灌區節水改造中的渠道防滲技術研究

辛福德

摘要：渠道滲漏是許多農業灌溉系統中普遍存在的問題，短時間來看，渠道滲漏速度慢，影響小，但積年累月下來可造成嚴重的水資源浪費，且滲漏問題會影響渠道過水性能，影響灌區水資源調配速度和利用效率，不利于優化灌區的管理控制質量。渠道防滲是灌區節水改造的一項重要改造工程，需要充分考慮灌區自然條件、地質環境、灌溉需求等各方面因素，合理選擇防滲技術，對灌區渠道進行改造，優化防滲層結構，增強防滲效果。本文對常見的渠道防滲技術進行分析，并探討梯弧形渠、“U”形渠等渠道類型以及渠基、砌縫等渠道位置的防滲處理方法，以期為灌區節水改造提供一定參考。

關鍵詞：灌區 節水改造 渠道 防滲技術

中圖分類號：TU74??? 文獻標識碼：A

Research on Canal Anti-Seepage Control Technology in Water-Saving Renovation of Irrigation Areas

XIN FudeXin FuDe

（Dayu Water Saving （Jiuquan） Co.， Ltd. .， Jiuquan， Gansu Province，735000 China）

Abstract： Canal leakage is a common problem in many agricultural irrigation systems. In the short term， canal leakage has slow speed and small impacts， but over time， it can cause the serious waste of water resources. The leakage problem can affect the water flow performance of canals and the allocation speed and utilization efficiency of water resources in irrigation areas， which is not conducive to optimizing the management control quality of irrigation areas. Canal seepage control is an important renovation project for water-saving renovation in irrigation areas， so it is necessary to fully consider various factors such as natural conditions， the geological environment and irrigation needs in irrigation areas and reasonably select anti-seepage technology to transform canals in irrigation areas， optimize the structure of the anti-seepage layer and enhance the anti-seepage effect. This article analyzes common canal seepage control technologies， and explores canal types such as trapezoidal curved canals and "“U" ”-shaped canals， as well as anti-seepage treatment methods in the positions of canal foundations and masonry joints， in order to provide some reference for water-saving renovation in irrigation areas.

Key Words： Irrigation area; Water-saving renovation; Canal; Anti-seepage technology

灌溉渠道是農業生產活動中關鍵性的基礎設施，能夠將遠處的水資源通過渠道引流輸送至農業種植區域，通過合理的人為控制合理地調配至田間完成灌溉。灌區渠道線路長，支線多，工程量大，日常管護維修工作任務較重。許多灌區渠道使用時間較長，其防滲功能逐漸失效，也有部分渠道本身缺乏完善的防滲體系，導致存在較嚴重的滲漏問題，造成水資源損耗^[1]。近年來，我國越來越重視農業現代化發展，鼓勵進行灌區配套設施的翻新、續建等，同時也非常重視灌區節水改造，以優化灌區功能，提高水資源管理效率和質量，節約水資源，提高利用率。

1渠道防滲技術在灌區節水改造工程中的作用

1.1節省水資源

農業灌溉是水資源消耗較大的一項活動，為了減少浪費和損耗，提高水資源利用率，應大力倡導對灌區進行節水改造，全面檢查灌區的灌溉設施和設備，對不合標準之處進行及時整改，使水資源的價值得到充分利用，更好地為灌區農業生產活動提供灌溉服務。灌區渠道可分為干渠、斗渠、農渠、支路渠四4個等級，其長度長，彼此互相連接貫通形成復雜網絡，需要保障渠道具有良好過水能力和防滲漏能力，才能維持灌區整體功能的穩定可控^[2]。渠道防滲技術借助各類先進的防水材料、施工工藝在渠道底部、周邊形成防滲保護層，有效防止水資源向外滲透導致的損耗，降低滲透率，有效節約能源，更好地完成灌區內水資源供應。

1.2優化灌區灌溉功能

借助渠道防滲技術進行節水改造也有助于進一步優化灌區功能。灌區老舊的灌溉渠道運行過程中，由于不同程度的滲漏問題，以及渠道內雜草、雜物較多，其過水性能通常較差，水資源輸送效率低，損耗高，阻礙了灌區對水資源的精確控制和高效調配^[3]。利用渠道防滲技術進行渠道節水改造，能夠提高水資源輸送速度，節省輸水時間、輸水費用，提高灌溉效率，使渠道充分發揮出對農業種植的服務功能，促進灌區內農業的發展。

