農(nóng)田水利灌溉渠道工程運行維護技術探討

中圖分類號：S277 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.14.057

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎，是社會發(fā)展和人們生活的根本保障。農(nóng)田水利灌溉工程作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈，在保障農(nóng)作物灌溉用水、促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收等方面發(fā)揮著不可或缺的重要作用[]。現(xiàn)階段，我國已建成大量農(nóng)田水利灌溉工程，灌區(qū)渠道總長度達到數(shù)百萬公里。但由于受自然環(huán)境、渠道材質、施工質量、管理水平等方面因素的影響，目前大部分灌溉渠道存在不同程度的滲漏、淤積、護坡坍塌等病害問題，嚴重制約灌溉工程效益的發(fā)揮。為充分發(fā)揮已建工程效益，有必要深入研究農(nóng)田水利灌溉渠道工程運行維護技術，總結典型病害發(fā)生機理及防治措施，探索渠道維護管理新模式，為提升農(nóng)田水利灌溉工程現(xiàn)代化管理水平提供技術支撐。

1農(nóng)田水利灌溉渠道工程典型病害

我國農(nóng)田水利灌溉渠道工程在長期運行過程中，受自然環(huán)境、工程材料、施工工藝、管理維護等因素的綜合作用，普遍存在一些典型病害[2]。1）渠道滲漏問題突出。據(jù)統(tǒng)計，目前我國農(nóng)田灌溉渠道滲漏率普遍在 30%～50% ，個別地區(qū)甚至超過 70% 。滲漏主要發(fā)生在砼襯砌渠道的施工縫、變形縫處，土渠的破損、裂隙及渠堤接觸帶等薄弱部位。2）渠道淤積現(xiàn)象嚴重。

在輸水過程中，泥沙等懸移質大量沉積，導致渠床抬高，過流斷面縮小，輸水能力下降。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國 70% 以上的渠道存在不同程度的淤積問題，淤積厚度一般在 20～80cm ，嚴重影響灌溉效果[3]。3）渠道護坡大面積坍塌。由于渠岸土質疏松、長期沖刷、植被防護不足等，護坡出現(xiàn)沉陷、滑坡、垮塌等險情。裸露的岸坡極易被水流持續(xù)沖刷，周邊農(nóng)田受淹，威脅灌區(qū)安全[4]。4）渠系建筑物破損失修。建筑物基礎不均勻沉降，引起閘墩、岸墻開裂，閘門止水不嚴，滲漏流失嚴重。總之，渠道工程普遍存在的滲漏、淤積、護坡坍塌等典型病害，嚴重影響灌溉工程的正常運行。因此，深入分析病害發(fā)生機理，研究切實可行的防治對策，對于保障灌溉工程安全運行，充分發(fā)揮水利效益，具有十分重要的意義。

2 農(nóng)田水利灌溉渠道工程維護關鍵技術

2.1渠道防滲漏處理

渠道防滲漏處理是農(nóng)田水利灌溉渠道工程維護的關鍵技術之一。針對渠道襯砌層裂縫滲漏病害，可采用灌漿堵漏技術進行處理。先在渠道裂縫周邊鉆孔，孔徑一般為 10～20mm ，間距為 200～500mm 深度應為裂縫深度以下 100～200mm^[5] 。然后，利用橡膠囊或鋁合金注漿管從底部向上依次封堵裂縫，注入水泥－水玻璃混合液體，利用兩種材料的化學反應形成凝膠，堵塞裂縫通道，達到防滲目的。一般情況下，水泥摻和量為 30%～50% ，水玻璃模數(shù)為1.0～3.0 ，必須嚴格控制濃度，否則易發(fā)生冒漿或凝膠時間過長影響施工進度。灌漿壓強視裂縫寬度、深度及渠道土質情況確定，一般控制在 0.2～0.5MPa 0為進一步提高防滲效果，灌漿結束后可在襯砌表面涂刷聚合物防水涂料，形成柔韌、致密的防水保護層。如果是砂礫石渠道，還可在渠底鋪設土工膜防滲，選用厚度為 0.75mm 、抗拉強度不小于 16MPa 、斷裂伸長率不小于 400% 的高密度聚乙烯管（High-DensityPolyethylene，HDPE）土工膜材料，搭接寬度不小于100mm ，熱粘連接[]。在滲漏土渠上開挖截滲溝，間距控制在 3～5m ，深度為 1.0～1.5m ，寬度為 0.5m 沿渠道縱向設置，回填防滲土料并壓實，阻斷滲漏水流，疏導滲水，控制渠道水損失。

