綜合防滲技術(shù)在新疆某干渠改造工程中的應(yīng)用

馮　斐

(塔里木河流域工程建設(shè)處，新疆 庫爾勒 841000)

綜合防滲技術(shù)在新疆某干渠改造工程中的應(yīng)用

馮斐

(塔里木河流域工程建設(shè)處，新疆 庫爾勒 841000)

摘要：大型灌區(qū)是保證新疆自治區(qū)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重要保障，而干渠是組成灌區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著使用年限的增長，目前很多灌區(qū)的干渠損壞及滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，不滿足使用要求，干渠改造工程也在大規(guī)模進(jìn)行。渠道的防滲性直接關(guān)系到水的利用率，本文以新疆某干渠改造為實例，介紹了綜合防滲技術(shù)在渠道改造工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：干渠改造；防滲技術(shù)；應(yīng)用

新疆自治區(qū)地處歐亞大陸腹地，氣候寒冷干燥，年降水量較少，因此“灌溉農(nóng)業(yè)”成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方式。從20世紀(jì)50年代開始，新疆地區(qū)的大型灌區(qū)建設(shè)快速發(fā)展，極大地提高了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钏健５S著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和水利設(shè)施年久失修，很多灌區(qū)的干渠滲漏現(xiàn)象嚴(yán)重，對當(dāng)?shù)卣滟F的水資源造成極大浪費(fèi)。所以加強(qiáng)干渠防滲改造已成為灌區(qū)改造中的重要內(nèi)容之一。

1工程概況

新疆某干渠全長13 km，修建時未采取任何防滲措施，至今為止仍然以土渠方式引水。經(jīng)多年運(yùn)行，干渠斷面變形嚴(yán)重，渠底不斷加寬，多處已無渠形。每年灌溉時四處漫溢，滲漏嚴(yán)重，渠系水利用系數(shù)極低，干渠原設(shè)計流量為2.0 m3/s，現(xiàn)狀實際引水能力為1.6 m3/s。該干渠控制下轄縣多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的灌溉任務(wù)，目前干渠水利用系數(shù)僅為0.83。原設(shè)計灌溉面積0.25萬hm2，現(xiàn)狀實際控制灌溉面積為0.12萬hm2。為了改變這種現(xiàn)狀，相關(guān)部門決定對該干渠進(jìn)行改造。

2渠道防滲的重要性

農(nóng)業(yè)灌溉用水占我國全部用水量的70%左右，而且農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計，如果我國灌溉渠道的水利用系數(shù)提高0.1，每年的節(jié)水量高達(dá)350億m3，幾乎相當(dāng)于10個北京市的年用水量。渠道防滲的重要性包含以下幾個方面：

(1) 節(jié)約渠道建設(shè)成本及運(yùn)行費(fèi)用。經(jīng)過試驗，在尺寸相同的情況下，采用防滲措施的渠道其流量高出普通渠道的20%。這就使防滲渠道的斷面可適當(dāng)減小，從而帶動一系列工程規(guī)模的減小。

(2) 有效防止土壤鹽堿化和沼澤化。灌溉用水的大量滲漏會造成很多低處耕地沼澤化和鹽堿化，減產(chǎn)量可達(dá)20%。更有甚者會造成地下水位的上升，很多地下酸性或堿性水滲透到土壤中，直接造成農(nóng)作物的衰敗和死亡[1]。

(3) 防止渠道的坍塌和斷流。長期的水浸泡會使渠道土基出現(xiàn)松軟、下陷等現(xiàn)象，這就會使渠道出現(xiàn)不均勻下降，剛性結(jié)構(gòu)的縫隙增多，不僅會加大滲漏量，造成惡性循環(huán)，而且土壤會順著縫隙進(jìn)入渠道，造成渠道堵塞斷流。

3綜合防滲技術(shù)在干渠改造工程中的應(yīng)用

目前，我國常用的渠道防滲形式包括土料防滲、水泥土防滲、漿砌石防滲、混凝土防滲及膜料防滲等[2]。這幾種防滲方式的優(yōu)缺點(diǎn)對比見表1。為了保證工程效果，本項目設(shè)計采用混凝土+塑膜的綜合防滲形式。

表1　渠道防滲形式優(yōu)缺點(diǎn)對比

3.1渠道防滲設(shè)計

(1)渠道斷面設(shè)計

渠道斷面形式對防滲性有著直接影響，目前最常見的斷面形式有“U”型、弧形底梯形、梯形、矩形等[3](見圖1)。按照經(jīng)驗來看，“U”型和弧形底梯形的防滲性能要好于梯形和矩形，但是因為其不利于機(jī)械化施工，施工速度慢且人工成本大，所以本項目采用梯形斷面形式。渠道設(shè)計流量為2.0 m3/s，根據(jù)式(1)確定渠道的斷面面積，進(jìn)而得出邊坡及底部參數(shù)。最終計算出渠道邊坡為1∶1.5，底部長度為1.2 m，深度為1.5 m，頂部寬度為3.0 m。

