復(fù)合土工膜在渠道節(jié)水加固修復(fù)工程中的應(yīng)用

【摘要】為了有效治理灌區(qū)渠道滲漏問題，國內(nèi)外工程實踐中采用了土料防滲、砌石防滲等諸多防滲方案，其中復(fù)合土工膜防滲以及抗凍性能好、輕質(zhì)、性價比較高等優(yōu)點得到工程中的廣泛推廣應(yīng)用。結(jié)合某渠道具體工程實例，對復(fù)合土工膜在渠道防滲節(jié)水加固修復(fù)改造工程中的實踐應(yīng)用進行了詳細分析研究，供類似改造工程參考借鑒。

【關(guān)健詞】渠道；復(fù)合土工膜；防滲節(jié)水；改造

從國內(nèi)大量渠道防滲節(jié)水改造工程實踐應(yīng)用來看，渠道節(jié)水改造工程中主要采用土料防滲、砌石防滲、混凝土防滲、土工膜料防滲等多種防滲節(jié)水加固方案。但土料防滲其自身表現(xiàn)出強度偏低、抗凍性能差、斷面較大、土方開挖工程量較大等問題；砌石防滲雖可以克服土料防滲中的一些不足，具有抗沖、耐磨、抗凍等優(yōu)點，但其存在砌石工程量較大、糙率較大、機械化施工程度偏差等問題；混凝土防滲抗凍性能較差。而土工膜料防滲，尤其是復(fù)合土工膜料防滲，不僅具有良好的防滲性、延伸性，同時質(zhì)輕、性價比較高等諸多優(yōu)點，在渠道防滲節(jié)水改造工程中具有非常強大的推廣應(yīng)用價值。

1、 渠道運營現(xiàn)狀分析

目前，我國灌區(qū)渠道總長已達300萬km以上，但實際運營中90%以上渠道渠系水利用系數(shù)非常低，其中渠系水利用系數(shù)在0.40～0.49范圍內(nèi)的灌溉渠道就大約占全國渠道總長的79%，進而反應(yīng)了我國灌溉渠道在水資源輸送分配過程中，由于各種原因所帶來的水損量非常巨大，具有非常大的節(jié)水能力，因此，采取合適的渠道節(jié)水加固措施對渠道進行節(jié)水加固，提高渠道渠系水利用系數(shù)，確保有限水資源發(fā)揮其應(yīng)有的灌溉功能，就顯得非常有工程實踐應(yīng)用研究意義。

2、渠道的工程概況

某渠道建于上世紀80年代初期，1986年竣工運營，共建成干渠5條，總長90.52km，其中混凝土預(yù)制板渠道總長57.33km，占渠道總長的63.3%；支渠36條，長210.7km，其中混凝土預(yù)制板渠道總長101.9km，占48.36%，且混凝土預(yù)制板襯砌絕大部分采用塑料薄膜或瀝青玻璃絲進行鋪設(shè)，工程早期運營其節(jié)水防滲效果較為明顯。但隨著渠道運營時間的加長，加上日常缺泛有效的檢修維護管理制度，渠道干渠、支渠及相應(yīng)水工建筑物破損程度較為嚴重，其中干渠、支渠的破壞率分別為18.97%、22.95%，閘門損毀率高達69.86%，灌區(qū)中90%左右的機電設(shè)備存在絕緣老化非常嚴重、日久失修甚至丟失等問題，灌區(qū)水位、氣象等基礎(chǔ)資料監(jiān)測設(shè)備系統(tǒng)嚴重短缺。渠道老損破壞嚴重引起灌溉效率嚴重下降、灌溉面積也大大縮小，農(nóng)戶在灌溉期搶水、不服從管理亂開挖引水等現(xiàn)象較為嚴重是。因此，對渠道的進行防滲節(jié)水加固修復(fù)改造，提高灌區(qū)渠系水利用系數(shù)，確保農(nóng)戶灌溉的高效性，已成為灌區(qū)節(jié)水節(jié)能技術(shù)升級改造研究的重點內(nèi)容。

3 、渠道復(fù)合土工膜防滲節(jié)水加固修復(fù)總體方案

灌區(qū)渠道防滲節(jié)水加固修復(fù)的主要目的，在于通過合理的防滲加固修復(fù)工程，延長渠道的綜合使用壽命、降低渠系水資源分配全過程的滲漏量、解決渠道周圍水流態(tài)差、雜草叢生等諸多問題。根據(jù)該灌區(qū)灌溉面積大小合理計算確定渠道過流能力后，結(jié)合大量渠道節(jié)水加固修復(fù)工程實際應(yīng)用效果，設(shè)計出基于復(fù)合土工膜防滲材料的渠道防滲節(jié)水加固修復(fù)方案，其具體橫剖面如圖1所示：