2灌區節水改造中的渠道防滲技術

2.1土料防滲技術

土料防滲技術是一種土壤處理角度進行防滲漏的方式，通過鋪設四合土、灰土等土料，進行碾壓夯實，強化其密度和強度，形成細密的土料防滲層，可在一定程度上阻止渠道內水資源向外滲漏，提高渠道整體防滲效果^[4]。在實際操作中，首先需要充分清理渠道底部，去除雜物以及如樹根、雜草等物，使整體施工環境保持干凈平整，然后依據實際情況選擇符合標準和要求的石灰和混合料進行填料，需依據施工要求提前對土料進行粉碎、過篩等處理，使石灰粒直徑在0.5 cm以下，土料顆粒控制在直徑2 cm以下。需依據渠道防滲漏要求進行實驗室配比，確?；旌贤亮现懈黝愋筒牧系谋壤茖W合理，同時明確土料最優含水量，在進行攪拌過程中進行水分控制，攪拌完成后需保證實際含水率與標準含水率之間的差異低于1%，發揮出最佳防滲效果。最后，施工前應依據土料類型進行分析，確定土料防滲層的厚度，通常底部厚度在10～～ cm至40 cm，渠道邊坡的鋪筑厚度在10～～ cm至60 cm，使其達到防滲功能需求，真正發揮實際價值。若土料防滲層厚度達到15 cm以上，鋪筑施工時應采取分層鋪筑方式，逐層鋪筑、碾壓，確保其密度、強度達到防滲要求^[5]。

2.2混凝土防滲技術

混凝土防滲技術則是需要將土料、水泥、水等物質進行混合處理，攪拌成混凝土后鋪設在渠道渠床上，并進行碾壓處理，待混凝土干透后即可在渠床上形成一層有效的防滲層，減少水資源運輸過程中的滲漏損失。該技術與土料防滲技術相比，防滲效果更好，可減少70%以上的滲漏損失，并且強度更高、抗沖能力好，使用壽命長，基本適用于所有氣候、地形的中小型渠道，但也存在一些缺陷和不足，包括材料成本相對較高、抗變形能力差等問題。在具體應用過程中，首先需要對渠床進行清理和平整，去除雜物，通過實驗室分析明確混凝土配比，然后對材料進行處理，依據實際需求選擇適宜的土料類型，提前進行風干、粉碎等預處理，使土料顆粒大小、含水量等達到標準要求，最后依據改造工程的進度，在現場完成攪拌、攤鋪等作業。為了施工作業更加科學規范，需加強施工流程控制，先對土料、水泥等材料進行干拌，使其混合均勻后再加入水進行濕拌作業。鋪筑混凝土前需濕潤渠基，使其與混凝土更好地結合。將混凝土鋪筑于渠道底部、邊坡位置，充分抹平，并于表面撒上約2 mm左右的水泥^[6]。設置混凝土保護層時可采用塑料材料，起到隔離防潮作用，防止混凝土凝結過程中開裂。在混凝土基層上設置水泥砂漿保護層，需在水泥砂漿層表面再涂抹一層水泥漿，并采用鋼板壓光。最后，要注意預留縮縫，長度約2 m左右，并做好對混凝土的養護工作，持續約14天，待混凝土防滲層完全穩定即可投入使用。

2.3砌石防滲技術

砌石防滲技術需選取合適的石料，將其干砌于渠床表面，并做好勾縫處理，形成一道石料防滲層，減少水資源滲漏。首先需清理和平整渠床，去除樹根、雜草等雜物，在底部鋪設砂漿墊層，然后再干砌石料。對石料進行合理選擇，按大小分類，并充分用水洗刷其表面，然后分層完成砌石作業。第一層選用規則、平整的大型塊石，盡可能地保持各個塊石的厚度基本持平，每層約在25～～ cm至30 cm左右，砌筑過程中需注意區分橫縫和縱縫^[7]。通過干砌方式完成兩邊砌石后，需在砌體表面持續噴水7 min左右，使砌體充分濕潤，然后倒入提前攪拌好的砂漿，并用碎石填補縫隙。若采用塊石襯砌，厚度應控制在20～～ cm至40 cm，若采取片石襯砌，厚度在15 cm左右，完成襯砌后仔細清掃縫隙，灑水濕潤，并采用水泥砂漿完成勾縫處理，并做好后續養護。

2.4塑料薄膜防滲技術

渠道中采用塑料薄膜防滲技術具有成本低、材料輕便、防滲效果明顯的優勢，通常是在渠道基土上方全面鋪設塑料薄膜，有效防止渠道中的水向下方、兩側滲透，從而達到防滲漏目的。塑料薄膜防滲技術較適用于交通不便、建筑材料缺乏以及對灌區生態景觀要求較高的區域，其缺陷在于強度較低，隨著應用時間延長，容易受到腐蝕、植物根莖穿透等各種因素影響，造成滲漏問題。

