灌區節水改造工程中渠道防滲關鍵技術討論

劉建國

摘要： 渠道作為灌區比較典型的廊道景觀， 其灌溉能力也是農業生態安全性的重要保障。輸水期， 絕大部分水經多級別的渠道輸送到田間作用于農作物， 但由于渠道容易發生滲漏， 少部分水會通過渠底和渠坡的襯砌縫隙滲透到土壤內部。因此， 渠道系統防滲既是改善輸水損失的重要手段， 也是未來水灌溉持續發展的主要方向。本文以灌區節水改造工程中渠道防滲技術為研究重點， 結合當下灌區節水改造工程的實際情況分析防滲技術， 并從土料防滲技術、 鋼筋混凝土防滲技術、 砌石防滲技術等方面探討了防滲技術的應用效果， 以期能夠提高灌區節水改造工程的工作效率， 充分發揮渠道防滲技術的價值。

關鍵詞： 灌區節水改造工程； 渠道防滲技術； 應用效果

DOI：10.12433/zgkjtz.20240248

隨著我國城鄉統籌化發展進程提速， 灌區節水改造工程既是解決好“三農問題”的重要手段， 也是一項基礎性建設工程， 其在農業領域的作用愈發顯著。但是長期以來， 雖然國家政府部門在灌區節水改造工程中投入了大量財政資金， 希望可以為灌區基礎設備建設與高效運用奠定堅實基礎， 但是受技術條件、 工程老化等因素影響， 灌區存在水資源嚴重浪費情況， 農業用水效率較低， 這是與我國可持續發展戰略是相違背的。由此可見， 對灌區節水改造工程中渠道防滲關鍵技術討論， 具有較為深遠的現實意義。相關部門應當認識到防滲透技術對灌區節水改造工程的作用， 充分利用防滲透技術增強灌區節水效果。

一、 灌區節水改造工程中防滲技術的應用現狀

在灌區節水改造工程中應用好防滲透技術， 是重中之重。該類工程以解決灌區渠道的滲漏問題為目標， 在實際節水改造工程中采取防滲漏技術手段， 對渠道進行抗凍處理， 改造灌區渠道線路。從現有的灌區渠道建設情況來看， 干路渠道多呈梯形， 支路渠道多呈U型， 且渠道相互連接， 每條渠道都不是獨立的。因此， 要發充分揮渠道的作用， 就要在渠道施工階段合理應用防滲技術， 并選擇合適的抗凍處理方法來縮小凍脹系數， 從而保證防滲結構的穩定性， 以免發生損壞。

二、 渠道防滲技術的作用

首先， 應用渠道防滲技術有利于維持灌區節水改造工程的整體效益。只有構建完善的滲漏管理體系， 才能保證抗凍效果， 為灌區渠道的優化奠定基礎。其次， 灌區是農業生產的關鍵一環， 各種農業生產活動的用水需求量較大。在灌區節水改造工程中合理應用好渠道防滲技術， 一直是各地方政府高度關注和重點推進的工程。通過應用渠道防滲透技術， 可以提高農業生產水資源的利用率， 減少水資源浪費與污染， 對于推進農業領域可持續發展、 實現區域經濟良性循環具有積極意義。

灌區渠道改造作為農田灌區的主要施工內容， 要重視渠道改造工程。渠道改造工程的質量決定了水資源的利用率， 同時也是保證灌溉工作有序開展的基礎。結合實際情況分析， 渠道長度大、 支流較多、 水資源利用較差都是目前農田灌溉工作中常見的問題， 其中渠道滲漏則是引發水資源浪費的主要因素， 因此針對灌區節水工程中的渠道防滲技術進行分析有重要意義。第一， 有利于加強對老舊渠道的管理。我國農業經濟發展對灌溉模式、 灌溉工藝以及灌溉效率都提出了較高的要求。很多灌區渠道在使用后， 相關部門重建設但輕管理， 渠道的檢修、 維護、 保養等工作都無法得到落實， 導致渠道應用中出現輸水效率較低， 滲漏、 設備老化等問題， 影響了灌溉面積。加強對灌區渠道的節水改造， 能夠保證老舊渠道的輸水效率并且保證農民的經濟收益， 促進我國農業經濟可持續健康發展。第二， 有利于保證灌溉工程的安全性。渠道滲漏是影響我國農田灌溉效率、 導致水資源浪費的主要原因。重視灌區節水配套改造可以提高渠系水的利用率， 也能保證干支渠道以及干支渠系建筑的完整性。一些灌區工程運行時間已經超過幾十年， 受技術、 資金、 施工工藝等因素的影響， 灌區工程建設標準較差、 渠系設施配套不完善， 再加上常年缺乏保養與維護， 導致工程破損嚴重， 渠道工程長期超負荷、 帶傷運行， 必然會出現輸水效率不高、 渠道滲漏等一系列問題。因此要重視對灌區渠道防滲技術的研究與分析， 處理渠系建筑物的安全問題， 避免發生供水中斷、 決堤、 垮渠等問題， 保障灌區工程的安全性、 耐久性， 提高企業經濟效益， 為我國農業長遠發展奠定基礎。農田渠道防滲技術作為農田節水改造工程的核心內容， 要保證灌區渠道的輸水效率， 就要針對渠道中出現的問題進行研究， 合理應用渠道防滲技術。