從圖1可知，整個渠道改造方案分為防滲層（HDPE土工膜為主）、過渡層（復(fù)合土工布）、支持層。在拆除渠道中存在的裂縫、錯位嚴重的混凝土預(yù)制板后，進行削坡、夯實整平處理后，待滿足設(shè)計方案平整度和不剌破土工膜等性能要求的基礎(chǔ)上進行施工建設(shè)。

4、 節(jié)能改造修復(fù)效益分析

為了驗證復(fù)合土膜在灌區(qū)渠道防滲節(jié)水修復(fù)改造工程中的實際應(yīng)用效果，分別在該灌區(qū)渠道A1C干渠中前段和B2D支渠渠末分別按圖1所示的防滲節(jié)水節(jié)能修復(fù)加固改造方案進行實踐應(yīng)用試驗，分別敷設(shè)700、3000m的復(fù)合土工膜性能測試段進行防滲性能測試。從測試結(jié)果可知，渠道經(jīng)復(fù)合土工膜防滲改造后，其糙率系數(shù)n由改造前的0.021有效的降低到0.009；干渠、支渠流速由改造前的0.87m.s-1和1.03m.s-1分別升高到1.39m.s-1和1.67m.s-1；相應(yīng)渠道內(nèi)的水最大流量由改造前的2.9m3.s-1和3.25m3.s-1上升到5.2m3.s-1和5.8m3.s-1；水深也由改造前的1.2m下降到0.9m和0.85m，基本接近渠道明渠原設(shè)計水深要求，說明改造效果能夠滿足工程設(shè)計要求。從上述分析可知，采用復(fù)合土工膜對灌區(qū)水損過大渠道進行防滲節(jié)水修復(fù)改造后，原渠道的過流能力得到明顯改進，渠道中水量損失也得到明顯減少，測試段干渠和支渠每km流量損失率由改造前的0.76%、1.15%有效的降低到0.046%和0.049%，防滲節(jié)水效果非常明顯；渠道在敷設(shè)防滲復(fù)合土工膜后，渠道干渠和支渠流速分別比改造前流速增大約30%和45%，這在很大程度上大大提高了渠道過水挾沙能力，確保渠道具有較好的過水能力，渠道泥沙淤積量由改造前的0.21m～0.38m有效的降低到0.06m～0.12m。采用復(fù)合土工膜后，不僅渠道過水能力得到有效提高，水損量大大減少，渠道運營經(jīng)濟效益得到進一步提高；同時，渠道節(jié)水改造后，泥沙淤積得到有效控制，供水量得到有效保證，用戶用水更加科學(xué)文明，農(nóng)作物生長環(huán)境得到進一步改善，作物產(chǎn)量大大提高，農(nóng)民增收效益非常明顯。

5 、結(jié)束語

從大量工程實踐應(yīng)用效果表明：復(fù)合土工膜防滲材料在我國渠道防滲工作中應(yīng)用效果非常明顯，取得非常良好的防滲節(jié)水加固修復(fù)應(yīng)用經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。復(fù)合土工膜在本渠道節(jié)水防滲加固工程中的成功應(yīng)用，其防滲加固修復(fù)和節(jié)水效果十分明顯。且在灌溉周期也在改造前的基礎(chǔ)上有效壓縮3d，最大程度上降低了灌區(qū)灌溉成本，基本獲得渠道改造預(yù)期的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。另外，本工程的優(yōu)質(zhì)完工，也在很大程度驗證了復(fù)合土工膜防滲性能在渠道節(jié)水改造工程中的強大效益，其施工工藝簡便合理、工程造價低，值得在類似工程中廣泛推廣和實踐應(yīng)用。

參考文獻：

[1]趙霜君.復(fù)合土工膜在灌區(qū)渠道防滲中的應(yīng)用及效果[J].陜西水利，2009（Z2）：172-173

[2]石金堂.渠道防滲工程設(shè)計及凍害防治問題研究[D].武漢，武漢大學(xué)，2004.

作者簡介：羅海兵（1975-），男，漢族，湖南常德人，本科，就職于湖南省水利電力工程建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，研究方向：工程監(jiān)理。