灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲關(guān)鍵技術(shù)討論

劉建國

摘要： 渠道作為灌區(qū)比較典型的廊道景觀， 其灌溉能力也是農(nóng)業(yè)生態(tài)安全性的重要保障。輸水期， 絕大部分水經(jīng)多級別的渠道輸送到田間作用于農(nóng)作物， 但由于渠道容易發(fā)生滲漏， 少部分水會通過渠底和渠坡的襯砌縫隙滲透到土壤內(nèi)部。因此， 渠道系統(tǒng)防滲既是改善輸水損失的重要手段， 也是未來水灌溉持續(xù)發(fā)展的主要方向。本文以灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲技術(shù)為研究重點， 結(jié)合當下灌區(qū)節(jié)水改造工程的實際情況分析防滲技術(shù)， 并從土料防滲技術(shù)、 鋼筋混凝土防滲技術(shù)、 砌石防滲技術(shù)等方面探討了防滲技術(shù)的應用效果， 以期能夠提高灌區(qū)節(jié)水改造工程的工作效率， 充分發(fā)揮渠道防滲技術(shù)的價值。

關(guān)鍵詞： 灌區(qū)節(jié)水改造工程； 渠道防滲技術(shù)； 應用效果

DOI：10.12433/zgkjtz.20240248

隨著我國城鄉(xiāng)統(tǒng)籌化發(fā)展進程提速， 灌區(qū)節(jié)水改造工程既是解決好“三農(nóng)問題”的重要手段， 也是一項基礎性建設工程， 其在農(nóng)業(yè)領域的作用愈發(fā)顯著。但是長期以來， 雖然國家政府部門在灌區(qū)節(jié)水改造工程中投入了大量財政資金， 希望可以為灌區(qū)基礎設備建設與高效運用奠定堅實基礎， 但是受技術(shù)條件、 工程老化等因素影響， 灌區(qū)存在水資源嚴重浪費情況， 農(nóng)業(yè)用水效率較低， 這是與我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是相違背的。由此可見， 對灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲關(guān)鍵技術(shù)討論， 具有較為深遠的現(xiàn)實意義。相關(guān)部門應當認識到防滲透技術(shù)對灌區(qū)節(jié)水改造工程的作用， 充分利用防滲透技術(shù)增強灌區(qū)節(jié)水效果。

一、 灌區(qū)節(jié)水改造工程中防滲技術(shù)的應用現(xiàn)狀

在灌區(qū)節(jié)水改造工程中應用好防滲透技術(shù)， 是重中之重。該類工程以解決灌區(qū)渠道的滲漏問題為目標， 在實際節(jié)水改造工程中采取防滲漏技術(shù)手段， 對渠道進行抗凍處理， 改造灌區(qū)渠道線路。從現(xiàn)有的灌區(qū)渠道建設情況來看， 干路渠道多呈梯形， 支路渠道多呈U型， 且渠道相互連接， 每條渠道都不是獨立的。因此， 要發(fā)充分揮渠道的作用， 就要在渠道施工階段合理應用防滲技術(shù)， 并選擇合適的抗凍處理方法來縮小凍脹系數(shù)， 從而保證防滲結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性， 以免發(fā)生損壞。

二、 渠道防滲技術(shù)的作用

首先， 應用渠道防滲技術(shù)有利于維持灌區(qū)節(jié)水改造工程的整體效益。只有構(gòu)建完善的滲漏管理體系， 才能保證抗凍效果， 為灌區(qū)渠道的優(yōu)化奠定基礎。其次， 灌區(qū)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)， 各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的用水需求量較大。在灌區(qū)節(jié)水改造工程中合理應用好渠道防滲技術(shù)， 一直是各地方政府高度關(guān)注和重點推進的工程。通過應用渠道防滲透技術(shù)， 可以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水資源的利用率， 減少水資源浪費與污染， 對于推進農(nóng)業(yè)領域可持續(xù)發(fā)展、 實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟良性循環(huán)具有積極意義。