三、 灌區節水改造工程中渠道防滲技術的應用

（一）梯形渠道的技術

高填方梯形渠道常見于灌區干渠、 支渠防滲漏施工中， 施工階段主要采取混凝土襯砌技術進行邊坡優化與改造。第一步， 對原有的渠道基層進行清表處理； 第二步， 采用黏土進行分層夯實處理； 第三步， 利用土工膜進行渠道全斷面鋪設； 第四步， 在防滲膜上鋪設混凝土。襯砌邊緣需要采用混凝土壓頂處理， 這種工藝對于高填方渠道有極高的防滲漏效果。土工膜鋪設可以有效阻止渠道中的水向渠堤內部滲透， 降低渠堤含水量， 也能夠避免發生凍脹問題。需要注意的一點是： 梯形渠道施工階段， 要先做好土工膜墊層， 主要以黏土為主從而可以避免土工膜受到損壞。在渠道節水改造工程中， 要利用水力學的原則， 結合不同渠道的特點進行施工對比， 保證選擇方案的合理性和適用性。在施工方案設計階段， 要先對各個渠道分支的橫截面進行檢測， 然后根據檢測的結果計算邊坡系數、 水力半徑等， 保證梯形斷面渠道設計的合理性。最后根據邊坡系數、 渠道深度等數據確定混凝土襯砌的厚度。

（二）預制U形渠的相關技術

灌區灌溉的時候， 一般末級渠道中的雜物比較多， 水流的速度和水流量都會受到雜物的影響而減緩， 同時也加劇了滲水漏水的問題。為了保證渠道的輸水質量， 需要清除雜物來保證輸水效率， 相關人員要根據現場具體情況、 滲水漏水的原因對渠道防滲漏方案進行改造和優化。要仔細分析發生雜物沉積的原因， 按照不沖不淤的流速要求保證渠道內水流速度。對于農渠、 毛渠容易發生雜物堆積的現象， 可以將渠道設計成為U形槽襯砌斷面， U形渠的設計方法比較簡單， 工期較短且施工成本較低， 很短的時間里就可以有效解決渠道滲漏的問題， 保障水流通暢， 保證渠道的輸水能力。需要注意的是， 我國國土面積廣闊， 不同地區在不同季節的輸送水過程受氣候和環境因素影響存在一定的差異， 比如說， U形槽改造技術應用在我國北方地區， 就要考慮到冬天寒冷冰凍的問題， 在輸水中很容易發生凍脹， 要結合實際情況做好防凍脹處理。

（三）多頭小直徑深層攪拌水泥成墻的技術

渠道防滲技術應用階段， 也要考慮當地的土質環境， 在一些情況下， 渠道防滲漏施工中會有很多的淤泥、 黏土， 對于這些需要通過多頭小直徑攪拌設備來完成墻體的施工， 改善施工環境， 提高施工效率。多頭小直徑深層攪拌水泥成墻技術的防滲漏深度有20m， 滲透系數在A×10-6cm/s。我國不同地區的土質類型不同， 該技術在防滲施工中有突出的施工效果， 因此應用較為廣泛， 能夠保證施工中不會形成泥漿污染， 對周圍環境的影響較小， 具有保護環境的效果。多頭小直徑深層攪拌水泥成墻技術的操作簡單、 成本低、 工期短， 可以有效解決渠道滲漏的問題， 有利于加快施工進度， 提高施工質量。

（四）鋸槽法成墻技術

灌區節水改造工程中的渠道防滲漏技術有很多類型， 需要結合當地土質條件、 周圍環境和工程現場特點來選擇合適的工藝。一般情況下， 對于石礫直徑小于100mm的土質環境， 通過鋸槽法施工技術可以有效解決渠道滲漏和輸水效率低的問題。該技術通過鋸槽機進行施工操作， 對于石礫直徑小于100mm的土層有明顯的優勢。墻體連續質量決定渠道輸送水效率的因素， 大多數防滲漏工程很難做好成墻連續質量的施工管理， 給后期防滲墻體破裂埋下了極大的安全隱患， 導致防滲漏效果不夠明顯， 鋸槽法施工技術則可有效保證墻體施工效果。

（五）砌石防滲技術

對比其他灌區防滲漏技術， 砌石防滲技術采用砌卵石、 干砌石塊、 漿砌石塊等材料進行渠道表面的加固處理， 從而保證渠道的穩定性以及防滲漏性。這種方式最大的優勢在于可以就地取材， 因此可以節省材料成本、 運輸成本和人力成本。砌石防滲技術具有極好的抗沖流以及抗凍能力， 可用于比較復雜的施工環境， 發揮積極的節水效果。根據防滲結構的差異主要包括護面式和擋土墻式兩種類型。砌石完成后實施內襯的水泥抹面， 保證渠道的穩定性。結合實際情況來看， 砌石防滲技術應用有極大的局限性， 砌石厚度較大且方量多， 不利于機械設備的使用。但是施工勞動力價格較高、 現場利用的石材較少， 砌石防滲技術在具體應用中會遇到很大的阻礙， 無法保證成本管控。薄膜、 瀝青混凝土等材料具有適應能力強、 施工操作簡單、 耐久性好的特點， 因此被廣泛用于渠道防滲施工中。

