灌区渠道防渗设计施工要点探讨

刘　明　裴文杰

（江西省潦河工程管理局　宜春市　330700）



灌区渠道防渗设计施工要点探讨

刘明裴文杰

（江西省潦河工程管理局宜春市330700）

【摘要】文章结合灌区防渗渠道建设的实例，分析探讨了灌区渠道防渗设计施工建设要点。并通过介绍塑料薄膜在渠道防渗设计施工中的具体设计施工过程，详细探讨渠道防渗设计施工中需要注意并遵循的重要原则。

【关键词】灌区渠道防渗设计施工

改革开放以来我国经济迅速发展，工业化程度不断扩大，但中国依然是一个农业大国，并且是全球第一产粮大国，农业生产需要大量的淡水资源进行灌溉，而全世界的淡水资源危机却在不断加剧，为了提高淡水的利用率，响应国家建立资源节约型社会的号召，在灌区大力推行渠道防渗漏技术变得更加迫切。渠道防渗技术可以大大减轻灌区用水的浪费，对灌区土壤的沼泽化和盐碱化具有重要的防治作用。相关数据显示，在使用渠道防渗技术后，渠道渗漏损失可以减少80%左右，渠道占地面积减少4%左右，灌溉用水量每年可节约345亿m3左右。所以在灌区采用渠道防渗技术具有十分重要的经济及环境效益。

1　工程实例

本工程实例为某灌区工程，包括：1条总干渠，全长11.97km；5条分干渠，总长约45.85km；25条支渠，总长约14.52km；6条排水支渠，总长55.22km；452座不同种类的水利建筑物。共灌溉5个乡镇、42个自然村村，约12 005 hm2良田，总受益农业人口达到12万人左右。

2　渠道防渗设计施工要点

2.1基本资料的收集

2.1.1水文气象、地形、地质等资料的收集

（1）收集与水源相关的水质、冰情以及施工地点的降水量、蒸发量、气温范围、每年的冻融时间、冻土深度等水文气象资料。

（2）收集渠道沿线的地质资料，了解沿线岩土分类、土壤的含水量、孔隙率、渗透系数等资料。

（3）收集灌区及渠道的地形图、渠道纵向及横向的断面图。

2.1.2施工条件和施工材料资料的收集

（1）收集机械设备、技术人员、电力、交通、工期、通讯条件、施工条件等资料。

（2）收集待建渠道附近的生产施工所需的材料厂家及其生产原材料的产量、质量、单价等资料。

2.2需考虑的因素与遵循的原则

2.2.1渠道防渗设计施工应考虑的影响因素

（1）气候因素。气候因素决定着渠道防渗施工中所用防渗材料使用期限和渠道防冻胀程度。

（2）地形因素。地形因素是决定渠道防渗设计工程施工造价的其中一个重要因素。

（3）基土因素。渠道防渗设计施工过程中采用的防渗手段主要受基土的防渗性因素影响。

（4）地下水位因素。当渠道底端水位低于地下水位时，需在渠道施工建设过程中铺设排水设施。

（5）灌溉系统形式因素。为减少渠道的占地面积，在人口密度较大的地区，应建设刚性材料防漏的暗渠。

（6）防渗材料。渠道在使用不同防渗材料情况下的渗漏量如表1所示。其中塑料薄膜在渠道防渗技术中的应用将在第四部分详细介绍。

表1　不同渠道防渗材料的渗水量　L/m2·h

（7）施工设备及人员因素。在劳动力过多且工资水平较低的地区，应充分利用劳动力的优势，在劳动力工资水平较高的地区，应充分发挥机械设备的优势，以达到保证施工质量、节约成本的目的。