灌區(qū)渠道改造作為農(nóng)田灌區(qū)的主要施工內(nèi)容， 要重視渠道改造工程。渠道改造工程的質(zhì)量決定了水資源的利用率， 同時也是保證灌溉工作有序開展的基礎。結(jié)合實際情況分析， 渠道長度大、 支流較多、 水資源利用較差都是目前農(nóng)田灌溉工作中常見的問題， 其中渠道滲漏則是引發(fā)水資源浪費的主要因素， 因此針對灌區(qū)節(jié)水工程中的渠道防滲技術(shù)進行分析有重要意義。第一， 有利于加強對老舊渠道的管理。我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展對灌溉模式、 灌溉工藝以及灌溉效率都提出了較高的要求。很多灌區(qū)渠道在使用后， 相關(guān)部門重建設但輕管理， 渠道的檢修、 維護、 保養(yǎng)等工作都無法得到落實， 導致渠道應用中出現(xiàn)輸水效率較低， 滲漏、 設備老化等問題， 影響了灌溉面積。加強對灌區(qū)渠道的節(jié)水改造， 能夠保證老舊渠道的輸水效率并且保證農(nóng)民的經(jīng)濟收益， 促進我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展。第二， 有利于保證灌溉工程的安全性。渠道滲漏是影響我國農(nóng)田灌溉效率、 導致水資源浪費的主要原因。重視灌區(qū)節(jié)水配套改造可以提高渠系水的利用率， 也能保證干支渠道以及干支渠系建筑的完整性。一些灌區(qū)工程運行時間已經(jīng)超過幾十年， 受技術(shù)、 資金、 施工工藝等因素的影響， 灌區(qū)工程建設標準較差、 渠系設施配套不完善， 再加上常年缺乏保養(yǎng)與維護， 導致工程破損嚴重， 渠道工程長期超負荷、 帶傷運行， 必然會出現(xiàn)輸水效率不高、 渠道滲漏等一系列問題。因此要重視對灌區(qū)渠道防滲技術(shù)的研究與分析， 處理渠系建筑物的安全問題， 避免發(fā)生供水中斷、 決堤、 垮渠等問題， 保障灌區(qū)工程的安全性、 耐久性， 提高企業(yè)經(jīng)濟效益， 為我國農(nóng)業(yè)長遠發(fā)展奠定基礎。農(nóng)田渠道防滲技術(shù)作為農(nóng)田節(jié)水改造工程的核心內(nèi)容， 要保證灌區(qū)渠道的輸水效率， 就要針對渠道中出現(xiàn)的問題進行研究， 合理應用渠道防滲技術(shù)。

三、 灌區(qū)節(jié)水改造工程中渠道防滲技術(shù)的應用

（一）梯形渠道的技術(shù)

高填方梯形渠道常見于灌區(qū)干渠、 支渠防滲漏施工中， 施工階段主要采取混凝土襯砌技術(shù)進行邊坡優(yōu)化與改造。第一步， 對原有的渠道基層進行清表處理； 第二步， 采用黏土進行分層夯實處理； 第三步， 利用土工膜進行渠道全斷面鋪設； 第四步， 在防滲膜上鋪設混凝土。襯砌邊緣需要采用混凝土壓頂處理， 這種工藝對于高填方渠道有極高的防滲漏效果。土工膜鋪設可以有效阻止渠道中的水向渠堤內(nèi)部滲透， 降低渠堤含水量， 也能夠避免發(fā)生凍脹問題。需要注意的一點是： 梯形渠道施工階段， 要先做好土工膜墊層， 主要以黏土為主從而可以避免土工膜受到損壞。在渠道節(jié)水改造工程中， 要利用水力學的原則， 結(jié)合不同渠道的特點進行施工對比， 保證選擇方案的合理性和適用性。在施工方案設計階段， 要先對各個渠道分支的橫截面進行檢測， 然后根據(jù)檢測的結(jié)果計算邊坡系數(shù)、 水力半徑等， 保證梯形斷面渠道設計的合理性。最后根據(jù)邊坡系數(shù)、 渠道深度等數(shù)據(jù)確定混凝土襯砌的厚度。

（二）預制U形渠的相關(guān)技術(shù)

灌區(qū)灌溉的時候， 一般末級渠道中的雜物比較多， 水流的速度和水流量都會受到雜物的影響而減緩， 同時也加劇了滲水漏水的問題。為了保證渠道的輸水質(zhì)量， 需要清除雜物來保證輸水效率， 相關(guān)人員要根據(jù)現(xiàn)場具體情況、 滲水漏水的原因?qū)η婪罎B漏方案進行改造和優(yōu)化。要仔細分析發(fā)生雜物沉積的原因， 按照不沖不淤的流速要求保證渠道內(nèi)水流速度。對于農(nóng)渠、 毛渠容易發(fā)生雜物堆積的現(xiàn)象， 可以將渠道設計成為U形槽襯砌斷面， U形渠的設計方法比較簡單， 工期較短且施工成本較低， 很短的時間里就可以有效解決渠道滲漏的問題， 保障水流通暢， 保證渠道的輸水能力。需要注意的是， 我國國土面積廣闊， 不同地區(qū)在不同季節(jié)的輸送水過程受氣候和環(huán)境因素影響存在一定的差異， 比如說， U形槽改造技術(shù)應用在我國北方地區(qū)， 就要考慮到冬天寒冷冰凍的問題， 在輸水中很容易發(fā)生凍脹， 要結(jié)合實際情況做好防凍脹處理。

