综合防渗技术在新疆某干渠改造工程中的应用

冯　斐

(塔里木河流域工程建设处，新疆 库尔勒 841000)

综合防渗技术在新疆某干渠改造工程中的应用

冯斐

(塔里木河流域工程建设处，新疆 库尔勒 841000)

摘要：大型灌区是保证新疆自治区农业健康发展的重要保障，而干渠是组成灌区的基础设施。随着使用年限的增长，目前很多灌区的干渠损坏及渗漏现象严重，不满足使用要求，干渠改造工程也在大规模进行。渠道的防渗性直接关系到水的利用率，本文以新疆某干渠改造为实例，介绍了综合防渗技术在渠道改造工程中的应用。

关键词：干渠改造；防渗技术；应用

新疆自治区地处欧亚大陆腹地，气候寒冷干燥，年降水量较少，因此“灌溉农业”成为当地农业发展的主要方式。从20世纪50年代开始，新疆地区的大型灌区建设快速发展，极大地提高了当地居民的生活水平。但随着生产规模的扩大和水利设施年久失修，很多灌区的干渠渗漏现象严重，对当地珍贵的水资源造成极大浪费。所以加强干渠防渗改造已成为灌区改造中的重要内容之一。

1工程概况

新疆某干渠全长13 km，修建时未采取任何防渗措施，至今为止仍然以土渠方式引水。经多年运行，干渠断面变形严重，渠底不断加宽，多处已无渠形。每年灌溉时四处漫溢，渗漏严重，渠系水利用系数极低，干渠原设计流量为2.0 m3/s，现状实际引水能力为1.6 m3/s。该干渠控制下辖县多个乡镇的灌溉任务，目前干渠水利用系数仅为0.83。原设计灌溉面积0.25万hm2，现状实际控制灌溉面积为0.12万hm2。为了改变这种现状，相关部门决定对该干渠进行改造。

2渠道防渗的重要性

农业灌溉用水占我国全部用水量的70%左右，而且农业用水浪费现象十分严重。据权威部门统计，如果我国灌溉渠道的水利用系数提高0.1，每年的节水量高达350亿m3，几乎相当于10个北京市的年用水量。渠道防渗的重要性包含以下几个方面：

(1) 节约渠道建设成本及运行费用。经过试验，在尺寸相同的情况下，采用防渗措施的渠道其流量高出普通渠道的20%。这就使防渗渠道的断面可适当减小，从而带动一系列工程规模的减小。

(2) 有效防止土壤盐碱化和沼泽化。灌溉用水的大量渗漏会造成很多低处耕地沼泽化和盐碱化，减产量可达20%。更有甚者会造成地下水位的上升，很多地下酸性或碱性水渗透到土壤中，直接造成农作物的衰败和死亡[1]。

(3) 防止渠道的坍塌和断流。长期的水浸泡会使渠道土基出现松软、下陷等现象，这就会使渠道出现不均匀下降，刚性结构的缝隙增多，不仅会加大渗漏量，造成恶性循环，而且土壤会顺着缝隙进入渠道，造成渠道堵塞断流。

3综合防渗技术在干渠改造工程中的应用

目前，我国常用的渠道防渗形式包括土料防渗、水泥土防渗、浆砌石防渗、混凝土防渗及膜料防渗等[2]。这几种防渗方式的优缺点对比见表1。为了保证工程效果，本项目设计采用混凝土+塑膜的综合防渗形式。

表1　渠道防渗形式优缺点对比

3.1渠道防渗设计

(1)渠道断面设计

渠道断面形式对防渗性有着直接影响，目前最常见的断面形式有“U”型、弧形底梯形、梯形、矩形等[3](见图1)。按照经验来看，“U”型和弧形底梯形的防渗性能要好于梯形和矩形，但是因为其不利于机械化施工，施工速度慢且人工成本大，所以本项目采用梯形断面形式。渠道设计流量为2.0 m3/s，根据式(1)确定渠道的断面面积，进而得出边坡及底部参数。最终计算出渠道边坡为1∶1.5，底部长度为1.2 m，深度为1.5 m，顶部宽度为3.0 m。