（8）工程造价因素。渠道的防渗设计施工应遵循经济型、实现效益的最大化。在工程资金允许的情况下，根据实际情况选取最佳的防渗设计建设方案。

2.2.2渠道防渗设计施工遵循的原则

（1）设计施工前首先收集渠道建设的基本资料，参考并借鉴已建渠道的经验教训。

（2）设计建设时，要因地制宜利用现有资源进行规划建设。

（3）结合待修建渠道当地的自然条件、经济条件、生态环境等因素，建设管理方便、经久耐用、技术先进的灌溉渠道。

2.3灌区渠道防渗设计

2.3.1防渗渠道断面形式

部分防渗渠道断面的优缺点及形状见表2及图1。明渠通常选用梯形、矩形、复合形和U形等防渗渠道断面形状；暗渠通常选用城门洞形、箱形、圆形等防渗渠道断面形状。

表2　部分防渗渠道断面的优缺点

图1　部分防渗渠道断面的形状

2.3.2渠道防渗设计的施工的规定

渠道防渗规划设计建设应当以保证灌区的水土平衡、可持续发展为出发点，将提高水资源的利用系数作为目标，结合实践经验，选择合理的渠道防渗设计施工方案。

2.3.3渠道渗漏的水量

防渗渠道的渗漏损失流量Q可按（1）式进行估计计算。

式中K——渠道防渗面的渗漏的水量［m3/（m2·d）］；

X——渠道在设计流量下的平均湿周（m）；

L——渠道长度（km）。

使用刚性材料作为渠道防渗结构，则应当在防渗结构上设置一定尺寸的伸缩缝。表3为可选用的不同形式的伸缩缝间距，常见的伸缩缝形状如图2所示。

3　灌区塑膜渠道防渗的设计施工

3.1塑料薄膜的优点

塑料薄膜是运用在渠道防渗中的新型防渗材料，具有以下优点：

表3　防渗渠道的伸缩缝间距　m

图2　刚性材料防渗层伸缩缝形状

（1）工程建设费用低。具有相同防渗效果的渠道，塑料薄膜的价格仅为硅防渗渠道价格的1/3左右。

（2）防渗效果好。众所周知，相较于其他材料塑料薄膜具有较强的防水性。

（3）使用寿命长。塑料薄膜良好的物理特性决定了其较长的使用寿命。研究表明，厚度为0.2mm的塑料薄膜在清水中的工作年限为45年左右，在污水中的工作年限为35年左右。

（4）施工技术简单。铺设薄膜不需要复杂的施工机械，施工技术含量低，易于掌握，且施工周期短。

（5）环境适应性强。塑料薄膜对各种不同的自然环境如冻胀、沉陷等具有较强的适应性。

3.2塑料薄膜防渗渠道的设计

（1）断面设计。边坡系数m设计如表4所示。

表4　边坡系数表

（2）水流速度的确定。由于塑料防渗层的整体性较差，所以其流速一般为土壤不冲流速的90%～95%。

（3）基层断面形式的确定。塑料薄膜防渗渠道的基槽断面一般都采用梯形断面的形状。

（4）防渗塑料薄膜的选择。市场上的薄膜有许多不同的品种、尺寸、颜色、厚度等，要根据渠道的实际情况寻找合适的塑料薄膜。

（5）保护层的设计。为了提高防渗渠道的使用期限，并且在使用过程中更加稳定，需要设计建造保护层，此外保护层还可以提高薄膜的使用年限。

3.3塑料薄膜防渗渠道的施工

（1）渠道基槽的开挖。为保证施工的质量在基槽开挖前首先做好排水工作。先挖成简易的梯形断面，再改造成设计断面，同时要保证基槽表面的平整。

（2）塑料薄膜的加工与铺设。将市场上供应的薄膜按设计渠道的断面尺寸进行加工，长度控制在35m左右，幅与幅之间的搭接长度为15m左右，焊缝尺寸约6 cm左右，粘接宽度为10 cm左右。

（3）保护层的施工。渠道宽度不到3m时，第一层铺土的厚度应当不小于30 cm。对于宽度较大的渠道，要在两侧的保护层上分别进行分层填土碾压，填土厚度一般在2.7m左右，碾压土层高度要与塑料薄膜顶端平齐。

3.4塑料薄膜防渗渠道的管理

塑膜防渗渠道施工建设完成后，应当进行管理及维修，主要从以下三个方面进行：

（1）第一次注水行水前，应当先用小水流浸湿渠道，使渠道完成自然的沉降，停止行水时也要采用同样的方法使水位缓慢下降。

（2）为防止水流对渠道的冲刷，在满足灌溉水量的情况下，尽量使用小水流行水。为防止渠道冻害的发生，冬季不使用渠道的情况时，要放净渠道内的积水。

（3）渠道使用期间应定期检查维修，以免发生较大程度的渗漏事故，保证渠道的正常工作。

参考文献

［1］李德成.灌溉渠道渗漏损失的实测方法分析［J］.黑龙江水利科技，2012，（03）：152-153.

［2］霍海霞.我国渠道防渗工程技术概况及发展趋势［J］.延安职业技术学院学报，2011，（01）：107-109.

［3］祁辉.浅谈渠道防渗类型最优方案的选定［J］.地下水，2011，（01）：172-173.

作者简介：刘明（1987-），男，江西樟树人，大学本科，工程师，从事水利工程施工及管理工作；裴文杰（1987-），男，江西吉水人，大学本科，工程师，从事水利工程施工及管理工作。

收稿日期：（2016-03-21）