基于农田电力灌溉站渠道防渗的施工技术分析研究

李 丹

(颍上县水利建筑安装工程公司,安徽 阜阳 236200)

0 引 言

农田灌溉是农业生产中的重要环节,而电力灌溉站作为农田灌溉系统的核心设施,对于提高农田灌溉效率和农作物产量具有重要作用[1]。由于渠道防渗技术的不完善,导致灌溉水资源的浪费和土壤水分的流失,严重影响了农田灌溉的效果和农作物的生长发育[2]。农田灌溉是保证农作物正常生长的重要手段,农田灌溉渠道防渗工程可以减少农田灌溉中出现的水资源浪费现象。

目前,对于农田电力灌溉站渠道防渗技术的研究主要集中在理论模型的建立和实验室试验,缺乏对实际施工技术的深入分析和研究[3-4]。因此,本文通过对农田电力灌溉站渠道防渗施工技术的分析研究,探索一种可行的施工方案,以提高渠道防渗效果,减少水资源浪费,保护土壤水分,从而提高农田灌溉的效率和农作物的产量[5]。研究将滁州市南谯区施集镇泵站作为研究对象,结合实际情况,提出一种适用于农田电力灌溉站渠道防渗的施工技术方案,并进行可行性分析。本次研究的意义在于为农田电力灌溉站渠道防渗施工技术的改进和优化提供参考,为农田灌溉的可持续发展提供技术支持。同时,通过减少水资源浪费和土壤水分的流失,有助于提高农田灌溉的效率和农作物的产量,为农业生产的发展作出贡献。

1 工程基本情况

滁州市南谯区全区拥有耕地4.667×104hm2以上,山场2.6×104hm2,水面1.2×104hm2,农业生产科技水平发展较快。近年来,南谯区对泵站进行了升级改造,其中施集镇电力灌溉站就是改造的重点项目。改造后,施集镇电力排灌站的装机容量由原来的850kW增加至110kW。如果设备出现故障,还能自动报警。通过科学调水,智慧管理,该站极大地提高了灌溉效率。

在升级改造过程中,滁州市南谯区泵站特别关注渠道防渗施工。为了进一步提高灌溉效率和泵站的自动化水平,施集镇采用各种防渗技术,如地下管网施工、土料防渗、沥青材料防渗和灌浆防渗等,以减少水分的流失,提高了灌溉效率,使得泵站的运行更加高效和安全[6]。

2 农田电力灌溉站渠道防渗施工

2.1 灌溉渠道防渗施工技术分析

灌溉渠道防渗施工技术流程主要包括以下步骤:在施工之前做好基础的准备工作,为灌溉农田渠道防渗施工奠定坚实的基础;根据渠道的特点和防渗要求,制定合适的施工方案,包括防渗材料的选择、施工方法等。相关施工单位应当对施工现场施工材料的数量和质量进行把关,确保机械设备的质量及性能满足渠道防渗施工的科学性和高效性要求;在渠道表面铺设一层防渗材料,如土工膜、防渗毯等,并保证防渗材料的平整度和紧实度;对防渗材料进行焊接或粘接,以确保防渗层的完整性和连续性;在防渗层上方铺设一层保护层,如混凝土、砖石等,以保护防渗层不受外力损伤;对渠道防渗施工进行检查和验收,确保防渗效果符合设计要求,并对施工过程中的各个环节进行质量控制,确保防渗施工的质量[7-8]。灌溉渠道防渗施工技术流程见图1。

图1 灌溉渠道防渗施工技术流程

在选择防渗方法时,综合考虑滁州市南谯区渠道的特点、土壤质量、防渗材料质量、施工难度和成本等因素后,将混凝土作为农田电力灌溉渠道的施工材料,在渠道内壁铺设一层混凝土材料,以防止土壤侵蚀、保持渠道完整性和提高灌溉效率[9]。渠道成本估算公式如下:

C=(L×W×H×P)/1000

(1)

式中:C为渠道成本估算值,万元;L为渠道长度,m;W为渠道宽度,m;H为渠道深度,m;P为单位体积混凝土造价,元/m3。

混凝土渠道防渗效果计算公式如下:

I=(1-(Q/Q0))*100

(2)

