節(jié)水改造工程中渠道防滲技術(shù)應(yīng)用

王淑娟

（巴州水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，新疆 巴音郭楞蒙古自治州 841000）

1 灌區(qū)項(xiàng)目概況

開(kāi)來(lái)渠、小巴侖渠均屬新疆博斯騰灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目，開(kāi)來(lái)渠灌區(qū)所在區(qū)域在巴州農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的重要地位，灌區(qū)包括和靜縣巴潤(rùn)哈爾莫墩鎮(zhèn)、農(nóng)二師二十一團(tuán)，焉耆縣的包爾海鄉(xiāng)、王家莊牧場(chǎng)、查汗采開(kāi)鄉(xiāng)、焉耆鎮(zhèn)牧業(yè)隊(duì)和工一師十一農(nóng)場(chǎng)等單位。開(kāi)來(lái)渠、小巴侖渠防滲改造工程的主要任務(wù)是滿足灌溉引水的要求，開(kāi)來(lái)渠上段Ⅱ期工程涉及干渠、一支渠，總灌溉面積為11 040 hm2。小巴侖渠位于和靜縣巴潤(rùn)哈爾莫墩鎮(zhèn)，小巴侖四五支渠控制灌溉面積為2 266.70 hm2。

2 渠道運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 輸水條件

現(xiàn)存輸水條件差，開(kāi)來(lái)渠為土渠，渠道配套建筑物簡(jiǎn)陋，渠道年久失修，渠道輸水能力不足，渠道滲漏損失較大。開(kāi)來(lái)渠渠線較長(zhǎng)，且彎曲極不規(guī)整，造成灌區(qū)輸水時(shí)間長(zhǎng)，渠道淤積嚴(yán)重，雖然灌區(qū)管理單位也進(jìn)行了局部裁彎取直和清淤工作，但由于開(kāi)來(lái)渠沿線多為居民點(diǎn)和耕地，歷史格局已定，再作大的調(diào)整非常困難，如果仍沿用開(kāi)來(lái)渠引水，施工難度大，賠償費(fèi)用高，無(wú)法裁彎取直，不能改善灌區(qū)存在的諸多問(wèn)題。

2.2 灌溉水利用率

灌區(qū)普遍采用傳統(tǒng)的地面灌溉方式，部分是串灌、漫灌，晝澆夜退，灌水過(guò)量，田間跑水，水的利用率低，一方面灌區(qū)水資源缺乏，另一方面農(nóng)業(yè)灌溉定額較高，水的浪費(fèi)較嚴(yán)重，造成惡性循環(huán)，農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展因而受到制約，水資源未得到充分的利用。

3 渠道滲漏的原因

3.1 地質(zhì)因素

開(kāi)來(lái)渠的渠線地層巖性有卵石、圓礫、礫砂、粉土、中砂層，其中干渠9+246～9+625、10+350～11+125、11+475～11+825段及開(kāi)來(lái)渠一支渠礫砂層滲透系數(shù)為2.10×10-3～3.36×10-3cm/s，屬中等透水層；干渠9+625～10+350段、11+125～16+600段卵石、圓礫層滲透系數(shù)為1.16×10-2～2.18×10-3cm/s，屬?gòu)?qiáng)透水層，在最大勘探深度5 m內(nèi)未見(jiàn)地下水。小巴侖渠道位于開(kāi)都河沖洪積平原上，渠線地層巖性有卵石、圓礫層，其中小巴侖渠四、五支渠全段卵石、圓礫層滲透系數(shù)為5.20×10-2～1.40×10-2cm/s，屬?gòu)?qiáng)透水層，加之沿渠線地下水埋深較深，在最大勘探深度3 m以內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水。

3.2 材料因素

開(kāi)來(lái)渠和小巴侖渠四、五支渠建設(shè)時(shí)為土渠，從開(kāi)始投入使用至今，當(dāng)?shù)夭](méi)有考慮到渠道防滲的技術(shù)應(yīng)用，運(yùn)行維護(hù)時(shí)只在水跌處使用混凝土及漿砌石或砂石材料，以至于土質(zhì)材料與混凝土材料接觸位置易受到嚴(yán)重的沖刷，渠道滲水嚴(yán)重。

3.3 生物因素

灌區(qū)渠道工程建設(shè)在野外，周?chē)纳锃h(huán)境十分復(fù)雜，渠道作為生物活動(dòng)的水源地之一，經(jīng)常吸引蛇蟲(chóng)鼠蟻等生物。在渠道周?chē)诙囱ǎ囱ㄔ诘叵聲?huì)形成滲漏的通道，當(dāng)日常使用渠道輸水或遇到自然降雨導(dǎo)致水位上漲時(shí)，水就會(huì)灌入洞穴中并開(kāi)始積聚，時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)就會(huì)加大渠道滲漏問(wèn)題。

3.4 人為因素

在渠道維護(hù)時(shí)，為提高農(nóng)田水利渠道的穩(wěn)固性，需采用填土措施，但維護(hù)人員對(duì)渠道防滲意識(shí)薄弱，在填土?xí)r會(huì)在渠道周?chē)诰蛲翆樱@樣就會(huì)造成灌區(qū)渠道基礎(chǔ)損壞，如遇到雨季、洪水時(shí)，被挖的土坑聚集足夠的水后向渠道的基礎(chǔ)滲透，從而增加渠道滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致滲漏情況日益嚴(yán)重。

