季节冻土区渠道防渗结构探析

于东升

摘?要：水资源短缺己成了世界性的问题，水是农业的命脉，我国人均水资源拥有量仅占世界水资源量的四分之一，水资源量缺乏对我国工农业生产和经济的可持续发展会造成的负面影响，渠道防渗实现节水的潜力巨大，季节冻区渠道防渗的节水意义已被各部门所认识，所以提出能够防止冻胀的防渗渠道结构型式，以优化结构为主，对加快寒冷地区渠道防渗建设意义深远。

关键词：防渗结构?水资源?冻土区?渠道

中图分类号：U617 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）10（a）-0139-01

1季节冻土区渠道防渗的意义

水是整个国民经济和人类生活的命脉。从全国对水资源量总的需求来看，我国是一个水资源相对贫乏的国家，在出现中等干旱的情况下，水资源与生产发展不相适应的矛盾突出，农业是我国的用水大户，农业缺水在还要依靠节水予以解决，但有效性很差，由于灌溉水的大量浪费，致使农业用水占各项总用水量的比值过大，使水资源的浪费十分严重，而农业节水对保障国家水安全、粮食安全和生态安全，能否深入推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和作用。

灌区来要想彻底解决用水矛盾，关键是节水。为减少来自农田输水系统的水量损失，以科技创新促进生产力发展，许多国家已实现灌溉输水系统的管网化和施工手段上的机械化。渠道防渗是减少输水损失、控制地下水位，促进季节冻土区农业节水灌溉技术，提高渠道水利用系数的工程措施，适用于所有的灌溉土渠，在节水灌溉中占有十分重要的地位，是我国现在应用最广泛的节水灌溉工程技术措施。

节水农业生产实践中还存在工程冻害及老化失修，尤其是在北方各类工程建筑物的冻害中，灌溉效益仍在不断衰减，水工建筑物的冻害最为普遍和严重。出现冻胀上抬、裂缝和严重的变形。严重影响了现有水利工程效益的发挥，也使新建工程的发展受阻。世界性的水资源短缺已成定局，在节水灌溉技术研究方面，节水工作意义重大而深远，要深入研究渠道防渗以及地面灌水技术改进工作，季节冻土区渠道冻胀破坏十分普遍，因此防止农业灌溉用水水量被渠道渗漏掉，把水分的损失降低到最低限度，通过渠道防渗实现节水的意义巨大。

2我国灌区渠道防渗现状

在解决水资源匾乏的对策中，我国渠道防渗开展较早，使节水成为最重要且廉价的方法。随着水资源的日益紧缺，寒冷地区渠道冻胀破坏十分普遍，其为了防止冻害，多采用沙砾石作置换层，渠道必将大范围实施防渗节水工程，这也成为灌区工程的重点和难点。我国从60年代就强调渠系配套，为提高项目实施的科技含量，对渠系进行改造和配套，取得了一定成效，推动了渠道防渗工程的持续快速发展。

随着我国水利工程中的冻与冻害防治发展，我国季节冻土区渠道防渗技术开始有了起色，由于水库冰层膨胀力对土坝护坡的破坏作用，相关部门开始进行灌区水工建筑物冻害状况的调查，并采取了多种防治措施。70年代末期到现在，是水利工程中冻土和冻害防治研究所迅速发展时，进一步肯定了我国北方冻害破坏问题的严重性，渠道的冻害作为一个重要内容已被提到日程上来。根据我国严寒及季节冻土区的调查资料，多年冻土地基引起工程建筑物破坏的主要原因是融沉作用，因此要根据各地实际情况广泛选用防渗材料，对渠基土冻胀性的工程分级，验算冻胀稳定性以便采取适当措施。

年季节冻结产生的原因是冬季气候寒冷，造成了大地表层土不同深度的冻结，水面形成冻盖层，而春夏转暖时又全部融化，而使许多座落在土基上和以土水为环境的各类工程和建筑物因其动力作用而产生各种破坏。季节冻土区灌区渠道防渗过程中存在的主要问题是渠道都是暴露在野外自然条件下，渠道的一个特点是形式多样，渠道底板、护坡等上部结构荷重都较轻，使冻害现象在不少地方的工程中发生。渠道的冻害问题大致可归纳为土的冻结和融化对坡面填土质量的影响，在地基土冻胀力作用下产生上抬、起鼓，冰压力和冰凌作用对渠道的破坏，混凝土护面和浆砌石护面受冻融作用，薄而刚度小的渠道地板遭到强度破坏。

3抗冻胀渠道的结构型式

冻土是一个复杂的多相体，其中土骨架是组成冻土的基础，冰在上中存在是冻土的基本标志。在冻结和融化过程中土体性质发生变化，冻土的性质、冻结时的水分迁移和冻胀有重大影响。冻土构造取决于土的成分和构成特征，冻土具有自己的特殊构造，季节最大冻深的影响因素有人为和朝向两种因素，在冻结过程中其地下水形成封闭系统，我国是世界上冻土分布较广的国家，主要分布在长江以北的广大地区。

季节冻土区渠道防渗的一般措施。首先土料防渗具有一定的防渗效果，土料防渗主要有土料夯实、粘土护面、灰土护面和三合土护面；其次是砌石防渗。它具有就地取材、施工简单、抗冲、抗磨、耐久等优点。一般采用的方法是块石衬砌防渗、卵石衬砌防渗；砖砌防渗是一种因地制宜、就地取才的防渗衬砌措施，并用特制的陶砖和釉砖进行防渗；混凝土衬砌防渗广泛采用板形结构，具有防渗效果好，糙率系数小，不生杂草，经久耐用等效果；沥青材料防渗。常用的沥青材料护面有沥青混凝土、埋藏式沥青薄膜和沥青席。优点是具有防渗、耐久、抗碱、造价低、施工简便。

季节冻土区渠道冻害特点、原因，规律。

季节冻土区渠道冻害的特点是渠道地基土具备产生冻胀的充分条件，渠道工程结构型式简单，面积大，线路长、体轻，工程位置选择性小，渠道抗冻胀能力低，渠道防治冻害措施较难实施。

季节冻土区渠道冻害的原因是由于渠道在地基土的冻胀作用下破坏，渠道在基土的融沉作用下破坏，在冰荷载的作用下渠道破坏，不正确的施工技术造成建筑物冻害破坏严重，工程设计不符合季节冻土区客观情况，季节冻土区渠道在历年冻融循环及寒冻风化作用下加速了工程破坏。

季节冻土区渠道冻害的一般规律是渠道底板冻胀破坏，它包括底板正体上抬、底板纵向裂缝和底板不规则断裂；渠道衬砌的冻胀破坏：，它包括温度裂缝：、冻胀裂缝、冻融滑塌、冻融剥蚀和整体上台。

目前防治渠道冻胀的措施：在季节冻土区渠道衬砌的规划设计中，尽可能避开粘、粉土壤的渠床，尽量使渠道避开地下水位较高的地段，尽可能采用填方渠道，尽量使渠线处于地势较高的脊梁地带，应尽量做到渠、路、沟相结合，沿渠道布置林带；采用适宜的衬砌材料和结构形式，根据渠道各部位冻胀的大小和分布，为其中的水分提供出路。

参考文献

[1]秦治汾，颜瑞温，李海平.渠道防渗衬砌工程的冻害及防治措施简介[J].山西水利科技，2000（3）.

[2]候月英，刘玉兰.采取渠道衬砌防渗探索节水途径是灌区稳定发展的关键.2003.

[3]刘卫国，陈昭平，张颖.撇TLAB程序设计及应用[M].北京：高等教育出版社，2002.