（三）多頭小直徑深層攪拌水泥成墻的技術(shù)

渠道防滲技術(shù)應用階段， 也要考慮當?shù)氐耐临|(zhì)環(huán)境， 在一些情況下， 渠道防滲漏施工中會有很多的淤泥、 黏土， 對于這些需要通過多頭小直徑攪拌設備來完成墻體的施工， 改善施工環(huán)境， 提高施工效率。多頭小直徑深層攪拌水泥成墻技術(shù)的防滲漏深度有20m， 滲透系數(shù)在A×10-6cm/s。我國不同地區(qū)的土質(zhì)類型不同， 該技術(shù)在防滲施工中有突出的施工效果， 因此應用較為廣泛， 能夠保證施工中不會形成泥漿污染， 對周圍環(huán)境的影響較小， 具有保護環(huán)境的效果。多頭小直徑深層攪拌水泥成墻技術(shù)的操作簡單、 成本低、 工期短， 可以有效解決渠道滲漏的問題， 有利于加快施工進度， 提高施工質(zhì)量。

（四）鋸槽法成墻技術(shù)

灌區(qū)節(jié)水改造工程中的渠道防滲漏技術(shù)有很多類型， 需要結(jié)合當?shù)赝临|(zhì)條件、 周圍環(huán)境和工程現(xiàn)場特點來選擇合適的工藝。一般情況下， 對于石礫直徑小于100mm的土質(zhì)環(huán)境， 通過鋸槽法施工技術(shù)可以有效解決渠道滲漏和輸水效率低的問題。該技術(shù)通過鋸槽機進行施工操作， 對于石礫直徑小于100mm的土層有明顯的優(yōu)勢。墻體連續(xù)質(zhì)量決定渠道輸送水效率的因素， 大多數(shù)防滲漏工程很難做好成墻連續(xù)質(zhì)量的施工管理， 給后期防滲墻體破裂埋下了極大的安全隱患， 導致防滲漏效果不夠明顯， 鋸槽法施工技術(shù)則可有效保證墻體施工效果。

（五）砌石防滲技術(shù)

對比其他灌區(qū)防滲漏技術(shù)， 砌石防滲技術(shù)采用砌卵石、 干砌石塊、 漿砌石塊等材料進行渠道表面的加固處理， 從而保證渠道的穩(wěn)定性以及防滲漏性。這種方式最大的優(yōu)勢在于可以就地取材， 因此可以節(jié)省材料成本、 運輸成本和人力成本。砌石防滲技術(shù)具有極好的抗沖流以及抗凍能力， 可用于比較復雜的施工環(huán)境， 發(fā)揮積極的節(jié)水效果。根據(jù)防滲結(jié)構(gòu)的差異主要包括護面式和擋土墻式兩種類型。砌石完成后實施內(nèi)襯的水泥抹面， 保證渠道的穩(wěn)定性。結(jié)合實際情況來看， 砌石防滲技術(shù)應用有極大的局限性， 砌石厚度較大且方量多， 不利于機械設備的使用。但是施工勞動力價格較高、 現(xiàn)場利用的石材較少， 砌石防滲技術(shù)在具體應用中會遇到很大的阻礙， 無法保證成本管控。薄膜、 瀝青混凝土等材料具有適應能力強、 施工操作簡單、 耐久性好的特點， 因此被廣泛用于渠道防滲施工中。

（六）土料防滲技術(shù)

