渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用

□劉素敏（洛陽(yáng)市新區(qū)水系管理處）

□黃曉林 □黃 潔（洛陽(yáng)市河渠管理處）

渠道防滲技術(shù)的應(yīng)用

□劉素敏（洛陽(yáng)市新區(qū)水系管理處）

□黃曉林 □黃 潔（洛陽(yáng)市河渠管理處）

水的寶貴性不言而喻，但是在日常的用水、灌溉等過(guò)程中，往往造成很大的浪費(fèi)，因此如何最大限度的節(jié)約水資源是共同面臨的課題。文章論述了渠道防滲在節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉中的作用，闡述了渠道防滲材料、施工工藝及各種防滲技術(shù)的應(yīng)用及條件，從而合理地選擇渠道防滲措施和施工技術(shù)，來(lái)有效地節(jié)約水資源。

渠道防滲；防滲材料；施工技術(shù)

1 渠道防滲的重要性和作用

水是一種寶貴的生存資源。目前，我國(guó)水資源總量在世界上居第6位，但人均占有量?jī)H為2200m3，在世界上排第128位。我國(guó)農(nóng)業(yè)用水每年超4000億m3，占社會(huì)總用水量的81%以上，而灌溉渠道大都為土渠，渠系水利用系數(shù)較低，僅為0.40～0.60，一半水沒有被有效利用，白白的被浪費(fèi)掉了。渠道水量的損失，不僅降低渠系水利用系數(shù)，而且縮小灌溉面積。在鹽堿化地區(qū)，會(huì)導(dǎo)致次生鹽堿化的發(fā)生，極大地影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展。渠道水量損失中滲漏損失約占80%，可見加強(qiáng)渠道防滲是灌區(qū)管理工作重要措施。

目前，我國(guó)已建防滲渠道55萬(wàn)km，僅占渠道總長(zhǎng)的18%，80%渠道沒有采取防滲措施，仍然是土渠輸水，水量滲漏損失非常大。如果現(xiàn)有灌溉面積中70%的農(nóng)田實(shí)現(xiàn)了襯砌渠道或管道輸水，灌溉水利用系數(shù)將提高到0.55～0.60，大大減少水的浪費(fèi)。渠道防滲是諸多農(nóng)田灌溉節(jié)水措施中經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的主要節(jié)水措施之一，也是最廣泛的節(jié)水工程技術(shù)措施。

2 渠道防滲措施及技術(shù)

渠道防滲的作用不僅可以提高渠系水利用系數(shù)，減少滲漏、節(jié)約用水，還可以提高渠道輸水安全保證率，提高渠道抗沖擊能力。渠道防滲措施很多，一般遵循就地取材、施工方便、經(jīng)濟(jì)耐用、養(yǎng)護(hù)容易等原則，因地制宜，擇優(yōu)采用。

近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科技的更新，渠道防滲材料、襯砌結(jié)構(gòu)、施工工藝等取得一定經(jīng)驗(yàn)和成果，防滲技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：土料夯實(shí)防滲、灰土和三合土防滲、水泥土防滲、砌石防滲、混凝土和鋼筋混凝土防滲、塑料薄膜防滲、瀝青防滲等。

2.1 土料夯實(shí)防滲

土料夯實(shí)防滲就是在渠床表面建立一層夯實(shí)的土料防滲層。它具有實(shí)用面廣，能就地取材、造價(jià)低廉、施工簡(jiǎn)便和防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)。

土料夯實(shí)的防滲原理，就是在人為荷重下，使土壤孔隙減小，滲透性能降低，從而達(dá)到防滲效果。進(jìn)行夯實(shí)前，應(yīng)徹底清除渠底和渠坡雜物，用作夯實(shí)防滲的土料應(yīng)按照要求嚴(yán)格控制含水量的大小，沙壤土最優(yōu)含水量為12～15，輕粘壤土最優(yōu)含水量為15～17，黃土最優(yōu)含水量為19-21，中粘壤土最優(yōu)含水量為21～23，重粘壤土最優(yōu)含水量為22～25，粘土最優(yōu)含水量為25～28。

經(jīng)過(guò)夯實(shí)的渠道，一般可減少滲漏量30%～50%，土料壓實(shí)層越厚（一般20～40cm），壓得越緊，防滲效果越好。

2.2 灰土和三合土防滲

灰土防滲護(hù)面是采用石灰和粘土或黃土均勻拌和夯實(shí)而成。石灰與土的比例1:3～1:9，灰土護(hù)面鋪設(shè)厚度一般20～40cm。為防止護(hù)面龜裂，常在灰土中加入一定量的沙子，制成三合土護(hù)面，石灰、沙、粘土的重量比在1:1:3～1:1:6間因地選用。

