礦渣磚在汾西灌區末級渠道節水改造中的應用

黃國安

（臨汾市汾西水利管理局，山西 臨汾 041600）

2008年，臨汾市汾西灌區末級渠道節水改造工程在洪洞縣七支片實施。由于工程量大，土石方需求量也大，而國家又限制大量開采石頭，經可行性論證分析，決定采用新型材料，將礦渣磚作為節水工程的原材料運用于渠道防滲。經過施工中實際觀測及運行，礦渣磚作為原材料在水利工程中發揮了重要作用。

1 基本情況

1.1 汾西灌區自然概況

汾西灌區地處汾河下游臨汾盆地西側，包括臨汾市堯都區、洪洞縣和襄汾縣，經過發展已成為具有引水、蓄水、提水、水力發電、水庫養殖、旅游等的綜合大型灌區。灌區呈長條形，西高東低，為階梯式地形，地面坡度1/50～1/100。灌區內土地較為肥沃，是臨汾市最大的灌區、山西省十大灌區之一。灌區設計面積4.684萬hm2，有效灌溉面積3.33萬hm2，灌溉面積分布在洪洞、堯都、襄汾3縣（區）。灌區水資源主要依靠汾河來水、郭莊泉和龍子祠泉泉水。據近30年統計資料，水源年均可供水量為5.59億m3，其中泉水占總量的64%，年均引水量4億m3。在全省各大灌區中，相對其他灌區而言，汾西灌區水源比較穩定可靠，水量較為豐沛，區位優勢較為明顯，經濟總量較大。

1.2 項目成效

目前，汾西灌區已改造完成的5條干渠控制的灌溉面積由實施前的0.69萬hm2恢復改善到0.89萬hm2，年可節水1 168萬m3，渠系水利用率提高到63%，灌溉水利用率提高到50%，節水指標達到規范規定要求；經濟內部收益率19.38%，經濟凈現值1 345.82萬元，大于規范要求，工程效益顯著。

汾西灌區續建配套與節水改造工程的建設，明顯提高了干渠水利用率，增強了工程設施調控水能力，進一步改善了農業生產條件，促進了當地農業經濟持續穩定增長，取得了良好的經濟效益和社會效益，為實現灌區可持續發展打下了堅實基礎。

1.3 存在問題

一是末級渠系改造資金缺口較大。通過近10年的續建配套和節水改造，灌區骨干工程得到了一定程度的改善，但末級渠系改造工程進展緩慢，農業終端水價改革和末級渠系改造明顯滯后，需要加大資金支持力度。

二是水資源浪費現象嚴重。汾西灌區可供水量在輸水、配水、灌水三個環節上損失量大，由于末級渠系防滲率低，長距離土渠引水造成一定的農業用水浪費。加之工程配套水平低，田面土地平整度和畦地規格達不到設計標準，灌區接近水源的農民仍采用大水漫灌，導致水資源利用率較低。

三是傳統型向節水型灌溉轉變緩慢。汾西灌區的主要水源龍子祠泉及郭莊泉呈衰減趨勢，而汾河來水也連年減少，隨著區內工業發展及城市人口的增加，工農業用水矛盾更加突出。而汾西灌區目前真正實現節水型灌溉農田還停留在積累經驗的階段，離大面積節水灌溉相差甚遠。

2 礦渣磚在汾西灌區末級渠道節水改造中的應用

礦渣磚作為原材料的優勢體現在以下三方面：

第一，礦渣磚材料結構決定了特性。首先，礦渣磚的強度較高。經臨汾市質檢站檢驗，平均抗壓強度18.4 MPa，平均抗折強度3.8 MPa，與普通硅酸鹽水泥砂漿砌筑更易結合；其次，礦渣磚比普通黏土磚抗凍融性能強。經臨汾市質檢站檢驗，凍融25次后，平均抗壓強度15.3 MPa，凍融后單塊磚的干質量損失率為1.8%，在干燥狀態下的吸水率為2.1%。因此，礦渣磚具有強度大、抗凍融性強的特性，玻璃質礦渣顆粒發揮了親水性小、泌水性大的優勢，增強了礦渣磚在防滲渠道的應用優勢和價值。

第二，環保價值高。汾西灌區擁有發達的煉鐵業，礦渣資源豐富，但處置不盡合理，大量礦渣當作廢棄物丟棄在灌區的河道、農田和道路兩旁，嚴重污染了當地環境，對居民生活、農業生產和經濟發展產生不利影響。使用礦渣磚作為原材料，減少了黏土磚及石頭的大量使用，可以減少礦渣污染，美化環境。而且礦渣磚生產過程簡單，直接擠壓成型，無污染，使用過程中不需要用水洇磚，可以節約水資源，無“三廢”排放。

第三，經濟價值顯著。首先，礦渣磚防滲渠道造價低廉（可以節省投資），節省耕地，斷面80 cm×90 cm的渠道綜合造價在120元左右，比同型號砌石渠道約低5%，比混凝土渠道約低10%。其次，與砌石、混凝土及其他防滲渠道相比，礦渣磚防滲渠道施工簡便、工藝簡單，不需機械設備及模板、支撐架，同時，砌磚技術易于掌握和應用，在施工過程中，礦渣磚吸水率極小，剔除了洇磚工序，施工速度較快。通常渠道斷面不超過70 cm×70 cm，每月渠道施工可達1 000 km，因此，使用礦渣磚既使整個工程的進度得以提高，又可滿足農田灌溉需要。

3 幾點建議

3.1 堅持灌區節水技術改造規劃的原則

針對當地實際及水資源情況，結合當地城鄉社會經濟的發展需要，堅持遵循灌區節水改造總體規劃的原則。

一是通過開源與節流來優化配置水資源。從灌區現實情況分析，針對灌區面臨的日益嚴重的水資源分布不均問題，需通過水利工程建設來完善資源分布。由于灌區群眾的科學用水和節約用水意識不強，普遍存在用水不科學、浪費嚴重的問題。因此，堅持開源與節流并重，依托工程建設和管理措施來提升灌區內部的水資源利用率，在全面利用當前庫水的前提下，做好各種水資源的配置，防止灌區會發生的干旱或土壤質變的問題，控制好水資源質量，保證水資源的運用與當地自然環境相結合，實現水資源的可持續利用。

二是依托新技術來整體提高節水效益。目前在灌區內的傳統地面灌水技術無法滿足現階段發展的要求，應把傳統的技術進行有利改造，在繼續深化傳統技術新效益的同時，推廣先進的灌水新技術，因此，水資源利用效率的提升可以依托技術革新或改造來獲得，從而改善灌區工程引水、輸水、配水、灌水條件，減少水量損失，提高灌溉水的有效利用率。

三是注重經濟效益與社會效益的同步發揮。經濟發展與社會進步是同步的，因此，要同時提高兩個效益，促進灌區改革的整體推進。

3.2 礦渣磚技術改進和對配套設施的要求

一是確保礦渣磚在生產成型后及時養護。二是在建設防滲渠道時，在渠道過水部位最好采用“37”結構，頂部采用C20混凝土現澆，以增加渠道防滲性能及穩定性。三是要完善田間規劃，多修建田間橋，以有效減輕農業機械進入田間破壞渠道；同時，每隔10 m做一拱圈以增加側墻的抗傾倒能力，提高渠道的整體質量。

4 結語

礦渣磚作為一種新型建筑材料，具有資源豐富、強度大、抗凍融性強、與水泥易結合、價格低、環保、經濟等特點，社會效益與經濟效益十分顯著，具有廣闊的應用前景，應進一步加強在水利工程和其他領域的推廣使用。

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