新疆灌區續建配套與節水改造的新技術和新材料應用分析

孟雨塵

（新疆維吾爾自治區水利管理總站，新疆 烏魯木齊 830000）

農田水利是發展當地農業生產的主要設施，同時也是提高農民生活水平和生活質量的關鍵所在，是改善農業生態環境的保障。由于我國的小型農田水利工程數量較多，并且建設時間相對較長，建設標準存在著配套不全，養護不足，抗御水旱災害能力弱等相關的問題，導致農業生產的保障水平持續下降，嚴重制約農業的生產能力[1]。而為了恢復灌區的功能，開始對于灌區進行續建配套和節水改造，隨著改造的深入，水利工作者開始結合灌區設計、施工以及管理等方面的經驗，應用新技術和新材料，并且進行了多項試驗，將研究成果應用到了灌區的改造處理中，促進了灌區的發展。

1 新疆灌區背景

黃羊泉水庫位于白楊河與克拉蘇河之間的高地上，為注入式水庫，距白楊河水庫15 km。黃羊泉水庫是在1989年開工建設，1992年竣工并投入使用。黃羊泉水庫的主壩壩頂高程350.0 m，最大壩高25.5 m；設計總庫容5800 萬m3，調節庫容5534.9 萬m3；輸水洞進口高程332.0 m，過水能力為10.0 m3/s，出庫水經轉水泵站和DN800 鋼管輸向白堿灘水庫及第二、三凈化水廠。因為該水庫的建設時間相對較早，經過多年以來的不斷運用，在當前已經出現了許多的問題，如水利設施配套不全、工程老化，并且受到水源和水價等因素的影響，導致收益面積嚴重下降。隨著配套和節水改造項目的實施，使黃羊泉水庫得到了更多的發展。

2 新技術的應用

2.1 渠道設計斷面

基于黃羊泉水庫的水流條件、結構美觀性、抗凍脹效果施工簡易程度等多方面的因素，對于不同級別的渠道分別采取梯形加矩形、圓弧、圓弧底形、U 形、梯形、圓弧坡角形等多種結構，形成大型渠道梯形、大小型渠道曲線型的斷面組合。采用梯形斷面，并且支渠方面在改建過程中，因為考慮到了當地在冬季的用水問題，所以主要采用上部矩形、下部梯形的形式，以此來解決問題[2]。

2.2 渠道抗凍設計

因為新疆地區屬于高嚴寒地區，所以凍脹問題十分普遍。在設計時，結合黃羊泉水庫的實際情況采用抗凍混凝土、苯板保溫層、砂礫石防凍層等多種措施，以此來提高灌區的抗凍性能。在灌區下游通過防、排相結合的方式手段進行抗凍處理，采用現澆混凝土襯砌，并在混凝土板底下鋪設砂礫石防凍層，因為考慮到凍脹導致的變形問題，加寬混凝土板的縱縫[3]。

2.3 入渠泥沙的處理技術

因為水庫存在多泥沙，這導致在實際灌溉過程中，會導致河流中的泥沙大量流入輸水干渠，從而對干渠質量造成嚴重的磨損，需要投入過多資金進行維護。因此，為了可以解決這一問題，需加強對于引水樞紐的運行管理，并在改建灌區的過程中采用入渠泥沙處理技術。利用地形優勢，采用螺旋式流排沙技術和漏斗式全沙排沙技術等，能夠有效地避免大量泥沙進入到干渠[4]。

2.4 渠道襯砌方式

在對灌區實施節水改造的過程中，渠道襯砌方式的選擇是實現節水改造的重點。而當前的襯砌方式中，漿砌石、預制混凝土板、現澆混凝土板以及干砌石灌漿等方式是應用較為普遍的幾種。在新疆灌區續建配套和節水改造的過程中，因為各參建部門所負責的區域不同，所以基于區域差異，采用相適應的襯砌方式。黃羊泉水庫在進行改建時，上部采用現澆混凝土板襯砌，在底部采用座漿漿砌石，有效地保障了渠道的質量，延長使用年限[5]。

2.5 砂礫石墊層

因為考慮到冬季混凝土防凍脹的需要，在渠底和渠坡換填戈壁料。在鋪設砂礫石墊層料之前，需要檢測砂礫料的級配料，必須要滿足相關的技術指標。而鋪料則對于均勻性方面具有較高的要求，鋪料之后采用人工整平，并進行灑水以及夯實等施工。表1 所示為砂礫石墊層的承載力。

表1 砂礫石墊層的承載力容許值

3 新材料的應用

黃羊泉水庫在續建配套設施時和節水改造時，采用了非常多的新型材料，并且遵循統籌規劃、分步實施、整合已建、統籌在建、規范新建的原則，目的是為了避免日后重復建設和資源浪費。

3.1 聚丙烯纖維

該材料屬于高分子材料，聚丙烯纖維所采用的化學改性、物力改性以及特殊的纖維表面處理技術可以有效地提高與混凝土之間的握裹力，能夠有效地避免或是降低混凝土開裂的情況，對于改善混凝土的變形性能具有良好的效果，同時還可以降低各種縮性收縮、水化熱溫度以及離析等因素導致的非結構裂縫，提高混凝土的整體性能，促進混凝土技術的發展。

