节水改造工程中渠道防渗技术应用

王淑娟

（巴州水利水电勘测设计有限责任公司，新疆 巴音郭楞蒙古自治州 841000）

1 灌区项目概况

开来渠、小巴仑渠均属新疆博斯腾灌区续建配套与节水改造项目，开来渠灌区所在区域在巴州农业经济中占有不可替代的重要地位，灌区包括和静县巴润哈尔莫墩镇、农二师二十一团，焉耆县的包尔海乡、王家庄牧场、查汗采开乡、焉耆镇牧业队和工一师十一农场等单位。开来渠、小巴仑渠防渗改造工程的主要任务是满足灌溉引水的要求，开来渠上段Ⅱ期工程涉及干渠、一支渠，总灌溉面积为11 040 hm2。小巴仑渠位于和静县巴润哈尔莫墩镇，小巴仑四五支渠控制灌溉面积为2 266.70 hm2。

2 渠道运行现状

2.1 输水条件

现存输水条件差，开来渠为土渠，渠道配套建筑物简陋，渠道年久失修，渠道输水能力不足，渠道渗漏损失较大。开来渠渠线较长，且弯曲极不规整，造成灌区输水时间长，渠道淤积严重，虽然灌区管理单位也进行了局部裁弯取直和清淤工作，但由于开来渠沿线多为居民点和耕地，历史格局已定，再作大的调整非常困难，如果仍沿用开来渠引水，施工难度大，赔偿费用高，无法裁弯取直，不能改善灌区存在的诸多问题。

2.2 灌溉水利用率

灌区普遍采用传统的地面灌溉方式，部分是串灌、漫灌，昼浇夜退，灌水过量，田间跑水，水的利用率低，一方面灌区水资源缺乏，另一方面农业灌溉定额较高，水的浪费较严重，造成恶性循环，农牧业的发展因而受到制约，水资源未得到充分的利用。

3 渠道渗漏的原因

3.1 地质因素

开来渠的渠线地层岩性有卵石、圆砾、砾砂、粉土、中砂层，其中干渠9+246～9+625、10+350～11+125、11+475～11+825段及开来渠一支渠砾砂层渗透系数为2.10×10-3～3.36×10-3cm/s，属中等透水层；干渠9+625～10+350段、11+125～16+600段卵石、圆砾层渗透系数为1.16×10-2～2.18×10-3cm/s，属强透水层，在最大勘探深度5 m内未见地下水。小巴仑渠道位于开都河冲洪积平原上，渠线地层岩性有卵石、圆砾层，其中小巴仑渠四、五支渠全段卵石、圆砾层渗透系数为5.20×10-2～1.40×10-2cm/s，属强透水层，加之沿渠线地下水埋深较深，在最大勘探深度3 m以内未发现地下水。

3.2 材料因素

开来渠和小巴仑渠四、五支渠建设时为土渠，从开始投入使用至今，当地并没有考虑到渠道防渗的技术应用，运行维护时只在水跌处使用混凝土及浆砌石或砂石材料，以至于土质材料与混凝土材料接触位置易受到严重的冲刷，渠道渗水严重。

3.3 生物因素

灌区渠道工程建设在野外，周围的生物环境十分复杂，渠道作为生物活动的水源地之一，经常吸引蛇虫鼠蚁等生物。在渠道周围挖洞穴，洞穴在地下会形成渗漏的通道，当日常使用渠道输水或遇到自然降雨导致水位上涨时，水就会灌入洞穴中并开始积聚，时间较长时就会加大渠道渗漏问题。

3.4 人为因素

在渠道维护时，为提高农田水利渠道的稳固性，需采用填土措施，但维护人员对渠道防渗意识薄弱，在填土时会在渠道周围挖掘土层，这样就会造成灌区渠道基础损坏，如遇到雨季、洪水时，被挖的土坑聚集足够的水后向渠道的基础渗透，从而增加渠道渗漏的风险，导致渗漏情况日益严重。

