基于農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲的施工技術(shù)分析研究

李 丹

(潁上縣水利建筑安裝工程公司,安徽 阜陽 236200)

0 引 言

農(nóng)田灌溉是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié),而電力灌溉站作為農(nóng)田灌溉系統(tǒng)的核心設(shè)施,對于提高農(nóng)田灌溉效率和農(nóng)作物產(chǎn)量具有重要作用[1]。由于渠道防滲技術(shù)的不完善,導(dǎo)致灌溉水資源的浪費(fèi)和土壤水分的流失,嚴(yán)重影響了農(nóng)田灌溉的效果和農(nóng)作物的生長發(fā)育[2]。農(nóng)田灌溉是保證農(nóng)作物正常生長的重要手段,農(nóng)田灌溉渠道防滲工程可以減少農(nóng)田灌溉中出現(xiàn)的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

目前,對于農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲技術(shù)的研究主要集中在理論模型的建立和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),缺乏對實(shí)際施工技術(shù)的深入分析和研究[3-4]。因此,本文通過對農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲施工技術(shù)的分析研究,探索一種可行的施工方案,以提高渠道防滲效果,減少水資源浪費(fèi),保護(hù)土壤水分,從而提高農(nóng)田灌溉的效率和農(nóng)作物的產(chǎn)量[5]。研究將滁州市南譙區(qū)施集鎮(zhèn)泵站作為研究對象,結(jié)合實(shí)際情況,提出一種適用于農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲的施工技術(shù)方案,并進(jìn)行可行性分析。本次研究的意義在于為農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲施工技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化提供參考,為農(nóng)田灌溉的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。同時(shí),通過減少水資源浪費(fèi)和土壤水分的流失,有助于提高農(nóng)田灌溉的效率和農(nóng)作物的產(chǎn)量,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1 工程基本情況

滁州市南譙區(qū)全區(qū)擁有耕地4.667×104hm2以上,山場2.6×104hm2,水面1.2×104hm2,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技水平發(fā)展較快。近年來,南譙區(qū)對泵站進(jìn)行了升級改造,其中施集鎮(zhèn)電力灌溉站就是改造的重點(diǎn)項(xiàng)目。改造后,施集鎮(zhèn)電力排灌站的裝機(jī)容量由原來的850kW增加至110kW。如果設(shè)備出現(xiàn)故障,還能自動(dòng)報(bào)警。通過科學(xué)調(diào)水,智慧管理,該站極大地提高了灌溉效率。

在升級改造過程中,滁州市南譙區(qū)泵站特別關(guān)注渠道防滲施工。為了進(jìn)一步提高灌溉效率和泵站的自動(dòng)化水平,施集鎮(zhèn)采用各種防滲技術(shù),如地下管網(wǎng)施工、土料防滲、瀝青材料防滲和灌漿防滲等,以減少水分的流失,提高了灌溉效率,使得泵站的運(yùn)行更加高效和安全[6]。

2 農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲施工

2.1 灌溉渠道防滲施工技術(shù)分析

灌溉渠道防滲施工技術(shù)流程主要包括以下步驟:在施工之前做好基礎(chǔ)的準(zhǔn)備工作,為灌溉農(nóng)田渠道防滲施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);根據(jù)渠道的特點(diǎn)和防滲要求,制定合適的施工方案,包括防滲材料的選擇、施工方法等。相關(guān)施工單位應(yīng)當(dāng)對施工現(xiàn)場施工材料的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行把關(guān),確保機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量及性能滿足渠道防滲施工的科學(xué)性和高效性要求;在渠道表面鋪設(shè)一層防滲材料,如土工膜、防滲毯等,并保證防滲材料的平整度和緊實(shí)度;對防滲材料進(jìn)行焊接或粘接,以確保防滲層的完整性和連續(xù)性;在防滲層上方鋪設(shè)一層保護(hù)層,如混凝土、磚石等,以保護(hù)防滲層不受外力損傷;對渠道防滲施工進(jìn)行檢查和驗(yàn)收,確保防滲效果符合設(shè)計(jì)要求,并對施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制,確保防滲施工的質(zhì)量[7-8]。灌溉渠道防滲施工技術(shù)流程見圖1。

