基于農田電力灌溉站渠道防滲的施工技術分析研究

李 丹

(潁上縣水利建筑安裝工程公司,安徽 阜陽 236200)

0 引 言

農田灌溉是農業生產中的重要環節,而電力灌溉站作為農田灌溉系統的核心設施,對于提高農田灌溉效率和農作物產量具有重要作用[1]。由于渠道防滲技術的不完善,導致灌溉水資源的浪費和土壤水分的流失,嚴重影響了農田灌溉的效果和農作物的生長發育[2]。農田灌溉是保證農作物正常生長的重要手段,農田灌溉渠道防滲工程可以減少農田灌溉中出現的水資源浪費現象。

目前,對于農田電力灌溉站渠道防滲技術的研究主要集中在理論模型的建立和實驗室試驗,缺乏對實際施工技術的深入分析和研究[3-4]。因此,本文通過對農田電力灌溉站渠道防滲施工技術的分析研究,探索一種可行的施工方案,以提高渠道防滲效果,減少水資源浪費,保護土壤水分,從而提高農田灌溉的效率和農作物的產量[5]。研究將滁州市南譙區施集鎮泵站作為研究對象,結合實際情況,提出一種適用于農田電力灌溉站渠道防滲的施工技術方案,并進行可行性分析。本次研究的意義在于為農田電力灌溉站渠道防滲施工技術的改進和優化提供參考,為農田灌溉的可持續發展提供技術支持。同時,通過減少水資源浪費和土壤水分的流失,有助于提高農田灌溉的效率和農作物的產量,為農業生產的發展作出貢獻。

1 工程基本情況

滁州市南譙區全區擁有耕地4.667×104hm2以上,山場2.6×104hm2,水面1.2×104hm2,農業生產科技水平發展較快。近年來,南譙區對泵站進行了升級改造,其中施集鎮電力灌溉站就是改造的重點項目。改造后,施集鎮電力排灌站的裝機容量由原來的850kW增加至110kW。如果設備出現故障,還能自動報警。通過科學調水,智慧管理,該站極大地提高了灌溉效率。

在升級改造過程中,滁州市南譙區泵站特別關注渠道防滲施工。為了進一步提高灌溉效率和泵站的自動化水平,施集鎮采用各種防滲技術,如地下管網施工、土料防滲、瀝青材料防滲和灌漿防滲等,以減少水分的流失,提高了灌溉效率,使得泵站的運行更加高效和安全[6]。

2 農田電力灌溉站渠道防滲施工

2.1 灌溉渠道防滲施工技術分析

灌溉渠道防滲施工技術流程主要包括以下步驟:在施工之前做好基礎的準備工作,為灌溉農田渠道防滲施工奠定堅實的基礎;根據渠道的特點和防滲要求,制定合適的施工方案,包括防滲材料的選擇、施工方法等。相關施工單位應當對施工現場施工材料的數量和質量進行把關,確保機械設備的質量及性能滿足渠道防滲施工的科學性和高效性要求;在渠道表面鋪設一層防滲材料,如土工膜、防滲毯等,并保證防滲材料的平整度和緊實度;對防滲材料進行焊接或粘接,以確保防滲層的完整性和連續性;在防滲層上方鋪設一層保護層,如混凝土、磚石等,以保護防滲層不受外力損傷;對渠道防滲施工進行檢查和驗收,確保防滲效果符合設計要求,并對施工過程中的各個環節進行質量控制,確保防滲施工的質量[7-8]。灌溉渠道防滲施工技術流程見圖1。

圖1 灌溉渠道防滲施工技術流程

在選擇防滲方法時,綜合考慮滁州市南譙區渠道的特點、土壤質量、防滲材料質量、施工難度和成本等因素后,將混凝土作為農田電力灌溉渠道的施工材料,在渠道內壁鋪設一層混凝土材料,以防止土壤侵蝕、保持渠道完整性和提高灌溉效率[9]。渠道成本估算公式如下:

C=(L×W×H×P)/1000

(1)

式中:C為渠道成本估算值,萬元;L為渠道長度,m;W為渠道寬度,m;H為渠道深度,m;P為單位體積混凝土造價,元/m3。

混凝土渠道防滲效果計算公式如下:

I=(1-(Q/Q0))*100

(2)

