綜合防滲技術在新疆某干渠改造工程中的應用

馮　斐

(塔里木河流域工程建設處，新疆 庫爾勒 841000)

綜合防滲技術在新疆某干渠改造工程中的應用

馮斐

(塔里木河流域工程建設處，新疆 庫爾勒 841000)

摘要：大型灌區是保證新疆自治區農業健康發展的重要保障，而干渠是組成灌區的基礎設施。隨著使用年限的增長，目前很多灌區的干渠損壞及滲漏現象嚴重，不滿足使用要求，干渠改造工程也在大規模進行。渠道的防滲性直接關系到水的利用率，本文以新疆某干渠改造為實例，介紹了綜合防滲技術在渠道改造工程中的應用。

關鍵詞：干渠改造；防滲技術；應用

新疆自治區地處歐亞大陸腹地，氣候寒冷干燥，年降水量較少，因此“灌溉農業”成為當地農業發展的主要方式。從20世紀50年代開始，新疆地區的大型灌區建設快速發展，極大地提高了當地居民的生活水平。但隨著生產規模的擴大和水利設施年久失修，很多灌區的干渠滲漏現象嚴重，對當地珍貴的水資源造成極大浪費。所以加強干渠防滲改造已成為灌區改造中的重要內容之一。

1工程概況

新疆某干渠全長13 km，修建時未采取任何防滲措施，至今為止仍然以土渠方式引水。經多年運行，干渠斷面變形嚴重，渠底不斷加寬，多處已無渠形。每年灌溉時四處漫溢，滲漏嚴重，渠系水利用系數極低，干渠原設計流量為2.0 m3/s，現狀實際引水能力為1.6 m3/s。該干渠控制下轄縣多個鄉鎮的灌溉任務，目前干渠水利用系數僅為0.83。原設計灌溉面積0.25萬hm2，現狀實際控制灌溉面積為0.12萬hm2。為了改變這種現狀，相關部門決定對該干渠進行改造。

2渠道防滲的重要性

農業灌溉用水占我國全部用水量的70%左右，而且農業用水浪費現象十分嚴重。據權威部門統計，如果我國灌溉渠道的水利用系數提高0.1，每年的節水量高達350億m3，幾乎相當于10個北京市的年用水量。渠道防滲的重要性包含以下幾個方面：

(1) 節約渠道建設成本及運行費用。經過試驗，在尺寸相同的情況下，采用防滲措施的渠道其流量高出普通渠道的20%。這就使防滲渠道的斷面可適當減小，從而帶動一系列工程規模的減小。

(2) 有效防止土壤鹽堿化和沼澤化。灌溉用水的大量滲漏會造成很多低處耕地沼澤化和鹽堿化，減產量可達20%。更有甚者會造成地下水位的上升，很多地下酸性或堿性水滲透到土壤中，直接造成農作物的衰敗和死亡[1]。

(3) 防止渠道的坍塌和斷流。長期的水浸泡會使渠道土基出現松軟、下陷等現象，這就會使渠道出現不均勻下降，剛性結構的縫隙增多，不僅會加大滲漏量，造成惡性循環，而且土壤會順著縫隙進入渠道，造成渠道堵塞斷流。

3綜合防滲技術在干渠改造工程中的應用

目前，我國常用的渠道防滲形式包括土料防滲、水泥土防滲、漿砌石防滲、混凝土防滲及膜料防滲等[2]。這幾種防滲方式的優缺點對比見表1。為了保證工程效果，本項目設計采用混凝土+塑膜的綜合防滲形式。

表1　渠道防滲形式優缺點對比

3.1渠道防滲設計

(1)渠道斷面設計

渠道斷面形式對防滲性有著直接影響，目前最常見的斷面形式有“U”型、弧形底梯形、梯形、矩形等[3](見圖1)。按照經驗來看，“U”型和弧形底梯形的防滲性能要好于梯形和矩形，但是因為其不利于機械化施工，施工速度慢且人工成本大，所以本項目采用梯形斷面形式。渠道設計流量為2.0 m3/s，根據式(1)確定渠道的斷面面積，進而得出邊坡及底部參數。最終計算出渠道邊坡為1∶1.5，底部長度為1.2 m，深度為1.5 m，頂部寬度為3.0 m。

