山區(qū)小型農田水利渠道防滲技術實踐與應用

彭宗祥 曾志飚

（保靖縣水利局 湘西自治州 416500）

保靖縣位于云貴高原武陵山脈中段，湘西自治州中部。全縣轄16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總人口29.243萬人，是一個以土家族、苗族為主的少數民族縣。全縣總面積1746.08km2，有耕地1.52萬hm2（22.73萬畝），其中稻田0.91萬hm2（13.63萬畝），旱地0.61萬hm2（9.093萬畝）。境內峰巒疊嶂，溝壑縱橫，喀斯特地形區(qū)和碳酸鹽地區(qū)分布廣泛，森林植被及土地涵養(yǎng)水份能力差，多年平均降雨量1347.5mm，多年平均蒸發(fā)量778mm，水資源年際變化大，時空分布不均，是一個水源性缺水、水質性缺水和工程性缺水并存的縣。

為解決農業(yè)干旱問題，全縣興建了一大批水利基礎設施工程。到目前為止全縣已建大小水利工程1554處，其中中型水庫1座，小（Ⅰ）型水庫7座，小（Ⅰ）型水庫39座，塘壩1468處（其中溪河壩940處），小水輪泵及機電提灌39處，蓄引提總水量已達4.3億m3，有效灌溉面積達0.57萬hm2（8.48萬畝），其中旱澇保收面積0.42萬hm2（6.25萬畝）。保靖縣絕大部分小型水利工程為20世紀50～60年代修建，水利工程老化年久失修，蓄水不足，輸水不暢，效益減退的現象嚴重，病險水庫日益增多。因此治理病險水庫加快灌區(qū)配套建設速度，提高渠道輸水標準，確保灌溉效益成為保靖縣水利建設的首要任務。

1 保靖縣渠道防滲發(fā)展概況

由于保靖縣大部分灌溉渠道地處石灰?guī)r，砂頁巖，白云巖地區(qū)土壤也主要由巖石風化而成，且土質結構疏松，保水性能差。加上一些填方渠道，半挖半填渠道，由于自然、地理環(huán)境之原因，造成施工質量差，使用壽命短，致使渠道滲漏損失較大。據調查，全縣防滲渠道有效系數僅0.4～05左右，特別是小型水利工程的渠道利用系數更低。

為了減少渠道損失，提高灌溉水的利用率，擴大灌溉效益，從20世紀70年代起，保靖縣在發(fā)動群眾大搞灌區(qū)配套的同時，因地制宜做了一些渠道防滲的工作。限于當時的歷史條件，由于水泥等材料缺乏，只能用石灰三合土砌塊石或，條石勾縫的方式進行防滲，但實踐證明，三合土防滲（黃泥、石灰、山砂）最多可使用兩年，后來發(fā)展用水泥磚砌塊灌孔防滲，盡管防滲效果好一些，但使用壽命不過3～5年，且造價也不低。從80年代中期開始，大面積推廣應用漿砌石基礎上混凝土防滲技術，實踐證明該技術很適應山區(qū)，雖造價相對高一些，但經久耐用，使用壽命長，防滲效果很好，目前已在全縣全面推廣。

2 渠道防滲技術的實踐應用

（1）山區(qū)渠道的基本特點。

山區(qū)地形、地質條件復雜，因而在山區(qū)修建水利工程要比平原、丘陵區(qū)困難得多。特別象保靖縣這樣的大山區(qū)，修建的水利樞紐工程基本上是在河流及溪溝的源頭，而灌區(qū)卻在遠離源頭數十公里外的中下游，這樣造成山區(qū)渠道多為盤山長渠，且沿途要在崇山峻嶺中穿行，要經過陡竣的懸崖和橫斷的溪流，這時必須增設隧洞、渡槽、倒虹吸管等附屬建筑物。因此山區(qū)渠道開挖量大，開鑿難度大，且無機械開挖的居多，超挖的情況多，附建物多，所以在造價上也相應比平原、丘陵區(qū)要高得多。

山區(qū)盤山渠道為減少開挖大部分采用半挖半填 （半砌），易出現集中漏水，所以必須有防滲漏措施。另外盤山長渠過處往往地形地質復雜，在運行中會產生滑坡塌陷等情況。由于渠線長，無功渠道長，畝平均投資大，國家每年的投資有限，地方財政投入、群眾自籌很難實現，灌區(qū)配套要有相當的資金作保證，建設高標準灌區(qū)渠道及附建物來達到經久耐用，一次性投資相對增加，從使用壽命看經濟帳是算得通的。

（2）防滲結構形式。

保靖縣渠道防滲多以矩形斷面為主，局部土渠地段也有梯形的，這兩種斷面形式主要是在原已成型渠道上進行的防滲。在最近幾年配套新開的渠道中也有采用微梯形斷面形狀的，側墻坡度在1∶0.2～1∶1.05之間，這種形式對山區(qū)來說是適用的，既未增加多的開挖量，也利于砌體及防滲體的穩(wěn)定，如卡棚水庫干渠、3#支渠和塘口灣水庫干渠都采用了這種形式。

（3）防滲材料的使用與選擇。

經過多年的實踐和比較，在保靖縣的渠道防滲工程中目前使用的防滲材料主要有混凝土、水泥砂漿、漿砌毛條石、漿砌塊石，同時也試驗了用XD-103防水柔氈防滲及土工膜防滲。

●混凝土防滲。混凝土防滲是保靖縣目前普遍采用的一種技術，這是經過多年的實踐經驗所選定的，它特別適用于山區(qū)渠道的特點，應用效果好。該技術分為現澆和預制兩種。

