李春雨

1 渠道防滲的意義

發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)行之有效的節(jié)水技術(shù)有渠道防滲、低壓管道輸水、改進(jìn)地面灌溉技術(shù)、發(fā)展噴灌與微灌、實(shí)行節(jié)水灌溉制度等。這些節(jié)水技術(shù)無(wú)疑都是重要的和必需的,但節(jié)水效益最大的技術(shù)則是渠道防滲。這是因?yàn)槲覈?guó)每年灌溉用水量約為3 500億m3,占農(nóng)業(yè)用水量的90%,但我國(guó)80%以上的渠道沒(méi)有防滲,渠系水的利用系數(shù)很低,平均不到50%,也就是說(shuō),從水源到田間,有50%以上的灌溉水因?yàn)榍罎B漏損失掉了。因此,必須要做好渠道防滲工程,堵住這個(gè)浪費(fèi)水的大窟窿,提高渠系水的利用率。

2 渠道防滲措施類別

渠道防滲措施包括管理措施和工程措施兩大方面。

渠道防滲的管理措施主要是:加強(qiáng)灌溉管理,實(shí)行計(jì)劃用水,合理調(diào)配水量,組織安排輪灌,改建、改善不合理的渠系布置,搞好田間工程配套,加強(qiáng)渠道和建筑物的養(yǎng)護(hù)、維修等。

渠道防滲工程措施的種類比較多,但就其防滲特點(diǎn)而言,可以分為三大類:第一類是在渠床上加做防滲層;第二類是改變渠床土壤滲漏性能;第三類是采用防滲渠槽的結(jié)構(gòu)形式。

第一類中采用較多的有黏土類防滲層、灰土類防滲層、砌石砌磚類防滲層、混凝土防滲層、瀝青材料類防滲層、塑料薄膜類防滲層等。第二類措施主要有兩種,即夯實(shí)土壤和利用水中含有的粘性顆料,淤填渠床土壤孔隙,以減少渠道滲漏。第三類是明渠,可選用矩形、梯形、U形和復(fù)合形;無(wú)壓暗渠可選用城門洞形、箱形、正反拱形和圓形。

3 渠道防滲工程措施

3.1 土料類護(hù)面防滲

土料類護(hù)面防滲是指用壓實(shí)素土、粘砂混合土、灰土、三合土、四合土等土料進(jìn)行渠槽護(hù)面防滲。利用土料類護(hù)面防滲具有就地取材,造價(jià)低,施工簡(jiǎn)單的特點(diǎn),其防滲效果(允許最大滲漏量)為0.07 m3/(m2·d)～ 0.17 m3/(m2·d),使用年限為 5年～25年。對(duì)土料類護(hù)面防滲的技術(shù)要求主要有以下幾點(diǎn):1)土料類護(hù)面防滲層的滲透系數(shù)不應(yīng)大于1×10-6cm/s;2)素土和粘砂混合土在水中不應(yīng)發(fā)生崩解現(xiàn)象;3)灰土的配合比一般可采用石灰和土的比例為1∶3～1∶9;三合土的配合比一般采用石灰與土砂總重的比例為1∶4～1∶9,其中土重為土砂總重的30%～60%,四合土可在三合土配合比的基礎(chǔ)上加入25%～35%的卵石或碎石;4)最佳含水量,灰土采用20%～30%;三合土、四合土采用15%～20%;5)混合土樣應(yīng)攪拌均勻,邊鋪料邊夯實(shí),達(dá)到設(shè)計(jì)干密度為止。一般要求素土或粘砂混合土夯壓后的干密度為1.5 t/m3～1.7 t/m3,對(duì)于灰土、三合土、四合土等防滲層,一般要求壓實(shí)后的干密度在1.65 t/m3左右。

3.2 水泥土護(hù)面防滲

水泥土是一種性能較好而且比較價(jià)廉的建筑材料。它主要由土料、水泥和水等原料按一定比例配合拌勻后在渠槽表面鋪設(shè),并經(jīng)過(guò)壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)后而形成的防滲護(hù)面。水泥土護(hù)面防滲具有一定的強(qiáng)度和耐久性,可就地取材,施工也較容易,但抗凍性較差。適用于氣候溫暖且渠道附近有壤土和沙壤土的地區(qū),其防滲效果為0.06 m3/(m2·d)～ 0.17 m3/(m2·d),使用年限為8年～30年。水泥土襯砌渠道防滲一般有壓實(shí)干硬性水泥土護(hù)面防滲和澆筑塑性水泥土護(hù)面防滲兩種方法。水泥土中的水泥摻加量一般為8%～15%(重量比),水泥的摻加量越多,水泥固結(jié)能力越強(qiáng),其強(qiáng)度也越高,這不僅可提高渠道防滲能力,還可滿足渠道抗沖、耐磨等的要求,但水泥摻加量若超過(guò)20%,就很不經(jīng)濟(jì)。