2.2 渠道淤積清理

渠道淤積是影響農(nóng)田水利灌溉工程輸水能力和水環(huán)境質量的重要因素，必須采取有效措施及時進行清理維護。傳統(tǒng)人工清淤方式效率低下，難以滿足大范圍渠道及時清淤的要求。目前，水力沖刷和機械清淤是渠道清淤維護的主要技術手段。水力沖刷法適用于較長渠道，通過集中下泄較大流量的水流，利用水流挾沙動力，將淤積物沖刷排出。一般沖刷流量應為平時流量的 3～5 倍，流速不小于 0.6m?s^-1 ，水深與渠道斷面之比不小于 1：6 沖刷宜選在河道來水較豐時段，持續(xù) 1～2d ，每年可沖刷 1～2 次[。在河道來水不足的情況下，可采用機械設備清淤。常用機械化清淤設備有挖泥船、鏈斗式挖泥機、環(huán)保絞吸式挖泥船等。其中，小型挖泥船清淤效率為 80～120m³?h^-1 適合大、中型渠道；鏈斗式挖泥機清淤能力為 30～ 50m³?h^-1 ，更適用于支渠、斗渠等中小型渠道。近年來，新型環(huán)保絞吸式挖泥船集絞挖、吸取、輸送淤泥于一體，設備質量輕、噪聲小、效率高，清淤能力為 150～200m³?h^-1 ，特別適合對水質要求較高的渠道[8]。此外，渠道淤積嚴重影響灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，增加農(nóng)民灌溉成本。據(jù)估算，渠道淤積每增加 10cm ，灌溉用水量增加 7%～10% ，而農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量下降 3%～5% 。及時清淤不僅可以保障灌溉用水，而且能減輕農(nóng)民負擔，增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出[9。因此，采用先進適用技術加強渠道淤積清理，對于充分發(fā)揮農(nóng)田水利工程效益，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收具有十分重要的意義。

2.3 渠道護坡加固

渠道護坡失穩(wěn)是威脅農(nóng)田水利灌溉工程安全運行的重大隱患，必須采取有效的護坡加固技術，保障渠道安全滲流和穩(wěn)定過流。針對渠道護坡土質疏松這一不利特性，可采用土工合成材料進行加固。常用的土工合成材料包括土工格柵、土工織物等。其中，土工格柵具有強度高、剛性好、透水性強等特點，抗拉強度在 80～800kN?m^-1 ，與土體摩擦系數(shù)可超過 0.8^[10] 。土工格柵鋪設時應與渠道走向垂直，搭接長度不小于15cm ，并用U型鋼筋或錨桿固定，然后用中粗砂回填，分層夯實，可顯著提高護坡穩(wěn)定性。土工織物具有透水、透氣和隔離等功能，設計斷裂伸長率為 40%～80% 孔徑一般為 0.15～0.25mm ，可滿足排水和防護的要求。將土工織物墊于渠道底部和邊坡，利用其反濾、導水功能，既可消除水流滲透壓力，又可防止土體顆粒流失，從而增強護坡抗沖刷能力。對于陡坡渠段，可采用噴射混凝土進行護坡加固。噴射混凝土配合比通常為水泥、砂、石體積比為 1：2：3 ，厚度控制在 10～15cm ，坡面應鑿毛、沖洗，增強混凝土與基層黏結力。同時，噴射混凝土表面鋪設鋼絲網(wǎng)片，網(wǎng)格尺寸為 15cm×15cm ，直徑為 3～4mm ，或采用鋼纖維摻和量為 1.2%～1.5% 的鋼纖維混凝土，可提高護坡抗裂、抗剪、抗沖性能。對于高填土渠堤，護坡易產(chǎn)生不均勻沉陷，引起開裂，進而誘發(fā)滲漏、管涌等險情。對此，可在渠堤填土中敷設豎向排水體，間距在 2～4m ，直徑在 50～100mm ，長度貫通堤頂至基巖，利用負壓原理加速堤體固結排水，消除孔隙水壓力，提高渠堤整體穩(wěn)定性。