3灌區節水改造中的渠道防滲改造思路

3.1橫斷面調整

灌區節水改造主要需考慮降低水資源漏損，提高灌區水資源調配效率和利用效率，開展渠道防滲改造工程前需依據水力學理論對灌區渠道的水力性能進行深入分析，充分考慮灌區灌溉需求，對渠道設計流量、橫斷面形式、渠道尺寸參數等進行合理調整，明確是否對渠道橫斷面進行修整、拓寬、墊縮等操作，然后再進行防滲結構的設計，使其充分發揮出良好防滲效果的同時助力于增強渠道過水能力，提高水資源輸送速度。渠道橫斷面調整應當以滿足灌區水流量要求、水位要求為準，并充分考慮原渠道結構、材料、渠線是否符合改造需求，實現對整個灌區渠道網絡的優化改造。

3.2防滲技術選擇

渠道防滲技術類型多樣，包括混凝土防滲、土料防滲、塑膜防滲等，進行防滲改造之前，需要對當地氣候環境、資源情況、地質條件、灌區實際情況等進行充分調查和測量，分析原渠道防滲結構損壞原因，確定防滲改造形式和具體方案，選擇適宜的防滲技術對渠道進行改造處理。若灌區位于冬季寒冷區域，則需考慮凍脹破壞問題，選擇抗凍性好的混凝土防滲、砌石防滲等技術，并適當增加墊層厚度，加強基土防水和排水處理，控制渠道底部及與周圍含水量，有效控制凍脹現象的出現。對于流量較大的干渠，可在兩側設置重力式擋墻，并于渠道底部采取漿砌石襯砌結構，并采取混凝土防滲處理，使其整體防滲性能、防滲高度滿足干渠較高的設計水位要求和綜合要求。若渠道原有防滲結構為塑膜防滲或干砌石防滲，由于使用時間過長且缺乏維護管理導致老化、破壞，則需要依據實際情況處理原有防滲結構，采取合理的防滲技術進行加固，或是對防滲結構進行拆除重建。

4灌區節水改造中的渠道防滲處理措施

4.1梯弧形渠處理

在灌區節水改造工程中，可對渠道進行梯弧形改造處理，利用六邊形預制板進行渠道邊坡襯砌，用弧形預制板在渠床底部進行襯砌，可形成良好的防滲效果。首先需要充分夯實原有基土，全方位敷設防滲漏膜，隔斷渠道內部水流和大氣降水對渠道基土含水量的補給，使基土含水量維持較低水平，從而防止凍脹現象。鋪設防滲漏膜后，在其上設置水泥墊砂層，最后用預制板完成護面堆砌，可有效形成防水層，避免水資源滲漏。該方法還可有效降低凍脹發生風險，在北方冬季寒冷區域也比較適用。在防滲漏膜上方用水泥砂作為墊層，可在一定程度上保護防滲漏膜，防止薄膜在施工過程中發生破損，其本身也能作為防滲漏體系的一部分，與防滲漏膜、混凝土預制板共同形成防滲漏層，增強防水效果。在進行防滲處理時，需精確測量渠道各項數據，分析橫截面參數，依據水力學理論進行設計，并合理選用防滲漏膜的材質、墊層材質等。將混凝土預制板設計為六邊形，能夠改善凍脹變形的不均勻性，使渠道防水體系在冬季凍脹期也能維持整體結構的穩定，而渠道底部的預制板可設計為反拱形，可防止寒冷導致渠道底部出現凍脹、裂縫、裂臺等問題，待解凍后可恢復原位，降低預制板的變形度，從而防止滲漏。

4.2“U”形渠處理

許多灌區斗渠、農渠等渠道的渠床較為粗糙，建設時未設置防滲襯砌，渠道內雜物多，雜草叢生，防滲透性差，導致水資源流失、渠道過水能力差等問題，影響水資源輸送效率和利用效率。采用預制“U”形槽襯砌，能夠有效防止滲漏問題，同時降低渠床糙率，使渠道獲得較強的輸水、輸沙能力，改善水力性能。預制“U”形渠具有結構簡單、建設施工耗時短、防滲漏效果好、整體性能穩定等優勢，且“U”形渠襯砌斷面具有良好受力條件，在斗渠、農渠等渠道節水改造中采用預制“U”形渠可有效達到防滲漏目的，提高渠道過水能力。在預制“U”形渠時，需要充分考慮灌區渠道長度、輸水需求、水力性能、周圍環境、氣候條件等各種因素，合理設置“U”形渠預制件的開口度、深度、直徑、厚度、長度等參數，然后將預制件運送到灌區改造節段進行砌筑^[7]。預制“U”形渠還具有良好防凍脹能力，若灌區位于冬季寒冷的北方區域，氣溫極寒時“U”型渠會整體上抬，待溫度上升，解凍后通常能夠整體恢復原本位置，恢復正常輸水功能。除了預制“U”型渠外也可采取現澆“U”型渠對灌區渠道進行防滲處理，其厚度通常可設置為12 cm?，F場澆筑通常用于橫斷面較小的渠道中，具有接縫少、強度高、與渠床粘合度高等優勢。