為防止灰土和三合土護(hù)面產(chǎn)生裂縫，每隔5～8m設(shè)一道伸縮縫，縫寬1～1.50cm，縫內(nèi)灌瀝青或用瀝青膠泥填塞。經(jīng)過(guò)夯實(shí)的40cm的灰土或三合土護(hù)面，可減少滲漏量90%以上；新作護(hù)面28d養(yǎng)護(hù)期后，允許流速可達(dá)7.00m/s，護(hù)面糙率可降至0.02左右。

2.3 水泥土防滲

水泥土是由粘土和水泥混合而成，為增加其和易性，常摻入一定量的沙子或用砂質(zhì)粘土配料。水泥土經(jīng)過(guò)夯實(shí)，各種材料顆粒緊密靠攏聚集，空隙大大縮小，分子間引力增加，故有較高的抗壓強(qiáng)度和較低的滲透性。

用作渠道防滲護(hù)面的水泥土有干硬性和塑性兩種。干硬性水泥土護(hù)面常像混凝土襯砌一樣，預(yù)制成水泥土板或砌塊，含水量按左右含水量控制，增加干容重，提高力學(xué)指標(biāo)。塑性水泥土加水量較多，含水量可達(dá)32%，現(xiàn)場(chǎng)拌和，就地批抹。

水泥土護(hù)面厚度一般2～3cm，為防止裂縫，一般沿長(zhǎng)度方向，每隔3～5m預(yù)留1～1.50cm寬的結(jié)構(gòu)縫，縫內(nèi)用瀝青澆灌。水泥土防滲護(hù)面具有取材容易、施工簡(jiǎn)便；造價(jià)低、強(qiáng)度高；抗?jié)B性強(qiáng)、抗沖刷、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，也存在難以拌和、施工質(zhì)量難控制；易干裂、軟化現(xiàn)象重；抗凍性差等缺點(diǎn)。

2.1 砌石防滲

砌石防滲護(hù)面包括干砌、漿砌片石、塊石、卵石等。

2.4.1 片石、塊石防滲護(hù)面

片石、塊石護(hù)面，特別是漿砌石護(hù)面，具有耐久性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗沖刷、耐冰凍等特點(diǎn)，是取材石料較容易地方常用的渠道防滲措施。

干砌片石、塊石護(hù)面防滲效果差，每公里水量損失多1%～5%，經(jīng)泥沙淤填可降至0.40%～0.50%，但糙率大，在0.25×10-1～0.30×10-1之間。因此干砌面多用于渠道護(hù)岸防沖或粘土、三合土護(hù)面的保護(hù)層。

漿砌塊石護(hù)面防滲效果好，糙率0.25×10-1～0.28×10-1。要求所用石料質(zhì)地堅(jiān)硬、無(wú)裂縫規(guī)格長(zhǎng)40～50cm，寬30～40cm，厚度≥8～10cm為宜。

干砌石勾縫時(shí)，先清理渠床并平整、夯實(shí)，后進(jìn)行鋪砌作業(yè)。砌筑前，渠底攤鋪5cm后砂漿墊層，安放石塊并用碎石塞緊。塊石襯砌厚度20～40cm，片石15cm即可。鋪砌后，將平縫上下和立縫左右掏深，灑水浸潤(rùn)勾縫；勾縫后精心養(yǎng)護(hù)，以防裂縫。

漿砌塊石采用坐漿和灌漿相結(jié)合的施工方法，使塊石容易膠結(jié)在一起。具體為先清基、灑水，鋪漿、安放石塊、塞縫、找平、灌注砂漿。每隔30～50m，留一處伸縮縫，縫寬3cm，用瀝青水泥砂漿澆筑。砌石一般采用50#或75#砂漿，防滲勾縫采用75#或100#砂漿。

2.4.2 卵石防滲

卵石防滲主要用于砂礫石沖積地區(qū)和卵石豐富地區(qū)。卵石防滲也有漿砌和干砌兩種，渠道斷面形式多為梯形，常采用圓弧渠底和直線邊坡的理想斷面。允許最大流速4～5m/s，抗耐磨性能略高于混凝土護(hù)面，糙率為0.25×10-1～0.35×10-1。

