辛 光 沈陽市渾蒲灌區(qū)管理處 沈陽 110024

沈陽市渠灌區(qū)節(jié)水改造骨干渠道修復(fù)方案研究

辛 光 沈陽市渾蒲灌區(qū)管理處 沈陽 110024

沈陽市大部分灌區(qū)系統(tǒng)老化“帶病”、超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重影響了灌溉、城市環(huán)境供水和防洪功能的發(fā)揮。本文針對灌區(qū)的骨干渠道采取生態(tài)護(hù)坡和混凝土襯砌防滲相結(jié)合的形式進(jìn)行骨干干渠的修復(fù)，對生態(tài)護(hù)坡的生態(tài)袋、三維排水聯(lián)結(jié)扣、扎口帶、縫袋線和加筋格柵，以及混凝土襯砌防滲的渠道斷面形式、 防滲層厚度和伸縮縫等方面進(jìn)行了詳細(xì)說明。

灌區(qū)改造；生態(tài)灌區(qū)；渠道修復(fù)

沈陽市現(xiàn)有灌區(qū)22個，承擔(dān)200.78萬畝水田灌溉，還擔(dān)負(fù)著城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)水系和各公園人工水體的供水任務(wù)，是我市確保糧食安全和環(huán)境供水的重要基礎(chǔ)措施。灌區(qū)的實際功能和供水任務(wù)日益加重，它既為灌溉服務(wù)，更為城市環(huán)境供水和沈陽城市北部防洪服務(wù)，實際控制范圍卻超出大型灌區(qū)基本要求。灌區(qū)系統(tǒng)在老化“帶病”、超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，不僅修復(fù)改造成本成倍增加，運行步履維艱，而且給城市發(fā)展和我市生態(tài)城市建設(shè)，以及給人民生命財產(chǎn)安全帶來巨大隱患。因此，按建設(shè)城市灌區(qū)的理念，對灌區(qū)改造勢在必行。

1 骨干渠道生態(tài)護(hù)坡

采用三維排水柔性生態(tài)護(hù)坡系統(tǒng)，用軟體的特殊環(huán)保材料，取代高耗能的鋼筋、混凝土、石材等硬體材料解決了多種傳統(tǒng)剛性邊坡不可突破的技術(shù)難題。使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、水土保持與綠化一次完成。系統(tǒng)由生態(tài)袋、三維排水聯(lián)結(jié)扣、扎口帶、縫袋線、加筋格柵、生態(tài)錨桿等系統(tǒng)材料以及填充材料配比方案 袋體綠化配方技術(shù)服務(wù)體系等組成。

（1）生態(tài)袋

生態(tài)袋以聚丙烯為主要原料，采用無紡針刺工藝經(jīng)單面燒結(jié)制成，其力學(xué)參數(shù)相當(dāng)于縱向5.81KN/m，橫向7.24KN/m，CBR頂破強力1458N，等效孔徑O95為0.20mm，垂直滲透系數(shù)為0.172。具有目標(biāo)性透水不透土的過濾功能，使植物穿過袋體自由生長。根系進(jìn)入工程基礎(chǔ)土壤中，如無數(shù)根錨桿完成了袋體與主體間的再次穩(wěn)固作用，時間越長，越加牢固，降低了維護(hù)費用。

（2）三維排水聯(lián)結(jié)扣

三維排水聯(lián)結(jié)扣與同一力學(xué)數(shù)學(xué)模型下設(shè)計的生態(tài)袋互相聯(lián)結(jié)，形成穩(wěn)定的三角內(nèi)摩擦緊鎖結(jié)構(gòu)。優(yōu)化設(shè)計的倒鉤棘爪結(jié)構(gòu)最大限度地與生態(tài)袋緊密相連。其上下面棘爪數(shù)量的分配和位置的分布在力學(xué)上更加科學(xué)，能將集中應(yīng)力合理分散；雙向通道凹槽和垂直孔洞組合成相互交錯的非流線型凸肋,加大了三聯(lián)結(jié)扣表面與生態(tài)袋之間的摩擦力。其網(wǎng)孔狀結(jié)構(gòu)使得聯(lián)結(jié)部位剛?cè)岵?jì)，倒鉤棘爪始終與袋體保持垂直緊貼，充分發(fā)揮其柔性結(jié)構(gòu)的受力特點；垂直孔洞和通道凹槽的尺寸、位置都通過精密計算并形成立體交錯的三維排水網(wǎng)絡(luò)，能使邊坡體內(nèi)的滲水迅速排泄，從減小邊坡靜水壓力，進(jìn)而消除滲水對邊坡的破壞。垂直孔洞的孔間距，孔徑大小，孔位的布局，都綜合考慮了適應(yīng)邊坡種植的植物根系生長的特點，為植物根系提供了無障礙的生長通道，有利于植物根系在邊坡體內(nèi)的自由生長和穿透，使異株植物根系盤根交織,與坡體有機地融為一體，是柔性邊坡的結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的重要條件。

（3）抗紫外扎口帶、縫袋線

綠霸扎口帶具有抗紫外線及抗拉性強的特點。其強度、長度、寬度，結(jié)頭尺寸扣等參數(shù)還充分考慮了袋口的縮緊拉力和人體工程學(xué)中人的發(fā)力特點和握拔力的大小。