4.3渠基的防滲處理

灌區節水改造工程中，做好防滲處理非常重要。當前較常用的防滲層多為薄層結構，有助于節省材料，減少渠道占地面積，這也導致其本身強度相對有限，穩定性不足，需要對渠道渠基及周圍環境進行一定處理，確保防滲層的鋪設打造一個穩定、堅實的基礎，才能確保防滲結構長期穩定發揮功能，防止出現變形、破損等情況，導致滲漏情況出現。為了保障渠道的安全穩定，需充分清除渠道內部及周圍的雜草、雜物、淤泥、腐殖土等，挖至穩定土層，并對原土進行夯實處理，維持渠基、渠坡的穩定性。斗渠、農渠在新建渠段可采取渠基原土翻夯的方式進行處理，對于原渠套砌段可直接進行原土夯實，使其密度、深度達到標準要求?；烈残枳龊梅罎B防水工作，避免水分過高導致出現濕陷變形、沉降變位、冬季凍脹等問題，導致上方防滲層發生移位、變形和破損，延長防滲層結構的使用壽命。

4.5砌縫與伸縮縫處理

在防滲工程中，對砌縫和伸縮縫的處理對于工程質量、防滲效果、使用壽命都有著重要影響。在灌區水資源通常引自自然界中的河流，經渠道輸水過程中，不可避免地夾雜著許多泥沙，若襯砌的砌縫處理不佳，出現接縫開裂情況，則會發生滲漏，導致泥、水滲入基土中，造成水資源浪費，同時影響基土穩定性。當冬季冰凍時期到來，滲漏部位高含水量的基土會發生凍脹現象，造成渠道防滲層的變形開裂，加重滲漏問題，形成惡性循環。因此，處理好砌縫非常重要，對于保障渠道防滲效果有關鍵性作用。需嚴格依據設計要求進行襯砌板接縫處理，縫寬控制在2cm左右，使用水泥砂漿進行連接。為了防止冰凍、地基變形等因素導致防滲層發生變形，應在渠道中間隔6 m左右設置一道伸縮縫，采用聚乙烯膠泥進行填充^[8]。聚乙烯膠泥具有良好變形性能，與混凝土也具有良好粘結能力，可防止防滲層發生變形、裂縫等問題，進而出現滲漏。進行灌縫作業前要充分清潔縫面，清除灰塵雜物，再進行膠泥制備和灌縫工作，確保膠泥與混凝土充分粘結，并采用瀝青砂漿封口。

5結語

灌區節水改造工程中，對渠道防滲的處理是一項重點改造工程，需要清理、改造那些防滲結構老化、防滲效果不佳、存在滲漏情況的渠道，可沿原有渠線進行改建工作，考慮到渠道類型、流量大小、周圍環境、氣候變化等各方面因素，合理選擇防滲技術，調整斷面形狀，增加防滲襯砌，實現干渠梯弧形化，斗渠、農渠、小型支渠“U”型化，最大限度地改善渠道過水能力，增強渠道穩定性，防止防滲襯砌變形造成滲漏，達到節水改造的目標。

參考文獻

[1]??? 李娜.灌區節水改造工程中的渠道防滲關鍵技術研究[J].工程技術研究，2023，8（2）：219-221.

[2]??? 劉紅勝.灌區節水改造工程中的渠道防滲技術應用[J].河南科技，2021，40（34）：65-67.

[3]??? 龍建春，謝順勝.小型灌區節水配套改造項目渠道襯砌防滲技術探討[J].湖南水利水電，2021（4）：90-91，107.

[4]??? 喬冠鋒.節水改造工程中渠道防滲技術的應用[J].河南水利與南水北調，2020，49（5）：37-38.

[5]??? 陳海.大洼灌區改造工程渠道防滲技術應用探析[J].地下水，2020，42（2）：221-222.

[6]??? 吳瓊.灌區節水改造工程中渠道防滲關鍵技術分析[J].中國新技術新產品，2019（18）：107-108.

[7]??? 陶紅梅.土工膜在南河灌區渠道防滲節水改造工程中的應用[J].甘肅水利水電技術，2021，57（8）：55-56.

[8]??? 羅科峰.灌區節水改造中防滲渠道斷面的優化設計探討[J].湖南水利水電，2022（2）：95-97.