季節凍土區渠道防滲結構探析

于東升

摘?要：水資源短缺己成了世界性的問題，水是農業的命脈，我國人均水資源擁有量僅占世界水資源量的四分之一，水資源量缺乏對我國工農業生產和經濟的可持續發展會造成的負面影響，渠道防滲實現節水的潛力巨大，季節凍區渠道防滲的節水意義已被各部門所認識，所以提出能夠防止凍脹的防滲渠道結構型式，以優化結構為主，對加快寒冷地區渠道防滲建設意義深遠。

關鍵詞：防滲結構?水資源?凍土區?渠道

中圖分類號：U617 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0139-01

1季節凍土區渠道防滲的意義

水是整個國民經濟和人類生活的命脈。從全國對水資源量總的需求來看，我國是一個水資源相對貧乏的國家，在出現中等干旱的情況下，水資源與生產發展不相適應的矛盾突出，農業是我國的用水大戶，農業缺水在還要依靠節水予以解決，但有效性很差，由于灌溉水的大量浪費，致使農業用水占各項總用水量的比值過大，使水資源的浪費十分嚴重，而農業節水對保障國家水安全、糧食安全和生態安全，能否深入推動農業和農村經濟可持續發展，具有重要的戰略地位和作用。

灌區來要想徹底解決用水矛盾，關鍵是節水。為減少來自農田輸水系統的水量損失，以科技創新促進生產力發展，許多國家已實現灌溉輸水系統的管網化和施工手段上的機械化。渠道防滲是減少輸水損失、控制地下水位，促進季節凍土區農業節水灌溉技術，提高渠道水利用系數的工程措施，適用于所有的灌溉土渠，在節水灌溉中占有十分重要的地位，是我國現在應用最廣泛的節水灌溉工程技術措施。

節水農業生產實踐中還存在工程凍害及老化失修，尤其是在北方各類工程建筑物的凍害中，灌溉效益仍在不斷衰減，水工建筑物的凍害最為普遍和嚴重。出現凍脹上抬、裂縫和嚴重的變形。嚴重影響了現有水利工程效益的發揮，也使新建工程的發展受阻。世界性的水資源短缺已成定局，在節水灌溉技術研究方面，節水工作意義重大而深遠，要深入研究渠道防滲以及地面灌水技術改進工作，季節凍土區渠道凍脹破壞十分普遍，因此防止農業灌溉用水水量被渠道滲漏掉，把水分的損失降低到最低限度，通過渠道防滲實現節水的意義巨大。

2我國灌區渠道防滲現狀

在解決水資源匾乏的對策中，我國渠道防滲開展較早，使節水成為最重要且廉價的方法。隨著水資源的日益緊缺，寒冷地區渠道凍脹破壞十分普遍，其為了防止凍害，多采用沙礫石作置換層，渠道必將大范圍實施防滲節水工程，這也成為灌區工程的重點和難點。我國從60年代就強調渠系配套，為提高項目實施的科技含量，對渠系進行改造和配套，取得了一定成效，推動了渠道防滲工程的持續快速發展。

隨著我國水利工程中的凍與凍害防治發展，我國季節凍土區渠道防滲技術開始有了起色，由于水庫冰層膨脹力對土壩護坡的破壞作用，相關部門開始進行灌區水工建筑物凍害狀況的調查，并采取了多種防治措施。70年代末期到現在，是水利工程中凍土和凍害防治研究所迅速發展時，進一步肯定了我國北方凍害破壞問題的嚴重性，渠道的凍害作為一個重要內容已被提到日程上來。根據我國嚴寒及季節凍土區的調查資料，多年凍土地基引起工程建筑物破壞的主要原因是融沉作用，因此要根據各地實際情況廣泛選用防滲材料，對渠基土凍脹性的工程分級，驗算凍脹穩定性以便采取適當措施。

年季節凍結產生的原因是冬季氣候寒冷，造成了大地表層土不同深度的凍結，水面形成凍蓋層，而春夏轉暖時又全部融化，而使許多座落在土基上和以土水為環境的各類工程和建筑物因其動力作用而產生各種破壞。季節凍土區灌區渠道防滲過程中存在的主要問題是渠道都是暴露在野外自然條件下，渠道的一個特點是形式多樣，渠道底板、護坡等上部結構荷重都較輕，使凍害現象在不少地方的工程中發生。渠道的凍害問題大致可歸納為土的凍結和融化對坡面填土質量的影響，在地基土凍脹力作用下產生上抬、起鼓，冰壓力和冰凌作用對渠道的破壞，混凝土護面和漿砌石護面受凍融作用，薄而剛度小的渠道地板遭到強度破壞。

3抗凍脹渠道的結構型式

凍土是一個復雜的多相體，其中土骨架是組成凍土的基礎，冰在上中存在是凍土的基本標志。在凍結和融化過程中土體性質發生變化，凍土的性質、凍結時的水分遷移和凍脹有重大影響。凍土構造取決于土的成分和構成特征，凍土具有自己的特殊構造，季節最大凍深的影響因素有人為和朝向兩種因素，在凍結過程中其地下水形成封閉系統，我國是世界上凍土分布較廣的國家，主要分布在長江以北的廣大地區。

季節凍土區渠道防滲的一般措施。首先土料防滲具有一定的防滲效果，土料防滲主要有土料夯實、粘土護面、灰土護面和三合土護面；其次是砌石防滲。它具有就地取材、施工簡單、抗沖、抗磨、耐久等優點。一般采用的方法是塊石襯砌防滲、卵石襯砌防滲；磚砌防滲是一種因地制宜、就地取才的防滲襯砌措施，并用特制的陶磚和釉磚進行防滲；混凝土襯砌防滲廣泛采用板形結構，具有防滲效果好，糙率系數小，不生雜草，經久耐用等效果；瀝青材料防滲。常用的瀝青材料護面有瀝青混凝土、埋藏式瀝青薄膜和瀝青席。優點是具有防滲、耐久、抗堿、造價低、施工簡便。

季節凍土區渠道凍害特點、原因，規律。

季節凍土區渠道凍害的特點是渠道地基土具備產生凍脹的充分條件，渠道工程結構型式簡單，面積大，線路長、體輕，工程位置選擇性小，渠道抗凍脹能力低，渠道防治凍害措施較難實施。

季節凍土區渠道凍害的原因是由于渠道在地基土的凍脹作用下破壞，渠道在基土的融沉作用下破壞，在冰荷載的作用下渠道破壞，不正確的施工技術造成建筑物凍害破壞嚴重，工程設計不符合季節凍土區客觀情況，季節凍土區渠道在歷年凍融循環及寒凍風化作用下加速了工程破壞。

季節凍土區渠道凍害的一般規律是渠道底板凍脹破壞，它包括底板正體上抬、底板縱向裂縫和底板不規則斷裂；渠道襯砌的凍脹破壞：，它包括溫度裂縫：、凍脹裂縫、凍融滑塌、凍融剝蝕和整體上臺。

目前防治渠道凍脹的措施：在季節凍土區渠道襯砌的規劃設計中，盡可能避開粘、粉土壤的渠床，盡量使渠道避開地下水位較高的地段，盡可能采用填方渠道，盡量使渠線處于地勢較高的脊梁地帶，應盡量做到渠、路、溝相結合，沿渠道布置林帶；采用適宜的襯砌材料和結構形式，根據渠道各部位凍脹的大小和分布，為其中的水分提供出路。

參考文獻

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