图1　渠道断面常见形式

(1)

式中：Q为渠道设计流量，2.0 m3/s；n为渠道糙率；R为水力半径；i为渠道比降；A为断面面积，m2。

(2)渠道防冻胀设计

渠道防冻胀性对其防渗性也有决定性影响，据统计：超过70%的渠道裂缝就是由热胀冷缩引起的。新疆地区昼夜温差很大，最大超过20 ℃，所以必须要采取相应的防冻胀措施。在该干渠改造工程中，设计采用“换填法+铺设苯板”的防冻胀方法，具体为将部分地段的沙土及杂土换填为砂砾石；在夯实的地基土表面铺设一层5 cm厚的苯板[4]。

(3)渠道结构设计

综上所述，该干渠的具体结构从下至上依次为：夯实土基、保温苯板、聚氯乙烯(PVC)塑膜和混凝土浇筑层。在渠道高出地面的部分段采用填土夯实，并覆盖上一层混凝土，其总体结构详见图2。

图2　新疆某干渠具体结构示意图

3.2混凝土+塑膜综合防渗技术施工

(1)渠基清理

在旧渠道的基础上进行土方开挖，注意开挖深度和宽度应略小于设计标准，若开挖过头，还要进行回填处理，其强度会下降。开挖之后采用人工修坡和清底作业，基础面不得有松杂土和乱石等，渠道高程误差应控制在2 cm内，针对沙土和杂土进行换填处理。最后对渠基进行碾压，应保证渠槽平顺、渠基平整[5]。

(2)铺设保温苯板

本项目铺设的聚苯乙烯板的厚度设置为5 cm，铺设时从下向上进行。接缝处可采用防水胶带粘接形式。要求苯板和渠基接触紧密，不得出现空洞。铺设时应时刻小心，防止苯板的破坏，若破碎块较大，应用防水胶带粘贴牢固，若破碎块较小，则不再使用。

(3)铺设防渗塑膜

为保证防渗效果，本项目采用全铺式纵向铺膜的形式。按照断面尺寸和施工段长度进行剪裁，每幅长度控制在50 m左右。对于接缝采用粘接法施工，粘结宽度一般为20 cm。铺设之前在苯板上洒适量的水，以保证膜层的平整。

(4)混凝土浇筑

本项目所用的细石混凝土配比为水泥∶中砂∶石子∶水=1∶2.5∶4.8∶0.7(重量比)，浇筑厚度为8 cm。混凝土的伸缩缝设置标准为纵缝间距5 m，横缝间距4 m；伸缩缝宽度为2 cm，中间填充聚苯乙烯板后再用水泥砂浆填充平整。在浇筑完成3 d后对其进行养护，本项目采用铺设草帘养护法[6]。

4结论

渠道防渗设计对保证灌区水资源的合理利用、降低农民的用水成本具有很大的意义，本文论述的干渠通过应用综合防渗技术，其水资源利用系数达到0.92，每年节约水资源超过500万m3，灌溉面积也达到了设计标准，取得了较好的经济效益和社会效益。此干渠综合防渗技术的应用，具有一定的实用价值。

参考文献：

[1]林良炎.塑膜技术措施在跨县大型灌区干渠扩建改造工程中的应用[J].水利科技，2012(3)：30-34.

[2]纪国华.防渗技术措施在汀溪水库总干渠改造工程中的应用[J].厦门科技，2015(12)：35-37.

[3]姜绪安，佘冬立，俞双恩.渠道防渗技术在灌区改造工程建设中的应用研究[J].安徽农业科学，2012(4)：56-59.

[4]周来国.渠道防渗技术在灌区改造工程建设中的应用[J].水利科技与经济，2014(7)：42-45.

[5]林良炎.塑膜防渗技术在干渠扩建改造中的应用[J].水利科技与经济，2014(7)：38-40.

[6]魏生全.防渗技术在湿陷性黄土灌区改造工程中的应用[J].水利电力机械，2007(12)：25-28.

作者简介：冯斐(1981-)，男，工程师，主要从事水利工程项目管理工作。

中图分类号：S277；TV543

文献标志码：A

文章编号：2096-0506(2016)06-0057-03