3.3 砌石護(hù)面防滲

砌石護(hù)面防滲是指用料石、塊石、卵石、石板等進(jìn)行漿砌,或用卵石進(jìn)行干砌掛淤等作為渠道護(hù)面而進(jìn)行防滲的技術(shù)。石料襯砌渠道抗凍、抗沖、抗磨及抗腐蝕性能較好,施工簡(jiǎn)易,耐久性強(qiáng),能適應(yīng)渠道內(nèi)水流流速大、推移質(zhì)多、氣候寒冷的環(huán)境。但其防滲能力較難保證,需勞力多。砌石防滲適用于石料資源豐富、能就地取材的地區(qū),以及有抗凍和抗沖要求的渠道。砌石防滲一般均可減少渠道滲漏量的 70%～80%。漿砌石防滲效果為0.09 m3/(m2·d)～ 0.25 m3/(m2·d),干砌卵石掛淤的防滲效果為0.20 m3/(m2·d)～0.40 m3/(m2·d),使用年限為 25年～ 40年。為了提高砌石護(hù)面的防滲效果以及防止渠床基土被淘刷,可采用如下方法:1)對(duì)于干砌卵石掛淤渠道,可以在砌石體下面設(shè)置砂礫石墊層,或者鋪設(shè)土工織物;2)對(duì)于漿砌石板渠道,可在石板防滲層下鋪設(shè)厚度為2 cm～3 cm的砂料或者低標(biāo)號(hào)砂漿做墊層;3)對(duì)于防滲要求高的大、中型渠道,可在砌石防滲層下加鋪黏土、三合土、塑性水泥土或塑料薄膜層。

3.4 膜料襯砌防滲

膜料襯砌防滲在我國(guó)主要是采用增塑聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)等塑料薄膜材料用于渠槽防滲。采用塑料薄膜襯砌渠道防滲,其防滲性能強(qiáng),質(zhì)輕,運(yùn)輸便利,有較高的抗凍性和抗熱性,并具有良好的柔性和延伸性,施工技術(shù)較簡(jiǎn)單。若用土保護(hù)層,造價(jià)較低,一般僅為混凝土防滲渠道的 1/3～1/4,但占地多,允許流速小,適用于中、小型低流速渠道防滲;若用剛性保護(hù)層,造價(jià)較高,可用于大、中型渠道防滲。采用塑料薄膜襯砌渠槽防滲,可減少滲漏量80%～90%,防滲效果為 0.04 m3/(m2·d)～ 0.08 m3/(m2·d),使 用年 限為 20 年 ～30年。采用塑料薄膜鋪設(shè)防滲,其鋪設(shè)方式有表面式和埋鋪式兩種。表面式鋪設(shè)是將塑料薄膜鋪于渠床表面,埋鋪式是在鋪好的塑料薄膜上再放置一層保護(hù)層。我國(guó)現(xiàn)在都采用埋鋪式,這種方式雖然要增加渠槽挖填土方量,但避免了陽(yáng)光、大氣的直接作用和機(jī)械破壞,減緩了塑料薄膜的老化,延長(zhǎng)了塑料薄膜的使用壽命。

3.5 混凝土襯砌防滲

混凝土襯砌渠道,防滲性能好,防滲效果為 0.04 m3/(m2·d)～0.14 m3/(m2·d),減少滲漏量可達(dá)80%～95%,使用年限為30年～50年,抗沖性能好,強(qiáng)度高,耐久性強(qiáng),能耐高速流,可達(dá)4 m/s～6 m/s,而且便于管理,對(duì)各種地形、氣候和運(yùn)行條件的大、中、小型渠道都能適用。所以,混凝土襯砌防滲在我國(guó)渠道防滲中采用的最為普遍?；炷烈r砌防滲層的結(jié)構(gòu)形式一般采用等厚板。當(dāng)渠基有較大變形時(shí),除采用必要的地基處理措施外,對(duì)大中型渠道主要采用楔形板、肋梁板、中部加厚板和Π形板結(jié)構(gòu)形式,對(duì)小型渠道宜采U形渠槽。楔形板、肋梁扳、中部加厚板和Π形板均是為抗凍破壞而改進(jìn)的混凝土防滲結(jié)構(gòu)形式。

3.6 瀝青混凝土防滲

瀝青混凝土防滲性能強(qiáng),適應(yīng)變形能力較好,造價(jià)與混凝土相近,一般適用于凍脹性土基。其防滲效果好,為 0.04 m3/(m2·d)～0.14 m3/(m2·d),使用年限為20年～30年。瀝青混凝土防滲結(jié)構(gòu)分為有整平膠結(jié)層和無(wú)整平膠結(jié)層兩種形式。無(wú)整平膠結(jié)層的結(jié)構(gòu)多用于土質(zhì)地基,有整平膠結(jié)層的結(jié)構(gòu)多用于巖石地基。另外,為提高防滲效果,防止老化,延長(zhǎng)使用壽命,通常在防滲層表面涂刷瀝青瑪脂封閉層,瀝青瑪脂在高溫下不流淌,在低溫下不脆裂,具有良好的熱穩(wěn)定性和變形性能。瀝青混凝土防滲層一般為等厚斷面,其厚度為5 cm～6 cm,大型渠道采用厚度為8 cm～10 cm;凍脹性土基,渠坡防滲層也可采取楔形斷面,坡頂厚度為5 cm～6 cm,坡底厚度為8 cm～10 cm。

4 渠道防滲工程措施的選擇

選用渠道防滲工程措施應(yīng)注意:1)能達(dá)到預(yù)期的防滲效果,有一定的耐久性;2)因地制宜,就地取材,施工簡(jiǎn)單,造價(jià)較低;3)能提高渠道的輸水能力及抗沖能力,促進(jìn)渠道穩(wěn)定,減少渠道斷面尺寸;4)便于管理、養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用低。我國(guó)各地氣候、土質(zhì)、材料、水源等條件不同,防滲措施及防滲體結(jié)構(gòu)也不盡相同。

最后必須指出,選擇防滲措施主要是考慮防滲效果。在保證一定防滲效果的前提下,還要進(jìn)行各種可行方案的經(jīng)濟(jì)比較,從而合理選定防滲措施及其結(jié)構(gòu)形式。

[1]郭彩華.汾河灌區(qū)渠道防滲襯砌技術(shù)與施工質(zhì)量控制[J].山西建筑,2008,34(20):360-361.