節水改造工程中渠道防滲技術的應用

喬冠鋒

（喀什地區水利水電勘測設計院）

0 引言

中國部分灌溉排水設施與相應輔助設備在長時間使用過程中，受到設施自然老化因素與氣候等外界因素的共同影響，存在灌溉水滲漏問題，渠坡穩定性與灌溉水的實際利用率持續降低。這不但無法充分發揮出灌溉排水設施的實際應用價值，還造成了水資源的大量浪費。針對這一問題，中國逐漸提高對灌區節水改造工程的建設力度，并將渠道防滲施工技術作為整體工程的核心關鍵，以實現減少水量損失、保證農業生產的改造目的。

1 灌區節水改造工程中渠道防滲技術的具體改造方案

1.1 渠道穩定性的提升改造

在當前中國多數灌溉排水工程中，渠道基墊材料普遍為具有高度陷濕性的黃土所構成，因此在長時間排水使用過程中，整體結構較為穩定，并基本度過渠道的沉陷變形周期。因此可以將原有渠道作為穩定基礎，并對不同區域階段渠道的結構穩定性、實際使用情況、具體類別、整體均勻性等信息進行采集、綜合分析，在此基礎上制定合理的渠道改造方案。這一改造方案與修建新渠道的改造方案相比，具有灌區節水改造工程造價成本低、施工效率快、對周邊環境影響系數低（不會對周邊環境中的農田進行征遷）等應用優勢。

1.2 渠道結構改造方案

當前中國部分灌溉排水工程中所選用渠道結構的合理性有所不足，在秋冬季節室外低溫環境下，時常出現渠道內所流通灌溉水凍結膨脹的問題，不但無法做到對渠道周邊區域農田的持續灌溉，還可能造成渠道結構穩定性的降低、引發結構裂縫等問題的出現。因此，要在灌區節水改造工程中優先選擇應用梯弧形渠道結構，保障渠道內灌溉水的高速、穩定流通。而在秋冬季節中的室外低溫環境下，渠道內的灌溉水由于流速較高、流速分布均勻，很難出現灌溉水凍結、脹裂的問題。此外在應用U形渠時，借助于原有渠道以陷濕性黃土材料所構成的地基，實現了對渠道不均勻變形施工問題的有效規避，從而最大程度降低渠道灌溉水滲漏問題的出現、降低水滲漏損失系數。

2 灌區節水改造工程中渠道防滲的具體措施

2.1 對梯弧形渠的改造措施

從渠道結構改造角度來看，需要在原有渠道的周圍邊坡區域中襯砌適量的六邊形預制板，在渠道弧底區域中襯砌反拱預制板，對渠道原有地基開展土體夯實作業，隨后在渠道中鋪設全斷面防滲漏膜，并在膜上鋪設水泥砂墊層、堆砌預制板護面，避免在后續渠道排水使用過程中出現嚴重的灌溉水滲漏問題，以及對渠道含水量進行控制、降低。具體來講，鋪設水泥砂墊層的主要目的在于為防滲漏膜提供保護、在渠道中構建體系化的防滲漏機制，而襯砌適量六邊形預制板的改造目的在于對渠道整體結構適應能力的優化提升。

而在渠道底部區域改造方向中，則需要優先使用反拱形結構的預制板，從而實現在秋冬季節中的室外低溫環境下，有效降低渠道結構開裂、灌溉水凍脹等問題的出現概率，以及從側面提高對水資源的實際利用率。

在渠道改造環節中，也需要注重根據不同灌區節水改造工程的實際施工情況選擇正確的渠道邊坡系數、半徑大小、防滲漏膜的材質與厚度、水泥砂墊層的鋪設厚度、所襯砌不同預制板的材質厚度。以某工程為例，所選擇防滲漏膜的厚度為0.02 cm、防滲漏膜材質為PE 膜、所鋪設水泥砂墊層的厚度為2 cm、渠道底部區域中所襯砌的反拱預制板厚度為8 cm。

