灌區渠道防滲設計施工要點探討

劉　明　裴文杰

（江西省潦河工程管理局　宜春市　330700）

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灌區渠道防滲設計施工要點探討

劉明裴文杰

（江西省潦河工程管理局宜春市330700）

【摘要】文章結合灌區防滲渠道建設的實例，分析探討了灌區渠道防滲設計施工建設要點。并通過介紹塑料薄膜在渠道防滲設計施工中的具體設計施工過程，詳細探討渠道防滲設計施工中需要注意并遵循的重要原則。

【關鍵詞】灌區渠道防滲設計施工

改革開放以來我國經濟迅速發展，工業化程度不斷擴大，但中國依然是一個農業大國，并且是全球第一產糧大國，農業生產需要大量的淡水資源進行灌溉，而全世界的淡水資源危機卻在不斷加劇，為了提高淡水的利用率，響應國家建立資源節約型社會的號召，在灌區大力推行渠道防滲漏技術變得更加迫切。渠道防滲技術可以大大減輕灌區用水的浪費，對灌區土壤的沼澤化和鹽堿化具有重要的防治作用。相關數據顯示，在使用渠道防滲技術后，渠道滲漏損失可以減少80%左右，渠道占地面積減少4%左右，灌溉用水量每年可節約345億m3左右。所以在灌區采用渠道防滲技術具有十分重要的經濟及環境效益。

1　工程實例

本工程實例為某灌區工程，包括：1條總干渠，全長11.97km；5條分干渠，總長約45.85km；25條支渠，總長約14.52km；6條排水支渠，總長55.22km；452座不同種類的水利建筑物。共灌溉5個鄉鎮、42個自然村村，約12 005 hm2良田，總受益農業人口達到12萬人左右。

2　渠道防滲設計施工要點

2.1基本資料的收集

2.1.1水文氣象、地形、地質等資料的收集

（1）收集與水源相關的水質、冰情以及施工地點的降水量、蒸發量、氣溫范圍、每年的凍融時間、凍土深度等水文氣象資料。

（2）收集渠道沿線的地質資料，了解沿線巖土分類、土壤的含水量、孔隙率、滲透系數等資料。

（3）收集灌區及渠道的地形圖、渠道縱向及橫向的斷面圖。

2.1.2施工條件和施工材料資料的收集

（1）收集機械設備、技術人員、電力、交通、工期、通訊條件、施工條件等資料。

（2）收集待建渠道附近的生產施工所需的材料廠家及其生產原材料的產量、質量、單價等資料。

2.2需考慮的因素與遵循的原則

2.2.1渠道防滲設計施工應考慮的影響因素

（1）氣候因素。氣候因素決定著渠道防滲施工中所用防滲材料使用期限和渠道防凍脹程度。

（2）地形因素。地形因素是決定渠道防滲設計工程施工造價的其中一個重要因素。

（3）基土因素。渠道防滲設計施工過程中采用的防滲手段主要受基土的防滲性因素影響。

（4）地下水位因素。當渠道底端水位低于地下水位時，需在渠道施工建設過程中鋪設排水設施。

（5）灌溉系統形式因素。為減少渠道的占地面積，在人口密度較大的地區，應建設剛性材料防漏的暗渠。

（6）防滲材料。渠道在使用不同防滲材料情況下的滲漏量如表1所示。其中塑料薄膜在渠道防滲技術中的應用將在第四部分詳細介紹。

表1　不同渠道防滲材料的滲水量　L/m2·h

（7）施工設備及人員因素。在勞動力過多且工資水平較低的地區，應充分利用勞動力的優勢，在勞動力工資水平較高的地區，應充分發揮機械設備的優勢，以達到保證施工質量、節約成本的目的。