現澆的優(yōu)點是防滲效果好，防滲后一般可減少滲漏損失85%以上，經久耐而，使用壽命長。

現澆混凝土板防滲分為幾種形式，一種是巖渠或土渠開挖成型后直接澆淤混凝土板，這種形式在部分灌區(qū)配套中得到應用。這種形式最大的缺點混凝土平板裂縫問題出現滲漏不好處理。第二種是漿砌塊石澆筑混凝土板，這種形式在改造原渠道進行防滲時應用較多，且防滲效果極佳，經久耐用，但投資相對加大。第三種是漿砌河卵石后壩澆混凝土板，這種形式存在有些縣市的渠道，與第二種形式一樣，只是巖石材料上因地取材而己。第四種形式是干砌塊石后現灌混凝土板，這種形式在湘西州7縣市均廣泛采用，造價低，但使用壽命相對短些。

●水泥砂漿防滲。水泥砂漿防滲在保靖縣20世紀70年代末及80年代初應用較多。大部分是采用在漿砌塊石基礎上1∶2水泥抹面。這種防滲形式施工操作比較簡單，投資少，但缺點是水泥沙漿收縮率高，易產生干縮裂縫，防滲效果差，耐久性差，使用壽命相對要低，所以目前較少采用。

●漿砌塊石勾縫防滲。漿砌塊石勾縫防滲對于山區(qū)利用當地材料是適宜的，但用這種材料防滲時砌體不易密實，勾縫的耐久性差，易產生滲漏。已采用這種防滲形式的渠道，運行后仍滲漏嚴重，水的利用率達不到理想的效果，但在較少投資的情況也在繼續(xù)采用。

●漿砌規(guī)格石防滲。由于歷史條件限制，保靖縣有些水利工程，遠離公路，交通不便，缺乏砂石，運送砂石及水泥困難，為了提高渠道防滲性能，當地群眾利用山石材料，手工開鑿條石進行防滲，防滲性能相對漿砌石要好，但這種防滲材料費工，不便于大規(guī)模推廣，現在已基本不采用了。

（4）施工工藝的改進。

在山區(qū)渠道防滲中使用的混凝土骨料大部分由機械碎石而得，不像平丘區(qū)有細沙和卵石。為了提高工效在用碎石機碎料時應進行級配分篩，這樣所得骨料為粗細混合骨料，這種取料辦法在缺少河砂細骨料的地方灌區(qū)配套中得到應用，用混合料澆筑成的混凝土滿足設計要求。

由于保靖縣灌區(qū)大部分混凝土防滲渠為矩形斷面，側墻澆筑時必須立模澆筑。使用的模板材料主要有木模和鋼模兩種，較大斷面渠道施工鋼模當然要比木模要好，而多數小型水庫灌區(qū)渠道施工使用的是木模。

由于大部分工程地處邊遠山區(qū)，受歷史條件限制，通電困難，且渠道墻體施工厚度較薄，不利于機械振搗，所以渠道側墻混凝土澆筑振搗基本上是用人工插釬方法，并在模板外用錘子輕輕震搗的原始施工方法，隨著施工機械不斷改進，不再進行人工振搗。

（5）伸縮縫的設置問題。

對于混凝土防滲的渠道是否應沿程設置伸縮縫，目前仍在反復實踐中。一般對于過水流量在1m3/s以上的較大渠道基本上都設置了伸縮縫。如卡棚水庫總干渠設計流量為3.5m3/s，每隔（10～15）m設置一道伸縮縫，伸縮縫填料為瀝青杉木條，施工時與混凝土同澆在一起，實踐證明該方式使用壽命相對成問題，伸縮縫造成的滲漏危及渠道建筑物造成垮塌的現象越來越多。卡棚水庫灌區(qū)13.43km主干渠末，凡是瀝青杉板伸縮縫腐爛后形成滲漏通道危害因素增多。因為瀝青杉板為腐爛后形成滲漏通道，在建設資金可能的情況下建議用鋁板止水效果會更好，瀝青砂漿填充，雖然造價高了一些，但效果特別好，在卡棚水庫干渠舊渠改造中伸縮縫的設置已部分采用鋁板效果很好。

對于已成型多年的巖砌渠和在原基巖上開鑿的渠道，用混凝土防滲時一般未設伸縮縫，經運行未出現開裂現象，實踐證明象這樣的渠道可不設伸縮縫。

（6）防滲效果。

通過防滲后的渠道效果是非常明顯的，有資料顯示，首先是滲漏損失減少，水的利用率得到提高，一般要比防滲前減少損失50%～80%，特別是采用混凝土防滲的渠道效果更加明顯。另外防滲渠道的糙率降低，輸水能力得到提高。水的流速加快，提高了灌溉效果。據對塘口灣水庫總干渠調查，該渠全長1131km，未防滲前從渠道放水至渠末需11.16h才能到達，而且?guī)缀鯖]剩多少水，基本上沿途漏掉了，防滲后放水時間縮短到3.72h，渠道水的利用系數由原來的0.25上升到0.92。卡棚水庫主干渠全長13.43km，原放水時間需12h，防滲后只需（2～3）h，時間縮短4倍左右。

防滲渠道的另一效果是降低沿渠地下水位，改善沿渠旁群眾的生活及生產條件。像卡棚、塘口灣、龍?zhí)兜人畮烨溃罎B前經常發(fā)生外坡滑坡、垮塌，渠堤旁的一些村莊由于受滲漏水影響，村內房屋潮濕，冒水，甚至渠堤滑坡擠壓房屋。防滲后，地面干爽了，群眾新建了房屋，另外群眾的身心健康也得到保證。

3 結語

實踐證明渠道防滲是提高山區(qū)水利工程灌溉效益的有效途徑，投資少，見效快。通過多年的探索，保靖縣在應用渠道防滲技術方面逐步找到了適合山區(qū)渠道的混凝土防滲方式，在實踐的基礎上大面積予以推廣。