4 防渗工程设计

4.1 渠道横断面设计

开来渠干渠桩号9+246～16+600 段渠道断面基本型式为渠堤内边坡比采用1∶1.75，外边坡比采用1∶1.50，渠堤顶宽取左岸2 m、右岸4 m，边坡及渠底采用厚8 cm 现浇混凝土板，衬砌糙率取0.015，现浇混凝土强度等级为C20、抗渗等级W6，同时布置时需考虑冻胀问题，渠道衬砌型式见图1、图2。

图1 开来渠干渠横断面图（9+246～9+472）/单位：mm

小巴仑四五支渠渠道断面形式为梯形明渠，渠道底宽1.50 m，内外边坡系数均为1.50，边板及底板厚度均为6 cm，渠道堤顶宽度为1 m。由于小巴仑四五支渠是在老渠道上进行防渗改建的，为了不影响渠道正常输水，施工中需要抢工期，预制混凝土板渠道施工快捷，因此，小巴仑四五支渠采用预制混凝土板渠道，预制混凝土强度等级为C20、抗渗等级W6，见图3。

图3 小巴仑四五支渠横断面图/单位：mm

4.2 防冻措施

开来渠地基土具有冻胀性，需采取相应的抗冻胀措施。从工程的抗冻设计效果来看，苯板防冻效果比传统的砂垫层换填更好，且苯板施工时间较充裕，可在冬季铺筑，施工速度快，因此在防渗层下铺设硬质聚乙烯苯板作为保温层，根据《渠系工程抗冻胀设计规范》，开来渠渠道阴面、底面铺设8 cm厚苯板、阳面铺设6 cm 厚苯板，抗冻等级F200，采用苯板防冻，安全可靠、经济合理。

4.3 防腐蚀布置

开来渠沿渠线自然地面以下0～3 m范围内含有易溶盐及中溶盐（石膏）。由于石膏及芒硝遇水溶解析出大量SO42-离子，SO42-离子对混凝土有较强的腐蚀性，根据场地含盐量及场地环境论证，渠线自然地面0～3 m 范围内土层为中强腐蚀性土，对渠线12+250～16+600段采取相应的防腐蚀性措施，处理段采用混凝土板下铺设复合土工膜（0.30 mmPE/200 g/m2，一布一膜）进行双防、抗腐蚀处理，如图4。

图4 开来渠一支渠横断面图/单位：mm

5 防渗效果评价

由于防渗技术的应用，渠道输水效果得到了明显的改善不仅减少了水资源浪费，而且大大提高了利用率，不仅为农业生产提供充足的水源，也产生一定的经济效益和社会效益。

灌区的灌溉方式落后，水分生产效率低，灌溉用水高峰期水量不足，水浪费严重，同时渠道渗漏给引水、量测等工作增加难度，增大工程管理难度。渠道防渗技术应用后，提高了灌区农业灌溉保证率和渠系水利用系数，增大渠道了输水能力，降低了灌溉定额，降低了渗漏等问题对农田水利工程造成的不利影响，灌溉节水得到有效节约。

6 结语

在灌区农业生产过程合理选择渠道防渗技术，结合工程实际情况，提高灌区农业灌溉保证率和渠系水利用系数，灌区经节水改造后，渠系建筑物完善便于水费征收，开来渠综合灌溉水利用系数由现状的0.45提高到0.50，毛灌溉定额由现状的综合毛灌溉定额12 345 m3/hm2降低到10 950 m3/hm2。小巴仑灌区的综合灌溉水利用系数由现状的0.50提高到0.53，毛灌溉定额由现状的综合毛灌溉定额10 545 m3/hm2降低到9 945 m3/hm2。

开来灌区、小巴仑灌区的防渗处理对于水利工程而言具有积极的推动作用，不仅能够提高水资源利用效率、确保周边环境安全，同时还能降低水利工程的维护检修成本，是构建绿色节水社会的重要措施。