂直，并相互连通，设计标准为10a一遇24h最大降雨量。采用梯形断面，纵坡比降根据实际地形确定。截(排)水沟浆砌石衬砌厚0．25～0．35m，底宽0．4～0．5m，边坡比1∶0．5～1∶1．5，高0．4～0．8m;山坡截水沟在坡面上直接开挖形成，底宽0．25～0．40m，高0．3～0．4m，边坡比1∶0．5～1∶1．0，衬砌厚度0．3m。在排水沟的陡坡处(坡度大于25°，高差＞2m)应修建跌水设施。排水沟浆砌石厚0．35m、宽0．5m，消力池尺寸2m×0．8m×0．5m，衬砌厚度0．3m。

1．3坡面径流蓄积设计

蓄积坡面径流，是通过截(排)水沟和硬化的路面等，将调控的坡面径流导入蓄贮设施，储存备用。该工程在干旱少雨的黄土高原阶地平原修建了蓄水池36个，在输气站场、管道作业带和穿越工程布设了沉沙池79个。蓄水池和沉沙池均蓄贮部分坡面径流，作灌溉之用。(1)蓄水池。蓄水池为矩形，总体尺寸为4m×4m×2m，底板厚0．3m，侧墙厚0．5m。施工材料为M7．5浆砌块石，要求块石尺寸不小于30cm，块石间缝宽不大于2．5cm。在黄土阶地区，全年需灌水180d，其中第一时段为4～8月，第二时段为10月下旬，每处蓄水池进水流量为0．2m3/s左右，调节使用时，可供受水区域12h供水。(2)沉沙池。布设在排洪沟下部，池深0．7～1．2m，宽度为沟宽度1．5倍，为0．6～2．55m，长度为池宽的1．5倍，为0．9～3．8m。沉沙池进水口与出水口应错开，进水口高程应低于进水口0．1m。沉沙池主要目的是沉沙，兼清浊水分离之用，可部分缓解干旱。

2结语

应用径流调控理论进行管道工程水土保持措施设计，使管道爬坡和横坡的坡面径流变成可利用的水资源，提高水的利用率。通过调流、蓄流和用流等径流调控措施设计，分散、排导、蓄积坡面径流，将管道施工过程中的水土流失减少到最低限度，做到了开发与保护并重。

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