3 工程實例

3.1 工程概況

以浙江省武義縣農(nóng)田水利灌溉渠道工程為研究對象，該工程建于20世紀70年代，灌溉面積達到1.33萬 hm² ，是當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈工程。經(jīng)過40多年的運行，工程各建筑物普遍存在不同程度的老化失修問題，其中以輸水渠道的病害最為嚴重。該渠道長度為 35km ，設計過流量為 15m³?s^-1 ，襯砌形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，設計厚度為 10～12cm 。但受當時施工條件和技術水平限制，襯砌質量不高，加之受長期運行沖刷、周邊農(nóng)田灌溉滲漏等因素影響，目前工程已出現(xiàn)大面積的裂縫、空鼓、剝落等病害，最大裂縫寬度達 8mm ，長度超過 20m ，空鼓率普遍在 30% 以上，局部渠段襯砌層完全喪失防滲功能。同時，大量輸水滲漏入滲地下，造成渠道兩側農(nóng)田大面積漬澇，地下水位抬升 1～2m ，植被腐爛死亡，土壤鹽漬化加劇，導致農(nóng)作物減產(chǎn) 30% 以上。此外，由于泥沙淤積，渠道過水斷面普遍減小 30%～40% ，最高淤積厚度達1.5m ，水流輸送能力明顯下降。加之兩岸沖刷嚴重，護坡出現(xiàn)垮塌、滑坡等險情，渠道運行安全受到嚴重威脅。針對上述渠道工程的典型病害，急需采取切實可行的除險加固措施，盡快修復襯砌層破損，消除滲漏隱患，恢復農(nóng)業(yè)灌溉功能，為當?shù)剞r(nóng)民增產(chǎn)增收提供堅實的水利工程保障。該工程的病害成因復雜、危害性大，具有一定的代表性和典型性，研究其除險加固技術對于指導類似灌溉工程維修養(yǎng)護，提高農(nóng)田水利工程管理水平具有重要的借鑒意義。

3.2維護技術應用與效果

針對工程渠道襯砌層破損滲漏病害，經(jīng)過反復試驗研究，最終采用灌漿堵漏技術進行處理，具體過程如下。1）在渠道襯砌裂縫及破損處鉆孔，孔徑為 20mm 間距為 300mm ，深度達到裂縫深度以下 150mm2 ）利用高壓注槳泵從底部向上依次注入水泥-水玻璃復合漿液，漿液水灰比為0.8，水玻璃模數(shù)為2.5，濃度為30% ，注漿壓強控制在 0.4MPa 左右。3）待注漿結束并養(yǎng)護 24h 后，在襯砌表面涂刷聚合物改性水泥基防水涂料，干膜厚度為 1.5mm ，形成柔韌、致密的防水保護層，進一步提高襯砌防滲性能。4）在渠道淤積嚴重、行洪能力不足的渠段，采用小型挖泥船進行清淤，設備清淤效率可達 100m³?h^-1 ，配置絞刀直徑為 1.2m ，功率為 75kW ，可滿足不同淤積狀況的清游作業(yè)要求。清淤方式為定點作業(yè)，開挖-輸泥-棄置，泥槳利用泵壓輸送至附近農(nóng)田，用來農(nóng)田培肥，變廢為寶。5）針對護坡失穩(wěn)破損問題，采用漿砌石護坡加固技術，坡比控制在 1：2 以內，漿砌石采用M7.5水泥砂漿勾縫，厚度不小于 30cm ，砌縫錯開，分層砌筑，在坡腳設置順坡砼壓頂，斷面尺寸為 40cm×30cm ，防止護坡滑塌。

經(jīng)過綜合治理，該渠道工程的除險加固取得顯著成效。1）渠道襯砌層滲漏得到有效遏制，灌漿堵漏后滲漏率降低為 3% 以內，達到現(xiàn)行防滲標準。2）清淤疏浚后，渠道過流斷面增大 35% ，水流輸送能力提升25% 以上，基本恢復設計流量，可滿足灌溉期引水灌溉需求。3）護坡加固后整體穩(wěn)定性顯著提高，有效消除險情隱患，渠道運行安全得到保障。4）灌區(qū)兩岸農(nóng)田環(huán)境得到改善，地下水位下降至常年水平，土壤鹽堿化程度明顯降低，農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量提高 20% 以上。實踐表明，采用灌漿堵漏、機械清淤、護坡加固等綜合措施對病害渠道進行維護，可顯著提高其輸水能力和安全性能，充分發(fā)揮農(nóng)田水利工程效益，為保障糧食生產(chǎn)和農(nóng)民增收提供有力支撐。

4結語

農(nóng)田水利灌溉渠道工程是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要基礎設施，其安全運行直接關系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。筆者系統(tǒng)分析了農(nóng)田水利灌溉渠道工程在運行過程中的典型病害，包括渠道滲漏、淤積和護坡坍塌等問題，深入研究了渠道防滲漏處理、淤積清理維護、護坡加固等關鍵技術，并結合工程實例驗證了這些技術的實用性和有效性。未來，隨著新材料、新工藝、新設備的不斷發(fā)展，農(nóng)田水利灌溉渠道工程的維護技術將朝著更加智能化、信息化、精細化的方向發(fā)展。建議加強渠道運行監(jiān)測和維護管理的信息化建設，建立健全預防性維護制度，提高管理效率，延長工程使用壽命，為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)民增收提供有力支撐。

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（責任編輯：劉寧寧）