式中:I為混凝土渠道防滲效果,%;Q為渠道滲漏流量,m3/s;Q0為渠道設計流量,m3/s。

施工中,根據渠道的深度、寬度以及作業壓力,設計混凝土板的規格和參數。渠道底部混凝土板的寬度達到渠道底部寬度的105%～110%,以有效增強渠道的穩定性。施工方案設置多個工段,每個工段都負責鋪設混凝土板。在鋪設過程中,兩塊混凝土板之間的縫隙要求在3mm左右,以保證混凝土板的密閉效果。同時,結合水泥砂漿和混凝土澆筑,對較大縫隙進行填充,以確保渠道的密閉效果。護面防滲是一種有效的渠道防滲方法,主要采用水泥材料,在灌溉渠道的各處進行施工,以提升防滲能力[10]。護面防滲具體操作過程見圖2。

圖2 護面防滲具體操作過程

根據渠道特點和防滲要求的水泥類型和強度等級進行水泥濕拌,將水泥與適量水混合成具有流動性的糊狀物,并攪拌均勻;對渠道表面進行灑水浸潤,以提高水泥與渠道表面之間的黏結力;涂抹水泥,保證厚度均勻,并重點涂抹渠道拐角、變形縫等特殊部位;抹光渠道表面,使用抹子或刮刀將水泥表面抹平,避免出現氣泡和裂縫;涂抹完水泥后進行養護,包括噴水養護、覆蓋草席等,使水泥充分凝固和硬化;在養護期滿后,對渠道防滲效果進行檢查驗收,觀察渠道表面的水泥層是否光滑平整,有無裂縫、氣泡等現象,并進行水壓試驗,檢查防滲性能是否達到預期效果。上述方法操作簡便、成本較低、防滲效果較好,適用于各種類型的灌溉渠道,但需由具備相關經驗和技能的專業人員進行施工[11-12]。

2.2 渠道防滲施工質量控制方法

渠道防滲施工質量控制需要從多個方面進行嚴格把控。施工前,利用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技術對渠道防滲施工進行模擬和分析,可以提前發現并解決潛在的問題[13]。BIM的核心是三維模型,包括建筑物的外觀、結構、設備、材料和系統等信息。BIM技術可以用于建筑設計、施工、維護和運營等各個階段,通過數字模型來提高項目的效率和質量。通過BIM模型,可以直觀地展示施工過程中的各種細節,使施工人員能夠更好地理解設計意圖,從而保證施工質量。同時,利用BIM技術還可以進行施工過程的虛擬現實漫游,方便施工人員掌握施工關鍵環節,提高施工質量。渠道防滲施工質量控制方法的步驟見圖3。

圖3 灌溉渠道防滲施工技術流程

施工關鍵環節包括渠道清理、基礎處理、材料施工和養護等[14]。在渠道清理過程中,應確保渠道內壁平整、無雜物,為防滲材料施工創造良好的條件。基礎處理是防滲施工的基礎,需要對渠道基礎進行嚴格檢查和處理,確保其符合設計要求。在材料施工階段,需要嚴格按照施工工藝和操作規程進行,保證防滲材料的質量和施工質量。在養護過程中,要根據實際情況采取合適的養護方法,確保防滲材料充分凝固和硬化。施工材料制冷量把控和渠道防滲材料的選用至關重要,應根據渠道的特點和防滲要求,選擇具有優良防滲性能、耐久性和抗凍性能的材料。在選擇材料時,需要關注材料的制冷量,以確保防滲材料在施工過程中的性能穩定。此外,還要對進場的防滲材料進行嚴格的質量檢查,不合格的材料應立即退回。同時,施工人員是渠道防滲施工質量的關鍵。施工人員應具備較高專業水平,熟練掌握防滲施工工藝和操作規程。此外,還應加強施工人員的技能培訓和安全教育,使其在施工過程中能夠嚴格按照要求進行操作,避免因操作不當而影響防滲效果[15]。

3 工程應用結果分析

本次研究以滁州市南譙區施集鎮泵站為研究對象,對其進行了全面的分析和研究。研究主要針對農田電力灌溉站渠道防滲施工技術的應用效果,從防滲效果、材料穩定性和經濟性等多個方面進行了深入探討。為了確保試驗的準確性和科學性,共設置20個測試點,進行模擬分析和實際測量。通過測試點的數據,可對渠道防滲效果進行全面的評估和分析。灌溉渠道防滲效果的模擬及測試結果見圖4。