圖1 灌溉渠道防滲施工技術(shù)流程

在選擇防滲方法時(shí),綜合考慮滁州市南譙區(qū)渠道的特點(diǎn)、土壤質(zhì)量、防滲材料質(zhì)量、施工難度和成本等因素后,將混凝土作為農(nóng)田電力灌溉渠道的施工材料,在渠道內(nèi)壁鋪設(shè)一層混凝土材料,以防止土壤侵蝕、保持渠道完整性和提高灌溉效率[9]。渠道成本估算公式如下:

C=(L×W×H×P)/1000

(1)

式中:C為渠道成本估算值,萬元;L為渠道長度,m;W為渠道寬度,m;H為渠道深度,m;P為單位體積混凝土造價(jià),元/m3。

混凝土渠道防滲效果計(jì)算公式如下:

I=(1-(Q/Q0))*100

(2)

式中:I為混凝土渠道防滲效果,%;Q為渠道滲漏流量,m3/s;Q0為渠道設(shè)計(jì)流量,m3/s。

施工中,根據(jù)渠道的深度、寬度以及作業(yè)壓力,設(shè)計(jì)混凝土板的規(guī)格和參數(shù)。渠道底部混凝土板的寬度達(dá)到渠道底部寬度的105%～110%,以有效增強(qiáng)渠道的穩(wěn)定性。施工方案設(shè)置多個(gè)工段,每個(gè)工段都負(fù)責(zé)鋪設(shè)混凝土板。在鋪設(shè)過程中,兩塊混凝土板之間的縫隙要求在3mm左右,以保證混凝土板的密閉效果。同時(shí),結(jié)合水泥砂漿和混凝土澆筑,對較大縫隙進(jìn)行填充,以確保渠道的密閉效果。護(hù)面防滲是一種有效的渠道防滲方法,主要采用水泥材料,在灌溉渠道的各處進(jìn)行施工,以提升防滲能力[10]。護(hù)面防滲具體操作過程見圖2。

圖2 護(hù)面防滲具體操作過程

根據(jù)渠道特點(diǎn)和防滲要求的水泥類型和強(qiáng)度等級進(jìn)行水泥濕拌,將水泥與適量水混合成具有流動(dòng)性的糊狀物,并攪拌均勻;對渠道表面進(jìn)行灑水浸潤,以提高水泥與渠道表面之間的黏結(jié)力;涂抹水泥,保證厚度均勻,并重點(diǎn)涂抹渠道拐角、變形縫等特殊部位;抹光渠道表面,使用抹子或刮刀將水泥表面抹平,避免出現(xiàn)氣泡和裂縫;涂抹完水泥后進(jìn)行養(yǎng)護(hù),包括噴水養(yǎng)護(hù)、覆蓋草席等,使水泥充分凝固和硬化;在養(yǎng)護(hù)期滿后,對渠道防滲效果進(jìn)行檢查驗(yàn)收,觀察渠道表面的水泥層是否光滑平整,有無裂縫、氣泡等現(xiàn)象,并進(jìn)行水壓試驗(yàn),檢查防滲性能是否達(dá)到預(yù)期效果。上述方法操作簡便、成本較低、防滲效果較好,適用于各種類型的灌溉渠道,但需由具備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和技能的專業(yè)人員進(jìn)行施工[11-12]。

2.2 渠道防滲施工質(zhì)量控制方法

渠道防滲施工質(zhì)量控制需要從多個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格把控。施工前,利用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技術(shù)對渠道防滲施工進(jìn)行模擬和分析,可以提前發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題[13]。BIM的核心是三維模型,包括建筑物的外觀、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、材料和系統(tǒng)等信息。BIM技術(shù)可以用于建筑設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)和運(yùn)營等各個(gè)階段,通過數(shù)字模型來提高項(xiàng)目的效率和質(zhì)量。通過BIM模型,可以直觀地展示施工過程中的各種細(xì)節(jié),使施工人員能夠更好地理解設(shè)計(jì)意圖,從而保證施工質(zhì)量。同時(shí),利用BIM技術(shù)還可以進(jìn)行施工過程的虛擬現(xiàn)實(shí)漫游,方便施工人員掌握施工關(guān)鍵環(huán)節(jié),提高施工質(zhì)量。渠道防滲施工質(zhì)量控制方法的步驟見圖3。

