沈陽市渠灌區節水改造骨干渠道修復方案研究

辛 光 沈陽市渾蒲灌區管理處 沈陽 110024

沈陽市渠灌區節水改造骨干渠道修復方案研究

辛 光 沈陽市渾蒲灌區管理處 沈陽 110024

沈陽市大部分灌區系統老化“帶病”、超負荷運轉，嚴重影響了灌溉、城市環境供水和防洪功能的發揮。本文針對灌區的骨干渠道采取生態護坡和混凝土襯砌防滲相結合的形式進行骨干干渠的修復，對生態護坡的生態袋、三維排水聯結扣、扎口帶、縫袋線和加筋格柵，以及混凝土襯砌防滲的渠道斷面形式、 防滲層厚度和伸縮縫等方面進行了詳細說明。

灌區改造；生態灌區；渠道修復

沈陽市現有灌區22個，承擔200.78萬畝水田灌溉，還擔負著城市鄉鎮水系和各公園人工水體的供水任務，是我市確保糧食安全和環境供水的重要基礎措施。灌區的實際功能和供水任務日益加重，它既為灌溉服務，更為城市環境供水和沈陽城市北部防洪服務，實際控制范圍卻超出大型灌區基本要求。灌區系統在老化“帶病”、超負荷運轉，不僅修復改造成本成倍增加，運行步履維艱，而且給城市發展和我市生態城市建設，以及給人民生命財產安全帶來巨大隱患。因此，按建設城市灌區的理念，對灌區改造勢在必行。

1 骨干渠道生態護坡

采用三維排水柔性生態護坡系統，用軟體的特殊環保材料，取代高耗能的鋼筋、混凝土、石材等硬體材料解決了多種傳統剛性邊坡不可突破的技術難題。使結構穩定、水土保持與綠化一次完成。系統由生態袋、三維排水聯結扣、扎口帶、縫袋線、加筋格柵、生態錨桿等系統材料以及填充材料配比方案 袋體綠化配方技術服務體系等組成。

（1）生態袋

生態袋以聚丙烯為主要原料，采用無紡針刺工藝經單面燒結制成，其力學參數相當于縱向5.81KN/m，橫向7.24KN/m，CBR頂破強力1458N，等效孔徑O95為0.20mm，垂直滲透系數為0.172。具有目標性透水不透土的過濾功能，使植物穿過袋體自由生長。根系進入工程基礎土壤中，如無數根錨桿完成了袋體與主體間的再次穩固作用，時間越長，越加牢固，降低了維護費用。

（2）三維排水聯結扣

三維排水聯結扣與同一力學數學模型下設計的生態袋互相聯結，形成穩定的三角內摩擦緊鎖結構。優化設計的倒鉤棘爪結構最大限度地與生態袋緊密相連。其上下面棘爪數量的分配和位置的分布在力學上更加科學，能將集中應力合理分散；雙向通道凹槽和垂直孔洞組合成相互交錯的非流線型凸肋,加大了三聯結扣表面與生態袋之間的摩擦力。其網孔狀結構使得聯結部位剛柔并濟，倒鉤棘爪始終與袋體保持垂直緊貼，充分發揮其柔性結構的受力特點；垂直孔洞和通道凹槽的尺寸、位置都通過精密計算并形成立體交錯的三維排水網絡，能使邊坡體內的滲水迅速排泄，從減小邊坡靜水壓力，進而消除滲水對邊坡的破壞。垂直孔洞的孔間距，孔徑大小，孔位的布局，都綜合考慮了適應邊坡種植的植物根系生長的特點，為植物根系提供了無障礙的生長通道，有利于植物根系在邊坡體內的自由生長和穿透，使異株植物根系盤根交織,與坡體有機地融為一體，是柔性邊坡的結構安全穩定的重要條件。

（3）抗紫外扎口帶、縫袋線

綠霸扎口帶具有抗紫外線及抗拉性強的特點。其強度、長度、寬度，結頭尺寸扣等參數還充分考慮了袋口的縮緊拉力和人體工程學中人的發力特點和握拔力的大小。

(4)生態錨桿與加筋格柵

生態錨桿是一種以合成樹脂為黏結劑，復合纖維為增強材料制成的復合材料，采用拉擠成型方法制成的復合纖維桿體，具有抗拉強度大、耐腐蝕性強、重量輕、錨固反應快、易于加工等特點。加筋格柵在構筑較陡的回填土邊坡時，三維排水聯結扣把加筋格柵和進行聯結，對工程的堅固和穩定起到重要作用。