(4)生態(tài)錨桿與加筋格柵

生態(tài)錨桿是一種以合成樹脂為黏結(jié)劑，復(fù)合纖維為增強材料制成的復(fù)合材料，采用拉擠成型方法制成的復(fù)合纖維桿體，具有抗拉強度大、耐腐蝕性強、重量輕、錨固反應(yīng)快、易于加工等特點。加筋格柵在構(gòu)筑較陡的回填土邊坡時，三維排水聯(lián)結(jié)扣把加筋格柵和進(jìn)行聯(lián)結(jié)，對工程的堅固和穩(wěn)定起到重要作用。

(5)植被方式

三維排水柔性生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)的根植土厚度達(dá)0.3m以上，達(dá)到園林規(guī)范要求植被土層的厚度。盡量選用鄉(xiāng)土植物,選用一種或多種植被方式;擇易成活的、少（免）維護(hù)的植被;不易退化的植被，盡量選擇喬、灌、花、草的立體植被形式。在生態(tài)袋的填充料中補充土壤中缺少的元素成分和養(yǎng)料，以利植被的生長。分別采用噴播、混播、壓播、插播、鋪種草皮及圍坑栽植等種植方式。

2 骨干渠道混凝土襯砌防滲

混凝土防滲抗沖性能好，輸水能力大，能適應(yīng)高流速水流，耐久性強，不易滋生雜草和淤泥，減少雜草清除和清淤工作量，適用于各種地形、氣候和運行條件的大、中、小渠道，是目前廣泛采用的一種防滲措施。缺點是造價高，易受溫度變化的影響而產(chǎn)生裂縫，易受鹽類的侵蝕。

(1)渠道斷面形式

梯形斷面形式，優(yōu)點是施工方便。此外還有渠道為直線、渠底為弧線的形式，這種形式具有較好的水力條件，能抵抗較大的浮托力和減少襯砌工程量；U形渠槽，節(jié)省占地面積，但施工較復(fù)雜。

(2) 防滲層厚度

防滲層厚度與氣候條件、渠道流速和混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)，參見表1。

(3)伸縮縫

設(shè)置縱向橫向伸縮縫，適應(yīng)混凝土板的變形。垂直水流方向的橫縫，一般間距3～5m，縫寬2cm左右，若底寬太大，則要設(shè)順?biāo)较虻目v縫。伸縮縫，多采用梯形或矩形，在填筑縫時，首先要清理縫內(nèi)泥土雜物，使縫壁清潔、干燥，接著在縫壁刷上一瀝青一柴油混合物，再將拌和好并保持在110℃的焦油塑料膠泥灌入縫內(nèi)，迅速向縫壁抹壓，使膠泥與縫壁充分黏結(jié)，最后用熱烙鐵沿縫口壓烙，使表面平整并粘牢。

(4)加強施工管理確保工程質(zhì)量

①地基處理

在選擇渠道線路時，盡量避開濕陷性、膨脹性黏土及地下水位高的不良地段，對于新建渠道在防滲體工程鋪筑之前，先要將渠基整平，然后夯實，最好能提前開挖使基土的水分在自然風(fēng)干下盡量降低，以增強土基強度，減輕冬季凍脹破壞。對于改建渠道，應(yīng)盡早停止放水，并扒松渠基風(fēng)干。

②選擇合理的施工方式

混凝土防滲渠道一般有兩種施工方式：一是預(yù)制板襯砌，它常用于沉陷未定的一般渠道，這種方法接頭比較多，整體性差，容易被破壞，預(yù)制砼板的大小，應(yīng)根據(jù)施工條件決定。另一種施工方法為現(xiàn)澆砼，它多用于地基較穩(wěn)定的情況，這種施工方法操作比較困難，施工費用高，要求工期長，但施工質(zhì)量好，防滲整體性好，強度高，施工縫少，容易管理。

3 結(jié)語

渠道改造措施在干渠及支渠以上渠道推廣應(yīng)用合計100km，斗農(nóng)渠推廣應(yīng)用合計300km。三維柔性生態(tài)護(hù)坡面積推廣應(yīng)用10000m2。而且生態(tài)護(hù)坡在人工濕地、河道整治，公路、鐵路邊坡防護(hù)綠化、園林景觀、城建等領(lǐng)域越來越受到關(guān)注，給灌區(qū)科學(xué)管理提供了技術(shù)和設(shè)施支持。

借助全國大力推進(jìn)灌區(qū)改造的機遇，積極提出新的灌區(qū)理念，拓展現(xiàn)代灌區(qū)的功能與定位，為我市灌區(qū)申報全國大型灌區(qū)提供理論和技術(shù)支持。建設(shè)城市生態(tài)灌區(qū)的理念和相應(yīng)的技術(shù)改造措施在我市15個萬畝以上灌區(qū)逐漸得到普遍應(yīng)用，使得我市的現(xiàn)代灌區(qū)系統(tǒng)不僅發(fā)展為當(dāng)?shù)氐墓喔戎行模俏覀冋麄€城市生存必備的水系環(huán)境中心，為城市和農(nóng)村生產(chǎn)生活提供必備的水資源、水環(huán)境、生態(tài)需水補給來源和維系生態(tài)系統(tǒng)平衡。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.027

表1 混凝土防滲層最小厚度(cm)