圖4 灌溉渠道防滲效果模擬及測試結果

由圖4可知,渠道養護前后的滲水率均有所下降,表明渠道防滲措施在一定程度上起到了作用。對于渠道養護前的滲水率,模擬數據的平均值為0.12%,實測數據的平均值為0.16%。雖然模擬數據的滲水率低于實測數據,但兩者之間的差距并不大,表明模擬數據的準確性較高,可以較好地反映實際情況。對于渠道養護后的滲水率,模擬數據的平均值為0.04%,實測數據的平均值為0.08%。可以看出,模擬數據的滲水率明顯低于實測數據。這可能是由于模擬數據未考慮一些實際工程中的因素,如土壤的濕度、溫度等。總的來說,渠道防滲措施在一定程度上起到了降低滲水率的作用,將實際滲水率控制在0.08%,防滲效果達到99.92%,滿足設計需求。

土體形變程度與渠道防滲效果之間存在密切關系,土體形變程度越大,土壤的孔隙度和滲透性就越高,渠道防滲效果就越差。在進行渠道設計和施工時,需要充分考慮這些因素,以確保渠道的防滲效果。同時,對于已經施工的渠道,需要定期進行檢查,以確保渠道的防滲效果,及時發現并處理渠道的防滲問題。在25MPa壓力下,渠道土體形變和孔隙度見圖5。

圖5 渠道土體形變和孔隙度

由圖5可知,在25MPa的壓力下,渠道土體的形變實測值小于2.0%,孔隙度小于20%,驗證了土體的形變程度和孔隙度均處于較小的范圍,表明土壤的壓縮性和抗剪強度較高,土壤的緊密程度也較高。具體來說,高抗剪強度和低孔隙度意味著土壤的結構緊密,顆粒間的接觸緊密,顆粒間的摩擦減小,因此在受到外力作用時,土體的形變程度會較小。這樣的特性有利于防止水分的滲透,進而提高渠道的防滲效果。同時,高壓縮性和低孔隙度也有利于提高渠道的防滲效果。因為當土壤的孔隙度較低時,土壤中的水分滲透通道較少,水分滲透的阻力較大,有利于防止水分通過土壤滲透流失。因此,渠道土體的形變程度和孔隙度的特性,對于提高渠道的防滲效果具有極其重要的作用。

灌溉渠道施工成本及盈余見圖6。由圖6可知,灌溉渠道施工的實際成本低于計劃成本,且盈余成本約為310萬元,成本節約率約為57.4%。研究結果表明,在成本控制方面,灌溉渠道施工取得顯著的成果,展現了較高的經濟性。

圖6 灌溉渠道施工成本及盈余

圖7 有無調節池方案的居民滿意度調查圖

實際成本低于計劃成本,意味著在施工過程中,項目管理人員有效地控制了成本,實現了成本的節約。成本節約的成果是由多種因素共同作用的結果,項目管理人員對施工成本的精準預算,有助于在施工過程中更好地控制成本;選擇合理的施工方案,不僅保證了施工的順利進行,也有效地降低了成本;采取有效的成本控制措施,有助于及時發現并處理成本方面的問題,進一步提高成本控制的效果。

這種成本節約的成果不僅可以提高項目的投資回報率,還可以為項目后續的運營和維護提供更多的資金支持,有助于項目的長期穩定運行,提高項目的整體效益。總的來說,通過有效地控制成本,不僅提高了項目的經濟性,也為項目的長期穩定運行提供了有力的保障。

4 結 論

本文以滁州市南譙區施集鎮泵站為研究對象,分析了農田電力灌溉站渠道防滲施工技術的應用效果。結果顯示,渠道防滲施工將滲水率控制在0.08%,防滲效果達到99.92%。此外,通過科學調水、智慧管理,該站極大地提高了灌溉效率。在升級改造過程中,滁州市南譙區泵站特別關注渠道防滲施工,采用各種防滲技術,以減少水分流失,提高灌溉效率。同時,項目管理人員有效控制了成本,成本節約率約為57.4%。綜上所述,渠道防滲施工技術在提高灌溉效率、降低成本和保障渠道運行安全方面,表現出較高的經濟性和實用性。