（六）土料防滲技術

土料防滲的應用材料為灰土和四合土， 鋪設在渠道的渠床位置中， 要注意鋪設均勻并且實施碾壓操作。碾壓完成后可以形成密實的土料防滲結構， 從而可以避免渠道輸水過程中發生滲水的問題， 提高渠道整體結構的防滲透能力。土料防滲技術的操作如下： 第一， 清理。針對渠道的底部做好清潔， 處理草皮、 樹根等， 保證施工環境能夠滿足防滲技術的應用要求。第二， 填料。選擇符合標準的石灰和混合材料， 在匹配土料應用要求下進行原料的過篩和粉碎操作， 根據工程項目的具體情況， 一般粒徑直徑要控制在2cm以下， 相應的石灰粒徑也要在0.5cm以下。第三， 明確配合比。根據實驗分析、 土料防滲配合比的應用要求開展工作， 在保證土料最優含水量的同時開展攪拌工作。攪拌均勻后還要進行含水率與標準含水率的對比， 偏差值要在1%以內符合施工要求。第四， 確定防滲層的厚度。為了保證土料防滲技術發揮自身的優勢， 就要根據土料的類型開展分析， 保證防滲厚度滿足施工規范要求， 渠道底部厚度在10～40cm以內， 渠道邊坡厚度則控制在10～60cm以內。為了保證厚度標準， 土料拌合以及碾壓都要符合應用標準， 保證防滲層的厚度在15cm以下。第五， 分層鋪筑。根據標準流程確定分層鋪筑的操作方案， 保證土料存干容量在設計起始容量以上， 鋪筑工作完成后要實施防滲層保護， 保證其處于比較合理的濕度和溫度環境中。土料防滲技術的應用有效降低了滲透量， 而且操作材料比較常見， 因此有利于提高操作的便捷性和穩定性。

（七）鋼筋混凝土防滲技術

鋼筋混凝土防滲技術應用中， 需要按照比例做好土料、 水泥等物質的混合處理， 完成攪拌后鋪設在渠道渠床的位置上， 碾壓處理后就會形成防滲層， 從而可以有效解決渠道運輸中存在的滲漏問題。第一， 初期處理。為了保證鋼筋混凝土防滲技術合理應用， 選擇合適的土料并且做好風干、 粉碎處理， 根據工程項目的具體情況完成攤鋪。第二， 干拌與濕拌。為了提高操作規范性和科學性， 要做好干拌處理后落實濕拌操作， 混凝土攤鋪操作開始前要先濕潤渠底， 維持可控的管理狀態。混凝土集中鋪筑在渠坡和渠底的位置， 抹平混凝土后在表面灑一層水泥， 厚度在2mm左右。第三， 設計保護層。根據鋼筋混凝土防滲基礎的應用要求設計塑料形式， 在混凝土初凝前保證其完整性。水泥砂漿作為保護層的時候， 配合鋼板壓光等操作保證整體保護效果， 養護時間為14天。第四， 預留縮縫。積極分析鋼筋混凝土防滲技術所應用的結構， 根據施工標準制定管理對策， 對縮縫預留工作給予高度重視。

四、 灌區渠道應用防滲漏技術改造的對策

（一）灌區渠道的梯弧形渠的技術改造

在實施渠道邊坡進行技術改造的時候， 可選擇六邊形預制板補砌技術。這一技術是在原有基礎上進行夯實操作， 然后利用防滲膜開展敷設工作， 最后在上面鋪設水泥墊層。為了解決水渠滲水問題， 要對渠道實施預制板護面堆砌操作， 伴隨渠道中含水量不斷下降也減少了發生凍脹的幾率， 避免出現水資源浪費的情況。梯弧形渠的施工階段， 要采用水泥砂開展墊層操作， 不僅可以對塑料薄膜形成良好的保護， 也是防滲體系的重要組成之一。變化預制板的六邊形設計有重要的作用， 不僅可以避免凍脹期渠道發生不均勻變形， 也能提高渠道結構的穩定性。

（二）壩基和壩肩防滲技術

為了提高壩體安全性， 可以在平行于壩軸線的方向挖一條梯形斷面截水槽， 槽內回填黏性土料并且分層壓實。填筑壩體之前要將壩基內的腐殖土、 淤泥、 雜草等清除干凈， 清除深度在0.5m以上。土壩與岸坡的銜接可以避免結合面出現集中滲流， 并且要注意岸坡上土坡高度的變化， 避免由于坡度不佳造成不均勻的沉降從而引起土壩裂縫。

五、 小結

灌區渠道改造工程中的防滲漏技術主要是避免渠道出現滲水或漏水的問題， 保證渠道正常供水， 節約水資源。在開展防滲工作前， 要先對當地土壤環境、 地質條件等進行深入勘察， 選擇合適的防滲漏技術， 從根本上保證灌區節水改造工程的質量。

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