浅谈PE废旧塑料防渗渠道开发

薛世柱

摘要：本文针对北方地区混凝土衬砌渠道存在冻胀破坏严重、施工复杂等问题，提出一种利用滴灌带、地膜、大棚膜等废旧PE塑料生产塑料防渗渠道的方法。PE塑料渠道具有输水糙率小、柔韧性好、渗漏小等优点，在一些地区得到很好的推广应用。针对其生产、施工过程中的技术难题，通过试验、推广应用得到有效的解决，是作为今后开发研究的重点方向。

关键词：废旧塑料；防渗渠道；冻胀破坏

中图分类号：TV91 文献标识码：A DOI：lO.11974/nyyjs.20170132016

农業用水是我国水资源利用的主体，多年平均用水量约占全国总用水量的70%左右。根据2009年《新疆兵团渠道防渗抗冻胀技术应用情况调研报告》，兵团建成各级灌溉渠道10万km，已防渗渠道2.77万km，渠道防渗率（按长度计算）27.70%。在渠道防渗工程中，又以刚性混凝土衬砌防渗结构为主。混凝土衬砌渠道可使渠系水利用率提高20%～40%，减少渠道渗漏损失50%～80%，为农业节水发挥了重要的作用。

在我国北方等寒冷地区，混凝土衬砌渠道冻胀破坏十分普遍。渠道冻胀破坏后输水损失严重，降低渠道水利用系数，其维护保养始终是灌区工程的重点和难点。因此，寻求一种既能减小渗漏损失又能防止冻胀破坏，且输水糙率小、实用寿命长、施工方便、造价低的输水渠道材料，是目前农业节水的重要任务。

1产品研发

1.1PE废旧塑料防渗渠道原料来源

截止2016年新疆大田节水滴灌面积约为333.33万hm²，每年使用的一次性可回收单翼迷宫式滴灌带300亿m左右，可产生废旧PE料30万t。新疆天业节水公司利用滴灌带、地膜、大棚膜、废旧编织袋等回收塑料，进行不同比例混合，添加抗氧剂和耐老化等助剂，研发生产出一种强度高、抗老化、防渗能力强、抗冻胀的塑料防渗渠道，为农业灌溉提供了一种新型渠道。

1.2生产成型工艺

工厂生产时根据不同过流断面要求在线挤出标准厚度、宽幅的PE板，再经折弯焊接等工艺定型成不同的断面渠道。结合地质条件、边坡稳定和自然环境等影响因素，PE塑料渠道可设计为梯形或其它形状。

1.3工程造价分析

在过水流量为0.5m³/s，纵坡1/500条件下，对混凝土防渗渠道和PE塑料渠道进行对比分析。混凝土防渗渠道断面尺寸为：底宽0.55m，渠深0.7m，边坡1：1.5，PE塑料渠道断面尺寸为：底宽0.40m，渠深0.7m，边坡1：1。满足一定抗冻胀要求的混凝土防渗渠道从下而上断面结构为0.25m砂砾石垫层、0.02m水泥砂浆、防渗塑膜、0.02m水泥砂浆、0.06m预制板。PE塑料渠道从下而上断面结构为0.1m砂砾石垫层、0.01mPE塑料渠道。0.01m厚的PE渠道重量为28kg/m，按10元/kg，PE塑料渠道单价为280元/m。

在地形条件、过水流量等都相同的情况下，选用2种不同材质的防渗渠道建设成本基本相当，但在寒冷地区，为防止冻胀破坏将增加垫层厚度，PE塑料渠道的价格优势将更明显。

1.4施工安装技术要求

考虑安装运输等条件，每节渠道可在线切割成一定的长度。在铺设安装过程中每隔一定距离两板接缝处紧固高分子弹性材料，适应热胀冷缩，其它板块可热熔连接或者焊接连接。

塑料渠道的施工安装跟混凝土防渗渠道的施工基本相同。按照施工图纸开挖渠道断面，进行夯实整平。当渠道设计有垫层时，按要求铺设垫层。在地面用铆钉紧固压条进行两节渠道间伸缩材料的连接，把连接好的两节整体渠道吊装放入渠槽，进行定位、摆放并和已安装好的渠道用塑料焊条焊接。在渠道转弯等变形处，可以采用“切、拼、焊”的方法进行施工连接。为减少渠道伸缩变形可在渠道不过水的两肩边沿嵌入固定装置，提高防渗渠道的整体强度和稳定性。

1.5产品使用寿命

由于产品研发生产时间较短、应用较少，没有在不同流速、不同泥沙含量等条件开展大规模试验，测算PE塑料渠道在各种条件下的使用寿命。只能结合园林绿化和大田滴灌中使用同类型的PE管道，分析其使用寿命应在10a以上。

2小结

2.1PE塑料渠道的优点

利用回收的废旧PE原料生产，在一定程度上解决土壤白色污染问题。

塑料渠道糙率系数为0.008左右，常规混凝土衬砌渠道糙率系数为0.017左右；在过水流量相同情况下，其断面尺寸明显减少。

相比混凝土衬砌渠道，塑料渠道柔韧性、抗冲击性能大大加强，具有明显的抗冻涨性能。

废旧塑料渠道没有渗漏损失，防渗效果好。

塑料渠道材质轻，工厂定制生产，一次成型，施工中无需土工膜等防渗、保护材料，施工简单方便。

2.2缺点

研发开发的塑料渠道只适应中、小型的渠道，如渠道断面较大，需有大的生产设备才能一体化生产。

PE材质热缩率较大，目前只是在两节渠道间连接添加可伸缩材料，没找到更适合的解决办法，对渠道的施工安装、维护保养有一定影响。

当地下水位较高时，PE塑料密度比水小，一体成型的塑料渠道容易漂浮在水面上，施工安装时应有排水措施或渠道跟渠床有加固连接措施。