2.5 混凝土和鋼筋混凝土防滲

混凝土防滲和鋼筋混凝土襯砌防滲是廣泛采用的渠道防滲措施之一，它防滲效果好，與原土渠相比，可減少滲漏90%～95%以上，并且強(qiáng)度高、耐久性好，抗沖刷、節(jié)約后期維修費(fèi)用。混凝土襯砌的渠道，糙率可降到（1.40～1.70）×10-2，允許流速可達(dá)4～6m/s，可減小渠道斷面、減少工程量和占地面積，甚至可加大輸水、輸沙能力。

混凝土和鋼筋混凝土襯砌有預(yù)制和現(xiàn)澆兩種，一般大中型渠道多采用渠底現(xiàn)澆，渠坡預(yù)制安裝的施工方法，中小型渠道隨著現(xiàn)場(chǎng)澆筑機(jī)械的發(fā)展，采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工的比重越來(lái)越大。

2.5.1 現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土襯砌

現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土襯砌渠道斷面形式，常采用梯形和梯弧形斷面，小型渠道多采用U型斷面。混凝土標(biāo)號(hào)采用100～200號(hào)；厚度因水文地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)貧鉁丶扒浪σ氐挠绊懀嗖捎?～10cm厚混凝土襯砌；為適應(yīng)溫度、沉陷等引起的裂縫，需布設(shè)橫向、縱向伸縮縫和沉降縫，橫縫間距一般為3～5m；在邊坡和渠底連接處設(shè)縱向縫，渠底寬和水位較深時(shí)，加設(shè)縱向縫。縫寬1～2cm，多采用1:1:4的水泥沙板條填塞。

施工前清理渠床，整修平整，按設(shè)計(jì)斷面培土夯實(shí)，鋪設(shè)排水墊層，支模，澆筑。澆筑順序先澆渠底，再由下而上澆筑并振搗密實(shí)。

2.5.2 預(yù)制裝配式混凝土襯砌

預(yù)制混凝土板的大小，根據(jù)渠道斷面尺寸、渠床條件、施工條件等確定。通常采用100cm×100cm、100cm×80cm、70cm×50cm等，平原地區(qū)采用48cm×48cm×6cm，降低了施工勞動(dòng)強(qiáng)度。

鋪設(shè)前，按設(shè)計(jì)斷面清基，打樁放線，開挖渠床；先鋪渠底，后邊坡先下后上，從下游向上游鋪砌。

2.6 塑料薄膜防滲

目前，使用的薄膜多為聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE），前者價(jià)格低廉，后者耐低溫，各有千秋。

塑料薄膜防滲效果好，幾乎不透水，還具有良好的柔韌性、延伸性，能適應(yīng)各種形狀的渠道斷面，耐高溫、耐凍脹、耐腐蝕、重量輕、用量少、運(yùn)輸方便。

3 結(jié)語(yǔ)

渠道防滲工程措施除了上述幾種，還有瀝青防滲、草泥防滲,砌磚防滲、固結(jié)土壤化學(xué)防滲等，選擇何種渠道防滲方式，要依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地形條件、基土性質(zhì)、地下水位、土地利用及灌溉系統(tǒng)的形式、防滲標(biāo)準(zhǔn)、耐久性、材料來(lái)源、管理養(yǎng)護(hù)、工程費(fèi)用等多方因素綜合分析，科學(xué)、合理選擇。同時(shí)，渠道防滲工程措施的選擇要遵循：達(dá)到預(yù)期防滲效果，注重耐久性。因地制宜、就地取材、施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低廉。提高渠道輸水能力、抗沖能力，促進(jìn)渠道穩(wěn)定、減少斷面尺寸。便于管理養(yǎng)護(hù)，后期維修費(fèi)用低。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，我國(guó)在渠道防滲技術(shù)及工程應(yīng)用方面都取得了長(zhǎng)足發(fā)展，無(wú)論在新型材料的研制與開發(fā)，還是渠道襯砌結(jié)構(gòu)形式方面，防滲施工新技術(shù)都取得了一定進(jìn)展，隨著灌區(qū)節(jié)水改造任務(wù)的開展，大規(guī)模的采用渠道防滲工程手段，將進(jìn)一步提高水資源的利用率。

TV732

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1673-8853(2014)08-0007-02

2014-03-04

趙 鑫）