2.2 對預制U形渠的改造措施

在當前多數老舊灌溉排水工程中，所修建斗農渠中普遍沒有采取有效的防滲漏措施，導致灌溉水在流通排水過程中出現較高程度的滲漏損失。此外在斗農渠長時間使用過程中，受外界因素的影響干擾，渠內普遍分布大量的雜草、污染物等各類雜物，這也對渠道的實際過水性能造成嚴重影響，進一步加大了灌溉水的滲漏損失程度。針對這一問題，需要采取有效的渠道防滲改造措施，即預制U 形渠，在原有斗農渠基礎上襯砌U形槽混凝土斷面結構，從而實現對渠道過水性能、防滲性能、受力性能的全面提升。相較而言，經過預制U形渠改造后的斗農渠，可以在秋冬季節中的室外低溫環境下做到對外部凍脹力的有效抵抗，并在室外氣溫回暖、解凍后使得U形渠恢復至原有施工位置。相比而言，這一渠道改造措施具有工程量低、工序流程簡略、改造效果明顯等應用優勢。而在預制U形渠改造施工準備階段中，要結合實際施工情況，選擇正確的渠道開口角度、槽深度、預制件長厚度以及圓弧半徑大小。

3 灌區節水改造工程渠道防滲技術的具體要求與應用要點

3.1 在渠基改建環節中的具體技術要求

本質來講，在灌區節水改造工程中，渠道防滲漏改造結構屬于薄層結構，防滲結構的強度系數較低，需要基于渠道地基結構穩定、堅實的基礎上開展渠道防滲漏施工作業。渠基改造的具體工序流程與技術要求為：對渠基四周區域中所分布雜草、廢棄物等各類雜物進行清理，保障渠基施工范圍內的場地潔凈性。隨后組織開展場地平整作業，借助相關施工機械設備對渠道原有地基進行夯實作業，并開展渠道的原土翻夯作業。隨后開展渠基干密度與豎直深度的測量作業、并分析渠道破壞程度，確保各項實際施工質量符合設計要求。

3.2 渠道砌體質量的具體技術要求

在中國部分灌區節水改造工程中，改建渠道所分布區域在秋冬季節中的室外氣候溫度較低，渠道的破壞程度相對較高。如若沒有對這一問題進行充分重視、并選擇適當質量、規格材質的渠道砌體，那么在室外溫度回暖升高、渠道解凍后會有較高可能性出現渠道砌體嚴重破損、大量灌溉水滲漏等問題。簡而言之，則是部分渠道防滲漏改建過程中沒有使用適當砌體，導致砌體的實際使用壽命大幅縮減、并無法起到預期的渠道防滲漏改建目的。因此需要結合實際施工情況，選擇配置適當強度級別、抗凍與抗滲標號的混凝土砌體材料。

3.3 渠道改建中砌縫以及伸縮縫的具體技術要求

在部分灌區節水改造工程中，灌溉水內含有大量的泥沙，有一定可能在渠道長時間使用過程中出現襯砌接縫區域出現開裂施工問題，并以此為誘因，引發渠道襯砌板后到嚴重破壞、出現集中滲漏問題，也有可能引發渠道襯砌板出現塌陷引起滑坡事故。此外在秋冬季節，隨著室外氣溫的不斷降低，渠基中所搭建的防滲層也會出現一定程度的變形。所以，要適當提高對渠道襯砌板接縫處施工質量的標準及要求，設置適當寬度的矩形接縫，避免在渠道長時間使用過程中受到灌溉水中泥沙的影響而出現襯砌板損壞問題。此外需要在渠道中按一定的間隔距離來布置伸縮縫，并優先在渠道內使用橫縫作業模式，結合實際情況配置變形能力較強的接縫材料。

3.4 復合土工模鋪設作業的具體技術要求

在施工準備階段中，需要提前對膜下的渠道里面開展平整處理作業，直至場地平整程度符合施工要求為止。隨后優先使用拼接作業形式抑或是熱元件形式將其進行拼裝焊接，并遵循自下而上的施工順序原則組織開展復合土工膜的鋪設作業。此外，在土工膜鋪設作業環節中，需要將渠道保護層填筑作業速度以及土工膜鋪設作業速度二者控制在合理配合標準以內；在保護層填筑作業開展中，確保作業面上不會分布無關的施工材料與機械設備，避免各項施工問題的出現；所使用砂石材料中不能含有結構過于堅硬的物質。

3.5 混凝土澆筑作業的具體技術要求

優先選擇具有較強抗酸性能的水泥材料；配置質地堅硬、細度模數在合理范圍內的砂石材料；優先選擇碎石作為粗骨料，并控制碎石的最大粒徑值，將所攪拌混凝土材料的水灰比值控制在一定標準內；嚴格遵守國家相關施工條例，開展規范化混凝土澆筑作業，控制混凝土材料的垂直坍塌度；提前開展混凝土質量檢測作業，對混凝土材料的抗凍性、抗滲性等性能進行檢測，并確保所使用的混凝土材料質量符合設計要求。