圖3 灌溉渠道防滲施工技術(shù)流程

施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括渠道清理、基礎(chǔ)處理、材料施工和養(yǎng)護(hù)等[14]。在渠道清理過程中,應(yīng)確保渠道內(nèi)壁平整、無雜物,為防滲材料施工創(chuàng)造良好的條件。基礎(chǔ)處理是防滲施工的基礎(chǔ),需要對渠道基礎(chǔ)進(jìn)行嚴(yán)格檢查和處理,確保其符合設(shè)計(jì)要求。在材料施工階段,需要嚴(yán)格按照施工工藝和操作規(guī)程進(jìn)行,保證防滲材料的質(zhì)量和施工質(zhì)量。在養(yǎng)護(hù)過程中,要根據(jù)實(shí)際情況采取合適的養(yǎng)護(hù)方法,確保防滲材料充分凝固和硬化。施工材料制冷量把控和渠道防滲材料的選用至關(guān)重要,應(yīng)根據(jù)渠道的特點(diǎn)和防滲要求,選擇具有優(yōu)良防滲性能、耐久性和抗凍性能的材料。在選擇材料時(shí),需要關(guān)注材料的制冷量,以確保防滲材料在施工過程中的性能穩(wěn)定。此外,還要對進(jìn)場的防滲材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查,不合格的材料應(yīng)立即退回。同時(shí),施工人員是渠道防滲施工質(zhì)量的關(guān)鍵。施工人員應(yīng)具備較高專業(yè)水平,熟練掌握防滲施工工藝和操作規(guī)程。此外,還應(yīng)加強(qiáng)施工人員的技能培訓(xùn)和安全教育,使其在施工過程中能夠嚴(yán)格按照要求進(jìn)行操作,避免因操作不當(dāng)而影響防滲效果[15]。

3 工程應(yīng)用結(jié)果分析

本次研究以滁州市南譙區(qū)施集鎮(zhèn)泵站為研究對象,對其進(jìn)行了全面的分析和研究。研究主要針對農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲施工技術(shù)的應(yīng)用效果,從防滲效果、材料穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等多個(gè)方面進(jìn)行了深入探討。為了確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性,共設(shè)置20個(gè)測試點(diǎn),進(jìn)行模擬分析和實(shí)際測量。通過測試點(diǎn)的數(shù)據(jù),可對渠道防滲效果進(jìn)行全面的評估和分析。灌溉渠道防滲效果的模擬及測試結(jié)果見圖4。

圖4 灌溉渠道防滲效果模擬及測試結(jié)果

由圖4可知,渠道養(yǎng)護(hù)前后的滲水率均有所下降,表明渠道防滲措施在一定程度上起到了作用。對于渠道養(yǎng)護(hù)前的滲水率,模擬數(shù)據(jù)的平均值為0.12%,實(shí)測數(shù)據(jù)的平均值為0.16%。雖然模擬數(shù)據(jù)的滲水率低于實(shí)測數(shù)據(jù),但兩者之間的差距并不大,表明模擬數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性較高,可以較好地反映實(shí)際情況。對于渠道養(yǎng)護(hù)后的滲水率,模擬數(shù)據(jù)的平均值為0.04%,實(shí)測數(shù)據(jù)的平均值為0.08%。可以看出,模擬數(shù)據(jù)的滲水率明顯低于實(shí)測數(shù)據(jù)。這可能是由于模擬數(shù)據(jù)未考慮一些實(shí)際工程中的因素,如土壤的濕度、溫度等。總的來說,渠道防滲措施在一定程度上起到了降低滲水率的作用,將實(shí)際滲水率控制在0.08%,防滲效果達(dá)到99.92%,滿足設(shè)計(jì)需求。

