复合土工膜在灌区渠道节水改造中的应用

摘 要：论述了复合土工膜在灌区渠道防渗加固处理中的应用，采用复合土工膜对渠道进行防渗加固改造，技术可行、经济合理、防渗效果良好，具有较大的推广应用价值。

关键词：复合土工膜；渠道；防渗

洛惠渠灌区地处陕西省关中平原东部、北洛河下游，1934年动工，1950年开灌受益，1954年转入灌溉管理，被誉为“关中八惠”之一。目前，灌區渠道防渗材料老化、冻胀破坏严重，加上日常检修维护措施不到位，普遍存在渗漏量大、渗漏点面多等问题。渗漏、危险渠道的节水加固改造已成为灌区各级领导和基层水利工作者研究重点。从大量研究成果和工程实践可知，复合土工膜作为水利工程中的一种新颖的防渗材料，相比常规的土料防渗、水泥土防渗、沥青混凝土防渗、浆砌石防渗等，具有质量轻施工便捷、变形模量大、抗拉耐磨、抗氧耐腐、性价比高等优点，在渠道防渗节水加固工程应用中可以取得安全可靠、节能经济的防渗加固修复效果[1]。

1 渠道运营现状分析

洛惠渠灌区以洛河为水源，渠首采用低坝自流引水方式，具备供水、灌溉、生态补给等功能的综合型国营灌区，灌区现有干支渠18条237km，斗渠252条632km，灌区总土地面积112.5万亩，有效灌溉面积74.32万亩，为当地社会经济的可持续稳定发展提供了重要的水资源保障。由于灌区渠道受当时建设技术水平、建设标准、建设材料、综合投资资金等各方面因素的综合影响，加上沿线地质情况较复杂，渠道建成后投运过程中渗漏较为严重，渗漏、塌方等严重威胁到工程运行的安全可靠性和节能经济性。1998年实施续建配套节水改造工程以来，截止2014年度，已累计衬砌干支渠193.059km，改造渠系建筑物890座，灌溉水利用系数由改造前的0.49提高到目前的0.52，灌溉保证率和灌溉效益明显提高，生态环境有所改善，渠道衬砌和防渗加固修复，提高干、支渠的水资源综合利用效率，获得了非常大的节水效果，具有非常大的工程实践应用研究意义。

2 灌区部分渠道复合土工膜节水加固防渗修复方案

在充分考虑到灌区渠道地质水文条件、建设资金、运行维护管理技术水平等因素后，结合《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）等技术标准要求，经灌溉面积、渠道渗透系数等参数的计算分析，灌区渠道节水加固首选0.3mm厚的HDPE复合土工膜作为防渗材料。为了提高渠道综合防渗加固性能，渠道（内坡和渠底）设置复合土工膜和混凝土两层结构，其具体结构如图1所示。

从图1可知，该渠道内坡设置1：1.0的坡度，采用0.3mm复合土工膜和10cm混凝土共两层结构加固修复方案。渠堤及渠底进行开挖后，施工人员在铺设过程中必须穿平底布鞋或软胶底鞋，并根据施工技术水平合理做好施工组织设计，做到随铺、随焊接、随压。要根据施工部位合理确定铺盖长度，同时要做好土工膜同其他构建物间衔接触部位的连接；保证铺盖下地基土具备足够的密实度以满足施工实际需求。做好复合土工膜铺设前的各项准备和试验工作。加强土工膜焊缝质量的过程动态监控[1]：（1）目测法。应仔细观察复合土工膜焊缝连接带有否存在漏接、烫损、褶皱等问题，如有应及时采取补焊等补救措施；（2）现场充气（充水）检漏法。采用充气法进行焊缝质量检测时，焊缝为双条其间留应保持在10cm以上的空腔，将待测段两端封死后，插入0.08MPa气针进行充气并静观真空表5min，如气压没有发生下降，则表明不存在泄漏问题，焊缝质量合格，否则需要认真查找漏气原因并采取相应措施进行及时修补处理。充水法应采用0.05MPa～0.1MPa压力水针注入彩色水，并稳定1min观察，如没出现渗漏则表明焊缝质量合格，否则需要认真查找渗漏原因并采取相应措施进行及时修补处理。另外，在复合土工膜铺设和土方回填全过程中，应根据施工现场情况动态检查土工膜的平整度、褶皱、漏缝、焊缝脱裂等问题，及时发现可能存在的质量问题并及时补救。由于复合土工膜作为主要的防渗结构材料，其在铺设、焊接、缝合等环节均属于隐蔽性工程，在施工过程中每一个环节均须经自检技术达标并报监理工程师现场验收，待质量合格后完成分项工程的验收方能进入到下一道工序中进行施工。

3 灌区渠道复合土工膜修复加固节水改造效益分析

为了验证复合土工膜在灌区部分渠道中的防渗节水修复加固改造的效果和效益水平，按照图1要求进行部分渠道的修复加固节水效益试验分析，分别在干渠和支渠选择400m和1200m的典型渠段进行防渗节水性能测试。测试结果表明，原来开裂渗漏严重的渠段经复合土工膜防渗材料加固修复改造后，其糙率系数n由加固修复改造前的0.023有效降低到0.011；渠道干渠和支渠的流速也由改造前的0.92m/s和1.09m/s有效上升到1.41m/s和1.59m/s，流速得到大大提高；相应渠道中的水最大流量也由改造前的2.85m3/s和3.10m3/s有效上升到4.6m3/s和4.94m3/s；水深也由改造前的1.3m和1.15m有效下降到0.85m和0.75m，基本达到灌区明渠渠道按灌区工程规模大小设计的水深要求，各项技术指标均处于优良范围，说明采用复合土工膜进行节水改造能够满足灌区渠道修复加固工程设计指标要求。经改造后，渠道中水量损失量也有明显减少，从典型断面的测试结果表明：干渠和支渠每千米水流量损失率由改造前的0.81%、1.22%有效降低到0.053%、0.058%，节水效果相当明显、节水量非常大。另外，经图1所示结构的防渗加固修复方案处理后，渠道干渠和支渠中的水流流速分别较改造前增大31%和53%，有效提高了渠道输水挟沙能力，降低了渠道泥沙淤积程度，泥沙淤积量由改造前0.19～0.33m有效降低到小于0.08m～0.16m。采用复合土工膜进行防渗加固修复处理方案，经严格的施工全过程质量监控，工程各项技术指标均能满足防渗节水加固设计要求，施工质量较好、防渗节水效果明显。

4 结束语

复合土工膜作为灌区渠道防渗节水、加固修复的一种新型材料，其能够有效解决灌区渠道渗漏、冻胀、滑落等问题，在节水加固改造工程中发挥非常良好的应用效果。经改造后的渠道，其粗糙系数降低、流速增大、流量增加、水损量降低、泥沙淤积程度减轻，具有较好的经济效益，值得在相关工程中广泛推广应用。

参考文献

[1]武可文.复合土工膜在灌区渠道节约改造处理中的应用研究[J].水利研究，2011（16）：4-6.

[2]赵喜胜，张书锋，张黎.土工膜在灌区渠道防渗节水工程中的应用[J].2009（1）：189-190.

作者简介：侯晓斌（1971-），男，陕西大荔，专科，工程师，主要从事灌溉管理和工程管理工作。