圖1　渠道斷面常見形式

(1)

式中：Q為渠道設計流量，2.0 m3/s；n為渠道糙率；R為水力半徑；i為渠道比降；A為斷面面積，m2。

(2)渠道防凍脹設計

渠道防凍脹性對其防滲性也有決定性影響，據統計：超過70%的渠道裂縫就是由熱脹冷縮引起的。新疆地區晝夜溫差很大，最大超過20 ℃，所以必須要采取相應的防凍脹措施。在該干渠改造工程中，設計采用“換填法+鋪設苯板”的防凍脹方法，具體為將部分地段的沙土及雜土換填為砂礫石；在夯實的地基土表面鋪設一層5 cm厚的苯板[4]。

(3)渠道結構設計

綜上所述，該干渠的具體結構從下至上依次為：夯實土基、保溫苯板、聚氯乙烯(PVC)塑膜和混凝土澆筑層。在渠道高出地面的部分段采用填土夯實，并覆蓋上一層混凝土，其總體結構詳見圖2。

圖2　新疆某干渠具體結構示意圖

3.2混凝土+塑膜綜合防滲技術施工

(1)渠基清理

在舊渠道的基礎上進行土方開挖，注意開挖深度和寬度應略小于設計標準，若開挖過頭，還要進行回填處理，其強度會下降。開挖之后采用人工修坡和清底作業，基礎面不得有松雜土和亂石等，渠道高程誤差應控制在2 cm內，針對沙土和雜土進行換填處理。最后對渠基進行碾壓，應保證渠槽平順、渠基平整[5]。

(2)鋪設保溫苯板

本項目鋪設的聚苯乙烯板的厚度設置為5 cm，鋪設時從下向上進行。接縫處可采用防水膠帶粘接形式。要求苯板和渠基接觸緊密，不得出現空洞。鋪設時應時刻小心，防止苯板的破壞，若破碎塊較大，應用防水膠帶粘貼牢固，若破碎塊較小，則不再使用。

(3)鋪設防滲塑膜

為保證防滲效果，本項目采用全鋪式縱向鋪膜的形式。按照斷面尺寸和施工段長度進行剪裁，每幅長度控制在50 m左右。對于接縫采用粘接法施工，粘結寬度一般為20 cm。鋪設之前在苯板上灑適量的水，以保證膜層的平整。

(4)混凝土澆筑

本項目所用的細石混凝土配比為水泥∶中砂∶石子∶水=1∶2.5∶4.8∶0.7(重量比)，澆筑厚度為8 cm。混凝土的伸縮縫設置標準為縱縫間距5 m，橫縫間距4 m；伸縮縫寬度為2 cm，中間填充聚苯乙烯板后再用水泥砂漿填充平整。在澆筑完成3 d后對其進行養護，本項目采用鋪設草簾養護法[6]。

4結論

渠道防滲設計對保證灌區水資源的合理利用、降低農民的用水成本具有很大的意義，本文論述的干渠通過應用綜合防滲技術，其水資源利用系數達到0.92，每年節約水資源超過500萬m3，灌溉面積也達到了設計標準，取得了較好的經濟效益和社會效益。此干渠綜合防滲技術的應用，具有一定的實用價值。

參考文獻：

[1]林良炎.塑膜技術措施在跨縣大型灌區干渠擴建改造工程中的應用[J].水利科技，2012(3)：30-34.

[2]紀國華.防滲技術措施在汀溪水庫總干渠改造工程中的應用[J].廈門科技，2015(12)：35-37.

[3]姜緒安，佘冬立，俞雙恩.渠道防滲技術在灌區改造工程建設中的應用研究[J].安徽農業科學，2012(4)：56-59.

[4]周來國.渠道防滲技術在灌區改造工程建設中的應用[J].水利科技與經濟，2014(7)：42-45.

[5]林良炎.塑膜防滲技術在干渠擴建改造中的應用[J].水利科技與經濟，2014(7)：38-40.

[6]魏生全.防滲技術在濕陷性黃土灌區改造工程中的應用[J].水利電力機械，2007(12)：25-28.

作者簡介：馮斐(1981-)，男，工程師，主要從事水利工程項目管理工作。

中圖分類號：S277；TV543

文獻標志碼：A

文章編號：2096-0506(2016)06-0057-03