(5)植被方式

三維排水柔性生態邊坡工程系統的根植土厚度達0.3m以上，達到園林規范要求植被土層的厚度。盡量選用鄉土植物,選用一種或多種植被方式;擇易成活的、少（免）維護的植被;不易退化的植被，盡量選擇喬、灌、花、草的立體植被形式。在生態袋的填充料中補充土壤中缺少的元素成分和養料，以利植被的生長。分別采用噴播、混播、壓播、插播、鋪種草皮及圍坑栽植等種植方式。

2 骨干渠道混凝土襯砌防滲

混凝土防滲抗沖性能好，輸水能力大，能適應高流速水流，耐久性強，不易滋生雜草和淤泥，減少雜草清除和清淤工作量，適用于各種地形、氣候和運行條件的大、中、小渠道，是目前廣泛采用的一種防滲措施。缺點是造價高，易受溫度變化的影響而產生裂縫，易受鹽類的侵蝕。

(1)渠道斷面形式

梯形斷面形式，優點是施工方便。此外還有渠道為直線、渠底為弧線的形式，這種形式具有較好的水力條件，能抵抗較大的浮托力和減少襯砌工程量；U形渠槽，節省占地面積，但施工較復雜。

(2) 防滲層厚度

防滲層厚度與氣候條件、渠道流速和混凝土結構有關，參見表1。

(3)伸縮縫

設置縱向橫向伸縮縫，適應混凝土板的變形。垂直水流方向的橫縫，一般間距3～5m，縫寬2cm左右，若底寬太大，則要設順水方向的縱縫。伸縮縫，多采用梯形或矩形，在填筑縫時，首先要清理縫內泥土雜物，使縫壁清潔、干燥，接著在縫壁刷上一瀝青一柴油混合物，再將拌和好并保持在110℃的焦油塑料膠泥灌入縫內，迅速向縫壁抹壓，使膠泥與縫壁充分黏結，最后用熱烙鐵沿縫口壓烙，使表面平整并粘牢。

(4)加強施工管理確保工程質量

①地基處理

在選擇渠道線路時，盡量避開濕陷性、膨脹性黏土及地下水位高的不良地段，對于新建渠道在防滲體工程鋪筑之前，先要將渠基整平，然后夯實，最好能提前開挖使基土的水分在自然風干下盡量降低，以增強土基強度，減輕冬季凍脹破壞。對于改建渠道，應盡早停止放水，并扒松渠基風干。

②選擇合理的施工方式

混凝土防滲渠道一般有兩種施工方式：一是預制板襯砌，它常用于沉陷未定的一般渠道，這種方法接頭比較多，整體性差，容易被破壞，預制砼板的大小，應根據施工條件決定。另一種施工方法為現澆砼，它多用于地基較穩定的情況，這種施工方法操作比較困難，施工費用高，要求工期長，但施工質量好，防滲整體性好，強度高，施工縫少，容易管理。

3 結語

渠道改造措施在干渠及支渠以上渠道推廣應用合計100km，斗農渠推廣應用合計300km。三維柔性生態護坡面積推廣應用10000m2。而且生態護坡在人工濕地、河道整治，公路、鐵路邊坡防護綠化、園林景觀、城建等領域越來越受到關注，給灌區科學管理提供了技術和設施支持。

借助全國大力推進灌區改造的機遇，積極提出新的灌區理念，拓展現代灌區的功能與定位，為我市灌區申報全國大型灌區提供理論和技術支持。建設城市生態灌區的理念和相應的技術改造措施在我市15個萬畝以上灌區逐漸得到普遍應用，使得我市的現代灌區系統不僅發展為當地的灌溉中心，更是我們整個城市生存必備的水系環境中心，為城市和農村生產生活提供必備的水資源、水環境、生態需水補給來源和維系生態系統平衡。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.027

表1 混凝土防滲層最小厚度(cm)