土料防滲的應用材料為灰土和四合土， 鋪設在渠道的渠床位置中， 要注意鋪設均勻并且實施碾壓操作。碾壓完成后可以形成密實的土料防滲結(jié)構(gòu)， 從而可以避免渠道輸水過程中發(fā)生滲水的問題， 提高渠道整體結(jié)構(gòu)的防滲透能力。土料防滲技術(shù)的操作如下： 第一， 清理。針對渠道的底部做好清潔， 處理草皮、 樹根等， 保證施工環(huán)境能夠滿足防滲技術(shù)的應用要求。第二， 填料。選擇符合標準的石灰和混合材料， 在匹配土料應用要求下進行原料的過篩和粉碎操作， 根據(jù)工程項目的具體情況， 一般粒徑直徑要控制在2cm以下， 相應的石灰粒徑也要在0.5cm以下。第三， 明確配合比。根據(jù)實驗分析、 土料防滲配合比的應用要求開展工作， 在保證土料最優(yōu)含水量的同時開展攪拌工作。攪拌均勻后還要進行含水率與標準含水率的對比， 偏差值要在1%以內(nèi)符合施工要求。第四， 確定防滲層的厚度。為了保證土料防滲技術(shù)發(fā)揮自身的優(yōu)勢， 就要根據(jù)土料的類型開展分析， 保證防滲厚度滿足施工規(guī)范要求， 渠道底部厚度在10～40cm以內(nèi)， 渠道邊坡厚度則控制在10～60cm以內(nèi)。為了保證厚度標準， 土料拌合以及碾壓都要符合應用標準， 保證防滲層的厚度在15cm以下。第五， 分層鋪筑。根據(jù)標準流程確定分層鋪筑的操作方案， 保證土料存干容量在設計起始容量以上， 鋪筑工作完成后要實施防滲層保護， 保證其處于比較合理的濕度和溫度環(huán)境中。土料防滲技術(shù)的應用有效降低了滲透量， 而且操作材料比較常見， 因此有利于提高操作的便捷性和穩(wěn)定性。

（七）鋼筋混凝土防滲技術(shù)

鋼筋混凝土防滲技術(shù)應用中， 需要按照比例做好土料、 水泥等物質(zhì)的混合處理， 完成攪拌后鋪設在渠道渠床的位置上， 碾壓處理后就會形成防滲層， 從而可以有效解決渠道運輸中存在的滲漏問題。第一， 初期處理。為了保證鋼筋混凝土防滲技術(shù)合理應用， 選擇合適的土料并且做好風干、 粉碎處理， 根據(jù)工程項目的具體情況完成攤鋪。第二， 干拌與濕拌。為了提高操作規(guī)范性和科學性， 要做好干拌處理后落實濕拌操作， 混凝土攤鋪操作開始前要先濕潤渠底， 維持可控的管理狀態(tài)。混凝土集中鋪筑在渠坡和渠底的位置， 抹平混凝土后在表面灑一層水泥， 厚度在2mm左右。第三， 設計保護層。根據(jù)鋼筋混凝土防滲基礎的應用要求設計塑料形式， 在混凝土初凝前保證其完整性。水泥砂漿作為保護層的時候， 配合鋼板壓光等操作保證整體保護效果， 養(yǎng)護時間為14天。第四， 預留縮縫。積極分析鋼筋混凝土防滲技術(shù)所應用的結(jié)構(gòu)， 根據(jù)施工標準制定管理對策， 對縮縫預留工作給予高度重視。

四、 灌區(qū)渠道應用防滲漏技術(shù)改造的對策

（一）灌區(qū)渠道的梯弧形渠的技術(shù)改造

在實施渠道邊坡進行技術(shù)改造的時候， 可選擇六邊形預制板補砌技術(shù)。這一技術(shù)是在原有基礎上進行夯實操作， 然后利用防滲膜開展敷設工作， 最后在上面鋪設水泥墊層。為了解決水渠滲水問題， 要對渠道實施預制板護面堆砌操作， 伴隨渠道中含水量不斷下降也減少了發(fā)生凍脹的幾率， 避免出現(xiàn)水資源浪費的情況。梯弧形渠的施工階段， 要采用水泥砂開展墊層操作， 不僅可以對塑料薄膜形成良好的保護， 也是防滲體系的重要組成之一。變化預制板的六邊形設計有重要的作用， 不僅可以避免凍脹期渠道發(fā)生不均勻變形， 也能提高渠道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（二）壩基和壩肩防滲技術(shù)

為了提高壩體安全性， 可以在平行于壩軸線的方向挖一條梯形斷面截水槽， 槽內(nèi)回填黏性土料并且分層壓實。填筑壩體之前要將壩基內(nèi)的腐殖土、 淤泥、 雜草等清除干凈， 清除深度在0.5m以上。土壩與岸坡的銜接可以避免結(jié)合面出現(xiàn)集中滲流， 并且要注意岸坡上土坡高度的變化， 避免由于坡度不佳造成不均勻的沉降從而引起土壩裂縫。

五、 小結(jié)

灌區(qū)渠道改造工程中的防滲漏技術(shù)主要是避免渠道出現(xiàn)滲水或漏水的問題， 保證渠道正常供水， 節(jié)約水資源。在開展防滲工作前， 要先對當?shù)赝寥拉h(huán)境、 地質(zhì)條件等進行深入勘察， 選擇合適的防滲漏技術(shù)， 從根本上保證灌區(qū)節(jié)水改造工程的質(zhì)量。

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