4 防滲工程設(shè)計(jì)

4.1 渠道橫斷面設(shè)計(jì)

開(kāi)來(lái)渠干渠樁號(hào)9+246～16+600 段渠道斷面基本型式為渠堤內(nèi)邊坡比采用1∶1.75，外邊坡比采用1∶1.50，渠堤頂寬取左岸2 m、右岸4 m，邊坡及渠底采用厚8 cm 現(xiàn)澆混凝土板，襯砌糙率取0.015，現(xiàn)澆混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20、抗?jié)B等級(jí)W6，同時(shí)布置時(shí)需考慮凍脹問(wèn)題，渠道襯砌型式見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 開(kāi)來(lái)渠干渠橫斷面圖（9+246～9+472）/單位：mm

小巴侖四五支渠渠道斷面形式為梯形明渠，渠道底寬1.50 m，內(nèi)外邊坡系數(shù)均為1.50，邊板及底板厚度均為6 cm，渠道堤頂寬度為1 m。由于小巴侖四五支渠是在老渠道上進(jìn)行防滲改建的，為了不影響渠道正常輸水，施工中需要搶工期，預(yù)制混凝土板渠道施工快捷，因此，小巴侖四五支渠采用預(yù)制混凝土板渠道，預(yù)制混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20、抗?jié)B等級(jí)W6，見(jiàn)圖3。

圖3 小巴侖四五支渠橫斷面圖/單位：mm

4.2 防凍措施

開(kāi)來(lái)渠地基土具有凍脹性，需采取相應(yīng)的抗凍脹措施。從工程的抗凍設(shè)計(jì)效果來(lái)看，苯板防凍效果比傳統(tǒng)的砂墊層換填更好，且苯板施工時(shí)間較充裕，可在冬季鋪筑，施工速度快，因此在防滲層下鋪設(shè)硬質(zhì)聚乙烯苯板作為保溫層，根據(jù)《渠系工程抗凍脹設(shè)計(jì)規(guī)范》，開(kāi)來(lái)渠渠道陰面、底面鋪設(shè)8 cm厚苯板、陽(yáng)面鋪設(shè)6 cm 厚苯板，抗凍等級(jí)F200，采用苯板防凍，安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

4.3 防腐蝕布置

開(kāi)來(lái)渠沿渠線自然地面以下0～3 m范圍內(nèi)含有易溶鹽及中溶鹽（石膏）。由于石膏及芒硝遇水溶解析出大量SO42-離子，SO42-離子對(duì)混凝土有較強(qiáng)的腐蝕性，根據(jù)場(chǎng)地含鹽量及場(chǎng)地環(huán)境論證，渠線自然地面0～3 m 范圍內(nèi)土層為中強(qiáng)腐蝕性土，對(duì)渠線12+250～16+600段采取相應(yīng)的防腐蝕性措施，處理段采用混凝土板下鋪設(shè)復(fù)合土工膜（0.30 mmPE/200 g/m2，一布一膜）進(jìn)行雙防、抗腐蝕處理，如圖4。

圖4 開(kāi)來(lái)渠一支渠橫斷面圖/單位：mm

5 防滲效果評(píng)價(jià)

由于防滲技術(shù)的應(yīng)用，渠道輸水效果得到了明顯的改善不僅減少了水資源浪費(fèi)，而且大大提高了利用率，不僅為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水源，也產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

灌區(qū)的灌溉方式落后，水分生產(chǎn)效率低，灌溉用水高峰期水量不足，水浪費(fèi)嚴(yán)重，同時(shí)渠道滲漏給引水、量測(cè)等工作增加難度，增大工程管理難度。渠道防滲技術(shù)應(yīng)用后，提高了灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉保證率和渠系水利用系數(shù)，增大渠道了輸水能力，降低了灌溉定額，降低了滲漏等問(wèn)題對(duì)農(nóng)田水利工程造成的不利影響，灌溉節(jié)水得到有效節(jié)約。

6 結(jié)語(yǔ)

在灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程合理選擇渠道防滲技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)際情況，提高灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉保證率和渠系水利用系數(shù)，灌區(qū)經(jīng)節(jié)水改造后，渠系建筑物完善便于水費(fèi)征收，開(kāi)來(lái)渠綜合灌溉水利用系數(shù)由現(xiàn)狀的0.45提高到0.50，毛灌溉定額由現(xiàn)狀的綜合毛灌溉定額12 345 m3/hm2降低到10 950 m3/hm2。小巴侖灌區(qū)的綜合灌溉水利用系數(shù)由現(xiàn)狀的0.50提高到0.53，毛灌溉定額由現(xiàn)狀的綜合毛灌溉定額10 545 m3/hm2降低到9 945 m3/hm2。

開(kāi)來(lái)灌區(qū)、小巴侖灌區(qū)的防滲處理對(duì)于水利工程而言具有積極的推動(dòng)作用，不僅能夠提高水資源利用效率、確保周邊環(huán)境安全，同時(shí)還能降低水利工程的維護(hù)檢修成本，是構(gòu)建綠色節(jié)水社會(huì)的重要措施。