式中:I为混凝土渠道防渗效果,%;Q为渠道渗漏流量,m3/s;Q0为渠道设计流量,m3/s。

施工中,根据渠道的深度、宽度以及作业压力,设计混凝土板的规格和参数。渠道底部混凝土板的宽度达到渠道底部宽度的105%～110%,以有效增强渠道的稳定性。施工方案设置多个工段,每个工段都负责铺设混凝土板。在铺设过程中,两块混凝土板之间的缝隙要求在3mm左右,以保证混凝土板的密闭效果。同时,结合水泥砂浆和混凝土浇筑,对较大缝隙进行填充,以确保渠道的密闭效果。护面防渗是一种有效的渠道防渗方法,主要采用水泥材料,在灌溉渠道的各处进行施工,以提升防渗能力[10]。护面防渗具体操作过程见图2。

图2 护面防渗具体操作过程

根据渠道特点和防渗要求的水泥类型和强度等级进行水泥湿拌,将水泥与适量水混合成具有流动性的糊状物,并搅拌均匀;对渠道表面进行洒水浸润,以提高水泥与渠道表面之间的黏结力;涂抹水泥,保证厚度均匀,并重点涂抹渠道拐角、变形缝等特殊部位;抹光渠道表面,使用抹子或刮刀将水泥表面抹平,避免出现气泡和裂缝;涂抹完水泥后进行养护,包括喷水养护、覆盖草席等,使水泥充分凝固和硬化;在养护期满后,对渠道防渗效果进行检查验收,观察渠道表面的水泥层是否光滑平整,有无裂缝、气泡等现象,并进行水压试验,检查防渗性能是否达到预期效果。上述方法操作简便、成本较低、防渗效果较好,适用于各种类型的灌溉渠道,但需由具备相关经验和技能的专业人员进行施工[11-12]。

2.2 渠道防渗施工质量控制方法

渠道防渗施工质量控制需要从多个方面进行严格把控。施工前,利用建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)技术对渠道防渗施工进行模拟和分析,可以提前发现并解决潜在的问题[13]。BIM的核心是三维模型,包括建筑物的外观、结构、设备、材料和系统等信息。BIM技术可以用于建筑设计、施工、维护和运营等各个阶段,通过数字模型来提高项目的效率和质量。通过BIM模型,可以直观地展示施工过程中的各种细节,使施工人员能够更好地理解设计意图,从而保证施工质量。同时,利用BIM技术还可以进行施工过程的虚拟现实漫游,方便施工人员掌握施工关键环节,提高施工质量。渠道防渗施工质量控制方法的步骤见图3。

图3 灌溉渠道防渗施工技术流程

施工关键环节包括渠道清理、基础处理、材料施工和养护等[14]。在渠道清理过程中,应确保渠道内壁平整、无杂物,为防渗材料施工创造良好的条件。基础处理是防渗施工的基础,需要对渠道基础进行严格检查和处理,确保其符合设计要求。在材料施工阶段,需要严格按照施工工艺和操作规程进行,保证防渗材料的质量和施工质量。在养护过程中,要根据实际情况采取合适的养护方法,确保防渗材料充分凝固和硬化。施工材料制冷量把控和渠道防渗材料的选用至关重要,应根据渠道的特点和防渗要求,选择具有优良防渗性能、耐久性和抗冻性能的材料。在选择材料时,需要关注材料的制冷量,以确保防渗材料在施工过程中的性能稳定。此外,还要对进场的防渗材料进行严格的质量检查,不合格的材料应立即退回。同时,施工人员是渠道防渗施工质量的关键。施工人员应具备较高专业水平,熟练掌握防渗施工工艺和操作规程。此外,还应加强施工人员的技能培训和安全教育,使其在施工过程中能够严格按照要求进行操作,避免因操作不当而影响防渗效果[15]。

3 工程应用结果分析

本次研究以滁州市南谯区施集镇泵站为研究对象,对其进行了全面的分析和研究。研究主要针对农田电力灌溉站渠道防渗施工技术的应用效果,从防渗效果、材料稳定性和经济性等多个方面进行了深入探讨。为了确保试验的准确性和科学性,共设置20个测试点,进行模拟分析和实际测量。通过测试点的数据,可对渠道防渗效果进行全面的评估和分析。灌溉渠道防渗效果的模拟及测试结果见图4。