（8）工程造價因素。渠道的防滲設計施工應遵循經濟型、實現效益的最大化。在工程資金允許的情況下，根據實際情況選取最佳的防滲設計建設方案。

2.2.2渠道防滲設計施工遵循的原則

（1）設計施工前首先收集渠道建設的基本資料，參考并借鑒已建渠道的經驗教訓。

（2）設計建設時，要因地制宜利用現有資源進行規劃建設。

（3）結合待修建渠道當地的自然條件、經濟條件、生態環境等因素，建設管理方便、經久耐用、技術先進的灌溉渠道。

2.3灌區渠道防滲設計

2.3.1防滲渠道斷面形式

部分防滲渠道斷面的優缺點及形狀見表2及圖1。明渠通常選用梯形、矩形、復合形和U形等防滲渠道斷面形狀；暗渠通常選用城門洞形、箱形、圓形等防滲渠道斷面形狀。

表2　部分防滲渠道斷面的優缺點

圖1　部分防滲渠道斷面的形狀

2.3.2渠道防滲設計的施工的規定

渠道防滲規劃設計建設應當以保證灌區的水土平衡、可持續發展為出發點，將提高水資源的利用系數作為目標，結合實踐經驗，選擇合理的渠道防滲設計施工方案。

2.3.3渠道滲漏的水量

防滲渠道的滲漏損失流量Q可按（1）式進行估計計算。

式中K——渠道防滲面的滲漏的水量［m3/（m2·d）］；

X——渠道在設計流量下的平均濕周（m）；

L——渠道長度（km）。

使用剛性材料作為渠道防滲結構，則應當在防滲結構上設置一定尺寸的伸縮縫。表3為可選用的不同形式的伸縮縫間距，常見的伸縮縫形狀如圖2所示。

3　灌區塑膜渠道防滲的設計施工

3.1塑料薄膜的優點

塑料薄膜是運用在渠道防滲中的新型防滲材料，具有以下優點：

表3　防滲渠道的伸縮縫間距　m

圖2　剛性材料防滲層伸縮縫形狀

（1）工程建設費用低。具有相同防滲效果的渠道，塑料薄膜的價格僅為硅防滲渠道價格的1/3左右。

（2）防滲效果好。眾所周知，相較于其他材料塑料薄膜具有較強的防水性。

（3）使用壽命長。塑料薄膜良好的物理特性決定了其較長的使用壽命。研究表明，厚度為0.2mm的塑料薄膜在清水中的工作年限為45年左右，在污水中的工作年限為35年左右。

（4）施工技術簡單。鋪設薄膜不需要復雜的施工機械，施工技術含量低，易于掌握，且施工周期短。

（5）環境適應性強。塑料薄膜對各種不同的自然環境如凍脹、沉陷等具有較強的適應性。

3.2塑料薄膜防滲渠道的設計

（1）斷面設計。邊坡系數m設計如表4所示。

表4　邊坡系數表

（2）水流速度的確定。由于塑料防滲層的整體性較差，所以其流速一般為土壤不沖流速的90%～95%。

（3）基層斷面形式的確定。塑料薄膜防滲渠道的基槽斷面一般都采用梯形斷面的形狀。

（4）防滲塑料薄膜的選擇。市場上的薄膜有許多不同的品種、尺寸、顏色、厚度等，要根據渠道的實際情況尋找合適的塑料薄膜。

（5）保護層的設計。為了提高防滲渠道的使用期限，并且在使用過程中更加穩定，需要設計建造保護層，此外保護層還可以提高薄膜的使用年限。

3.3塑料薄膜防滲渠道的施工

（1）渠道基槽的開挖。為保證施工的質量在基槽開挖前首先做好排水工作。先挖成簡易的梯形斷面，再改造成設計斷面，同時要保證基槽表面的平整。

（2）塑料薄膜的加工與鋪設。將市場上供應的薄膜按設計渠道的斷面尺寸進行加工，長度控制在35m左右，幅與幅之間的搭接長度為15m左右，焊縫尺寸約6 cm左右，粘接寬度為10 cm左右。

（3）保護層的施工。渠道寬度不到3m時，第一層鋪土的厚度應當不小于30 cm。對于寬度較大的渠道，要在兩側的保護層上分別進行分層填土碾壓，填土厚度一般在2.7m左右，碾壓土層高度要與塑料薄膜頂端平齊。

3.4塑料薄膜防滲渠道的管理

塑膜防滲渠道施工建設完成后，應當進行管理及維修，主要從以下三個方面進行：

（1）第一次注水行水前，應當先用小水流浸濕渠道，使渠道完成自然的沉降，停止行水時也要采用同樣的方法使水位緩慢下降。

（2）為防止水流對渠道的沖刷，在滿足灌溉水量的情況下，盡量使用小水流行水。為防止渠道凍害的發生，冬季不使用渠道的情況時，要放凈渠道內的積水。

（3）渠道使用期間應定期檢查維修，以免發生較大程度的滲漏事故，保證渠道的正常工作。

參考文獻

［1］李德成.灌溉渠道滲漏損失的實測方法分析［J］.黑龍江水利科技，2012，（03）：152-153.

［2］霍海霞.我國渠道防滲工程技術概況及發展趨勢［J］.延安職業技術學院學報，2011，（01）：107-109.

［3］祁輝.淺談渠道防滲類型最優方案的選定［J］.地下水，2011，（01）：172-173.

作者簡介：劉明（1987-），男，江西樟樹人，大學本科，工程師，從事水利工程施工及管理工作；裴文杰（1987-），男，江西吉水人，大學本科，工程師，從事水利工程施工及管理工作。

收稿日期：（2016-03-21）