圖1　渠道斷面常見形式

(1)

式中：Q為渠道設(shè)計流量，2.0 m3/s；n為渠道糙率；R為水力半徑；i為渠道比降；A為斷面面積，m2。

(2)渠道防凍脹設(shè)計

渠道防凍脹性對其防滲性也有決定性影響，據(jù)統(tǒng)計：超過70%的渠道裂縫就是由熱脹冷縮引起的。新疆地區(qū)晝夜溫差很大，最大超過20 ℃，所以必須要采取相應(yīng)的防凍脹措施。在該干渠改造工程中，設(shè)計采用“換填法+鋪設(shè)苯板”的防凍脹方法，具體為將部分地段的沙土及雜土換填為砂礫石；在夯實的地基土表面鋪設(shè)一層5 cm厚的苯板[4]。

(3)渠道結(jié)構(gòu)設(shè)計

綜上所述，該干渠的具體結(jié)構(gòu)從下至上依次為：夯實土基、保溫苯板、聚氯乙烯(PVC)塑膜和混凝土澆筑層。在渠道高出地面的部分段采用填土夯實，并覆蓋上一層混凝土，其總體結(jié)構(gòu)詳見圖2。

圖2　新疆某干渠具體結(jié)構(gòu)示意圖

3.2混凝土+塑膜綜合防滲技術(shù)施工

(1)渠基清理

在舊渠道的基礎(chǔ)上進(jìn)行土方開挖，注意開挖深度和寬度應(yīng)略小于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，若開挖過頭，還要進(jìn)行回填處理，其強(qiáng)度會下降。開挖之后采用人工修坡和清底作業(yè)，基礎(chǔ)面不得有松雜土和亂石等，渠道高程誤差應(yīng)控制在2 cm內(nèi)，針對沙土和雜土進(jìn)行換填處理。最后對渠基進(jìn)行碾壓，應(yīng)保證渠槽平順、渠基平整[5]。

(2)鋪設(shè)保溫苯板

本項目鋪設(shè)的聚苯乙烯板的厚度設(shè)置為5 cm，鋪設(shè)時從下向上進(jìn)行。接縫處可采用防水膠帶粘接形式。要求苯板和渠基接觸緊密，不得出現(xiàn)空洞。鋪設(shè)時應(yīng)時刻小心，防止苯板的破壞，若破碎塊較大，應(yīng)用防水膠帶粘貼牢固，若破碎塊較小，則不再使用。

(3)鋪設(shè)防滲塑膜

為保證防滲效果，本項目采用全鋪式縱向鋪膜的形式。按照斷面尺寸和施工段長度進(jìn)行剪裁，每幅長度控制在50 m左右。對于接縫采用粘接法施工，粘結(jié)寬度一般為20 cm。鋪設(shè)之前在苯板上灑適量的水，以保證膜層的平整。

(4)混凝土澆筑

本項目所用的細(xì)石混凝土配比為水泥∶中砂∶石子∶水=1∶2.5∶4.8∶0.7(重量比)，澆筑厚度為8 cm。混凝土的伸縮縫設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)為縱縫間距5 m，橫縫間距4 m；伸縮縫寬度為2 cm，中間填充聚苯乙烯板后再用水泥砂漿填充平整。在澆筑完成3 d后對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，本項目采用鋪設(shè)草簾養(yǎng)護(hù)法[6]。

4結(jié)論

渠道防滲設(shè)計對保證灌區(qū)水資源的合理利用、降低農(nóng)民的用水成本具有很大的意義，本文論述的干渠通過應(yīng)用綜合防滲技術(shù)，其水資源利用系數(shù)達(dá)到0.92，每年節(jié)約水資源超過500萬m3，灌溉面積也達(dá)到了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。此干渠綜合防滲技術(shù)的應(yīng)用，具有一定的實用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]林良炎.塑膜技術(shù)措施在跨縣大型灌區(qū)干渠擴(kuò)建改造工程中的應(yīng)用[J].水利科技，2012(3)：30-34.

[2]紀(jì)國華.防滲技術(shù)措施在汀溪水庫總干渠改造工程中的應(yīng)用[J].廈門科技，2015(12)：35-37.

[3]姜緒安，佘冬立，俞雙恩.渠道防滲技術(shù)在灌區(qū)改造工程建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(4)：56-59.

[4]周來國.渠道防滲技術(shù)在灌區(qū)改造工程建設(shè)中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2014(7)：42-45.

[5]林良炎.塑膜防滲技術(shù)在干渠擴(kuò)建改造中的應(yīng)用[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2014(7)：38-40.

[6]魏生全.防滲技術(shù)在濕陷性黃土灌區(qū)改造工程中的應(yīng)用[J].水利電力機(jī)械，2007(12)：25-28.

作者簡介：馮斐(1981-)，男，工程師，主要從事水利工程項目管理工作。

中圖分類號：S277；TV543

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)06-0057-03