图4 灌溉渠道防渗效果模拟及测试结果

由图4可知,渠道养护前后的渗水率均有所下降,表明渠道防渗措施在一定程度上起到了作用。对于渠道养护前的渗水率,模拟数据的平均值为0.12%,实测数据的平均值为0.16%。虽然模拟数据的渗水率低于实测数据,但两者之间的差距并不大,表明模拟数据的准确性较高,可以较好地反映实际情况。对于渠道养护后的渗水率,模拟数据的平均值为0.04%,实测数据的平均值为0.08%。可以看出,模拟数据的渗水率明显低于实测数据。这可能是由于模拟数据未考虑一些实际工程中的因素,如土壤的湿度、温度等。总的来说,渠道防渗措施在一定程度上起到了降低渗水率的作用,将实际渗水率控制在0.08%,防渗效果达到99.92%,满足设计需求。

土体形变程度与渠道防渗效果之间存在密切关系,土体形变程度越大,土壤的孔隙度和渗透性就越高,渠道防渗效果就越差。在进行渠道设计和施工时,需要充分考虑这些因素,以确保渠道的防渗效果。同时,对于已经施工的渠道,需要定期进行检查,以确保渠道的防渗效果,及时发现并处理渠道的防渗问题。在25MPa压力下,渠道土体形变和孔隙度见图5。

图5 渠道土体形变和孔隙度

由图5可知,在25MPa的压力下,渠道土体的形变实测值小于2.0%,孔隙度小于20%,验证了土体的形变程度和孔隙度均处于较小的范围,表明土壤的压缩性和抗剪强度较高,土壤的紧密程度也较高。具体来说,高抗剪强度和低孔隙度意味着土壤的结构紧密,颗粒间的接触紧密,颗粒间的摩擦减小,因此在受到外力作用时,土体的形变程度会较小。这样的特性有利于防止水分的渗透,进而提高渠道的防渗效果。同时,高压缩性和低孔隙度也有利于提高渠道的防渗效果。因为当土壤的孔隙度较低时,土壤中的水分渗透通道较少,水分渗透的阻力较大,有利于防止水分通过土壤渗透流失。因此,渠道土体的形变程度和孔隙度的特性,对于提高渠道的防渗效果具有极其重要的作用。

灌溉渠道施工成本及盈余见图6。由图6可知,灌溉渠道施工的实际成本低于计划成本,且盈余成本约为310万元,成本节约率约为57.4%。研究结果表明,在成本控制方面,灌溉渠道施工取得显著的成果,展现了较高的经济性。

图6 灌溉渠道施工成本及盈余

图7 有无调节池方案的居民满意度调查图

实际成本低于计划成本,意味着在施工过程中,项目管理人员有效地控制了成本,实现了成本的节约。成本节约的成果是由多种因素共同作用的结果,项目管理人员对施工成本的精准预算,有助于在施工过程中更好地控制成本;选择合理的施工方案,不仅保证了施工的顺利进行,也有效地降低了成本;采取有效的成本控制措施,有助于及时发现并处理成本方面的问题,进一步提高成本控制的效果。

这种成本节约的成果不仅可以提高项目的投资回报率,还可以为项目后续的运营和维护提供更多的资金支持,有助于项目的长期稳定运行,提高项目的整体效益。总的来说,通过有效地控制成本,不仅提高了项目的经济性,也为项目的长期稳定运行提供了有力的保障。

4 结 论

本文以滁州市南谯区施集镇泵站为研究对象,分析了农田电力灌溉站渠道防渗施工技术的应用效果。结果显示,渠道防渗施工将渗水率控制在0.08%,防渗效果达到99.92%。此外,通过科学调水、智慧管理,该站极大地提高了灌溉效率。在升级改造过程中,滁州市南谯区泵站特别关注渠道防渗施工,采用各种防渗技术,以减少水分流失,提高灌溉效率。同时,项目管理人员有效控制了成本,成本节约率约为57.4%。综上所述,渠道防渗施工技术在提高灌溉效率、降低成本和保障渠道运行安全方面,表现出较高的经济性和实用性。