土體形變程度與渠道防滲效果之間存在密切關(guān)系,土體形變程度越大,土壤的孔隙度和滲透性就越高,渠道防滲效果就越差。在進(jìn)行渠道設(shè)計(jì)和施工時(shí),需要充分考慮這些因素,以確保渠道的防滲效果。同時(shí),對于已經(jīng)施工的渠道,需要定期進(jìn)行檢查,以確保渠道的防滲效果,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理渠道的防滲問題。在25MPa壓力下,渠道土體形變和孔隙度見圖5。

圖5 渠道土體形變和孔隙度

由圖5可知,在25MPa的壓力下,渠道土體的形變實(shí)測值小于2.0%,孔隙度小于20%,驗(yàn)證了土體的形變程度和孔隙度均處于較小的范圍,表明土壤的壓縮性和抗剪強(qiáng)度較高,土壤的緊密程度也較高。具體來說,高抗剪強(qiáng)度和低孔隙度意味著土壤的結(jié)構(gòu)緊密,顆粒間的接觸緊密,顆粒間的摩擦減小,因此在受到外力作用時(shí),土體的形變程度會(huì)較小。這樣的特性有利于防止水分的滲透,進(jìn)而提高渠道的防滲效果。同時(shí),高壓縮性和低孔隙度也有利于提高渠道的防滲效果。因?yàn)楫?dāng)土壤的孔隙度較低時(shí),土壤中的水分滲透通道較少,水分滲透的阻力較大,有利于防止水分通過土壤滲透流失。因此,渠道土體的形變程度和孔隙度的特性,對于提高渠道的防滲效果具有極其重要的作用。

灌溉渠道施工成本及盈余見圖6。由圖6可知,灌溉渠道施工的實(shí)際成本低于計(jì)劃成本,且盈余成本約為310萬元,成本節(jié)約率約為57.4%。研究結(jié)果表明,在成本控制方面,灌溉渠道施工取得顯著的成果,展現(xiàn)了較高的經(jīng)濟(jì)性。

圖6 灌溉渠道施工成本及盈余

圖7 有無調(diào)節(jié)池方案的居民滿意度調(diào)查圖

實(shí)際成本低于計(jì)劃成本,意味著在施工過程中,項(xiàng)目管理人員有效地控制了成本,實(shí)現(xiàn)了成本的節(jié)約。成本節(jié)約的成果是由多種因素共同作用的結(jié)果,項(xiàng)目管理人員對施工成本的精準(zhǔn)預(yù)算,有助于在施工過程中更好地控制成本;選擇合理的施工方案,不僅保證了施工的順利進(jìn)行,也有效地降低了成本;采取有效的成本控制措施,有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理成本方面的問題,進(jìn)一步提高成本控制的效果。

這種成本節(jié)約的成果不僅可以提高項(xiàng)目的投資回報(bào)率,還可以為項(xiàng)目后續(xù)的運(yùn)營和維護(hù)提供更多的資金支持,有助于項(xiàng)目的長期穩(wěn)定運(yùn)行,提高項(xiàng)目的整體效益。總的來說,通過有效地控制成本,不僅提高了項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性,也為項(xiàng)目的長期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的保障。

4 結(jié) 論

本文以滁州市南譙區(qū)施集鎮(zhèn)泵站為研究對象,分析了農(nóng)田電力灌溉站渠道防滲施工技術(shù)的應(yīng)用效果。結(jié)果顯示,渠道防滲施工將滲水率控制在0.08%,防滲效果達(dá)到99.92%。此外,通過科學(xué)調(diào)水、智慧管理,該站極大地提高了灌溉效率。在升級改造過程中,滁州市南譙區(qū)泵站特別關(guān)注渠道防滲施工,采用各種防滲技術(shù),以減少水分流失,提高灌溉效率。同時(shí),項(xiàng)目管理人員有效控制了成本,成本節(jié)約率約為57.4%。綜上所述,渠道防滲施工技術(shù)在提高灌溉效率、降低成本和保障渠道運(yùn)行安全方面,表現(xiàn)出較高的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。