因為聚丙烯纖維應用在抗裂抗滲方面具有非常良好的效果，因此，在灌區中設置防滲板厚度為60 mm 和80 mm 兩個選擇，而混凝土摻纖維1.0 kg/m3，施工工藝參考普通混凝土的攪拌[6]。但是，在進入攪拌機之前，需要注意其投料順序，依次為碎石、纖維、水、水泥、砂子。根據這一順序投料，可以得到更加均勻的拌合物，每盤攪拌量根據一小包纖維的配合比來對與其他的材料質量進行計算，禁止隨意拆除纖維包裝，造成當地環境造成污染。表2 所示為PE 閉孔泡沫塑料板的性能。

表2 PE 閉孔泡沫塑料板的各項參數

3.2 鋪設塑膜，提高防滲率

因為灌溉方式為渠系水灌溉，而這一灌溉方式的最大問題是會損失大量的渠道水，不僅會導致渠系水利用系數下降，還會直接導致灌溉面積縮小。而在灌區的支渠、斗渠以及農渠等部分采用塑膜防滲技術，可以得到明顯的防滲效果。

在選擇塑料薄膜時，其選擇重點主要在于塑料自身的顏色、厚度以及品種。我國的塑料薄膜可以分為聚乙烯和聚氯乙烯兩種材料。其中，聚乙烯薄膜質地更加柔軟，不易老化，并且其重量相較于聚氯乙烯輕40%，同時還具有耐低溫、抗凍性能好的優勢。其缺點主要在于抵抗植物穿透的能力遠遠弱于聚氯乙烯。而聚氯乙烯薄膜的優點在于具有較強的抗穿透能力，缺點則是穩定性差，容易老化。因此，兩種材料的塑料薄膜具有不同的優勢和不足，而通過對比兩種材料的比重、使用溫度范圍、抗凍性能、單位重量以及抗拉強度等方面進行比較，黃羊泉水庫灌區適合采用聚氯乙烯黑色塑膜。

首先，備料：根據灌區要求，對塑料塑膜進行裁剪，避免其受到污染[7]。其次，鋪設。鋪設步驟采用從上向下，鋪設過程中需要松緊適度，貼緊基面；采用搭接的方式將相鄰的防滲膜進行連接，平地搭接的寬度預留20 cm。在岸坡和薄膜的連接部分禁止存在空隙，必須要實現緊密結合。再次，覆蓋。防滲膜的施工強度需要基于砼的施工強度來確定，隨時輻射隨時覆蓋，避免陽光直射。在開始進行防滲膜接頭施工之前，需要通過工藝試驗之后進行防滲膜接頭施工。利用熱熔焊接技術，將雜物清除干凈，保證膜面的清潔，而塑料薄膜和膜接頭處在平整鋪設之后可以開始進行焊接。焊好之后需要采取一定的防護措施，避免日光直曬。

3.3 苯板與聚氨酯伸縮縫

黃羊泉水庫的續建配套在對伸縮縫進行處理的過程中，采用兩氈三油作為填縫材料，因為材料具有良好的韌性，并且粘結力強、施工方案、低溫不斷裂以及使用時間長等眾多優勢。其中，伸縮縫的底部選擇的20 mm 厚度的苯板，而上部填縫材料則選擇的是聚氨酯以及聚氨酯砂漿等。另外，在對于苯板進行固定時，可以使用卡子。混凝土澆筑過程中，不能對于苯板造成破壞，也不能導致苯板發生上移情況。而其表面部分則主要是選擇聚氨酯砂漿、聚氨酯等材料，在填縫之前，將縫面徹底清除干凈，而嵌縫深度一般需要達到30 mm。在填縫的過程中，需要在現場進行加熱配置，并且嚴格根據設計要求進行配置，實現即配即用，避免出現砂漿冷卻的情況。如果出現冷卻，不利于聚氨酯與混凝土的結合[8]。

3.4 PE 閉孔泡沫塑料板

混凝土防滲板的接縫材料主要采用PE 閉孔泡沫塑料板。因為PE 閉孔泡沫塑料板這一材料恢復率高、密度小，表面吸水率較低、耐老化、防滲透性能好，并且還具有獨立的氣泡結構、高溫不流淌，低溫不脆裂、施工方便以及能夠根據端面形狀粘接和裁剪等眾多優勢。PE 閉孔泡沫塑料板的間距以及厚度需要通過當地的溫差和相關的規范進行計算得出，一般是最佳狀態為厚度10 mm、間距4 cm，在表面直接采用原漿收面。在跳倉澆筑的過程中，需要固定好邊模，避免混凝土在進行入倉振搗時，導致PE 閉孔泡沫塑料板向上移動。而邊模的固定中，采用鐵釘固定木模、采用卡子固定鋼模。結束跳倉之后，經過三天時間進行補倉澆筑，禁止踩踏澆筑板邊緣，避免剝離已經澆筑好的PE 閉孔泡沫塑料板。除此之外，在開展連倉澆筑的過程中，要注意在完成第一塊混凝土板的澆筑工作之后，禁止立即拆除模板，需要在完成第二塊混凝土土板的入倉振搗之后，才可以拆除連倉模板。之后需要使用混凝土填平連倉模板的放置區域，進行振搗、磨光、壓面等，實現連續澆筑的目的。

4 結語

綜上所述，新疆當地的河流多泥沙，而黃羊泉水庫在經過續建配套和節水改造項目之前，充分考慮到了防凍脹、防抗沖等問題，同時還需要將灌區的量水設施加以完善，實現科學節水、合理配水的目的。

通過在灌區中應用新技術、新工藝和新材料，能夠有效地提高灌區的灌溉效率和渠系水的利用系數，促進當地農業生產。