俞國平

(蒼南縣水利局 浙江蒼南 325800)

渠道防滲修復加固是灌區(qū)進行節(jié)能節(jié)水工程改造研究的重點和難點。目前，灌區(qū)輸水和配水渠道的防滲材料主要采用漿砌石、干砌石、混凝土、瀝青混凝土以及土工膜等，在眾多渠道防滲修復加固材料中，混凝土在近幾年灌區(qū)渠道防滲加固工程中使用較為普遍?；炷敛粌H可以減少灌區(qū)渠道的滲漏量，達到節(jié)約水能資源的目的，同時還可以對渠道起到一定的加固作用，并具備使渠道外觀整潔等特點，在渠道防滲節(jié)能修復加固改造工程領域中發(fā)揮著非常重要的作用。我國于20世紀60年代就開始使用混凝土進行水利工程防滲處理，混凝土在渠道防滲修復工程中具有多種特點，主要包括:防滲效果較好，一般可以減少渠道運行過程中滲漏損失水資源的85%～90%;混凝土防滲修復材料具有經(jīng)久耐用的特點，在渠道修復加固工作中，只要結合工程實際情況，合理設計修復加固方案，注重施工現(xiàn)場質量監(jiān)督控制以及后期運行養(yǎng)護，混凝土渠道其一般使用壽命均可以達到50年以上;渠道混凝土防滲修復加固材料其糙率小，據(jù)一些統(tǒng)計資料表明混凝土渠道其一般糙率僅在0.012～0.018之間，其可以大大提高渠道的過流能力，渠道允許流速大多可以達到3.5～5m/s，而且混凝土自身具有很強的耐沖刷能力，普通混凝土可以承受的沖刷流速基本可以達到15～40m/s。另外，渠道混凝土防滲節(jié)能修復加固技術在我國水利工程中使用較為完善，其施工技術也較成熟，綜合投資經(jīng)濟效益較高，在渠道防滲節(jié)能修復加固工程中具有非常強大的研究意義。

1 渠道防滲常用防滲材料優(yōu)缺點分析

從大量文獻資料和實際工作經(jīng)驗可知，目前無論是農(nóng)業(yè)、工業(yè)還是城市供水渠道中，最為常見的防滲材料為漿砌石、預制混凝土板以及現(xiàn)澆混凝土3種，工程中使用的不同防滲材料具有各自的優(yōu)缺點，現(xiàn)結合自我工作經(jīng)驗，對上述3種防滲材料的綜合防滲性能進行簡單歸納總結。

1.1 漿砌石防滲材料

灌區(qū)渠道防滲修復工程中常采用的漿砌石防滲材料，其具有抗凍脹、抗沖刷、抗磨、耐久性好、施工操作較為簡便容易等優(yōu)點，但從大量工程實際應用效果來看，漿砌石的綜合防滲效果較其他防滲材料較差，其防滲效果很難滿足相關技術規(guī)范標準和設計要求，渠道防滲修復加固后很難達到最大滲漏量0.09～0.25m3/(m2·d)的技術要求。同時漿砌石防滲修復加固方案還受到原材料取材的制約，也就是說該防滲方案主要適用于石料來源豐富、有抗凍脹、抗沖刷、耐磨以及工程地質條件較為優(yōu)越的灌區(qū)渠道防滲節(jié)能修復加固襯砌工程中。

1.2 預制混凝土板

預制混凝土板是根據(jù)渠道截面要求預先進行混凝土板制作，其優(yōu)點是修復材料可以在異地制作，且施工技術也較為簡單。但是預制混凝土板其需要根據(jù)渠槽原模型進行制造，不僅會造成大量的渠槽模型資源浪費，同時該類防滲方案是否能夠達到較好的防滲效果，其修復后渠道最大滲漏量是否能夠滿足0.06～0.17m3/(m2·d)的技術規(guī)范標準要求，主要取決于渠槽原模型制造和現(xiàn)場安裝技術水平的高低。

1.3 現(xiàn)澆混凝土

從大量工程實際應用效果來看，現(xiàn)澆混凝土不僅具有綜合防滲性能好、抗沖刷和耐久性強等優(yōu)點，而且采用現(xiàn)澆混凝土進行渠道防滲節(jié)能修復加固，其很容易達到灌區(qū)渠道修復加固后最大滲漏量在0.04～0.14m3/(m2·d)的技術要求，同時現(xiàn)澆混凝土在施工過程中不會像漿砌石或預制混凝土板那樣受外部因素影響，也就是說現(xiàn)澆混凝土防滲修復方案適用于各類地區(qū)和各種運營環(huán)境條件下的各級渠道的防滲節(jié)能修復加固襯砌改造。

但是單一采取上述某種防滲方案，其可能在剛修復后具有較高的防滲效果，但是經(jīng)過一段時間的運營后，就會出現(xiàn)裂縫、鼓起破壞等不利工況。因此，工程中常將上述幾種防滲方案相互結合起來，利用優(yōu)點間的相互彌補加深，從而有效提高渠道防滲節(jié)能修復加固改造效果。

2 復合防滲修復加固方案

目前，渠道防滲修復工程中廣泛推廣使用預制混凝土板、現(xiàn)澆混凝土和聚乙烯土工膜復合梯形斷面防滲節(jié)能修復加固襯砌方案。此種復合方案由于其具有較好的防滲效果，在舊渠防滲修復加固改建工程中得到廣泛推廣使用。采用工廠生產(chǎn)好的土工膜料和預制好的混凝土板，可以在渠道處于停水期工況條件下進行施工，不會影響渠道的正常行水功能。采用現(xiàn)澆混凝土作為土工膜料的防滲層的保護層，其厚度可以由單一的現(xiàn)澆混凝土防滲襯砌的10～14cm厚度減薄為4～8cm，這樣可以有效減少渠道防滲修復改造過程中的混凝土使用量，達到節(jié)約投資成本，提高渠道防滲修復加固改造總體經(jīng)濟效益的目的。

3 復合防滲節(jié)能修復加固方案應用效益分析

3.1 工程概況

某大型灌區(qū)屬于水庫引水重力自流明渠灌區(qū)，其設計可控灌溉面積約為390000hm2，但該渠道實際可控灌溉面積僅為178000hm2，也就是該渠道的渠道水利用系數(shù)僅為0.456。該灌區(qū)渠道按總干渠、分干渠以及支渠三級渠道進行設計。由于渠道已經(jīng)運營了20余年，加上渠道日常檢修養(yǎng)護措施的不到位，灌區(qū)渠道和很多水工建筑物均發(fā)生較為嚴重的破損，其中干渠破損率高達18.92%，分干渠破損率高達22.81%，支渠破損率高達45.67%，水工閘門損毀率高達81.3%，整個灌區(qū)中大約有75%以上的機電設備發(fā)生丟失或年久失修等現(xiàn)象，而且整個灌區(qū)由于多年未進行自動化設施改造，水位水清觀測自動化設施基本沒有。不合理的輸水和配水，加上灌區(qū)農(nóng)民在使用水資源時，缺乏統(tǒng)一管理監(jiān)管制度，造成大量的搶水、亂挖亂開、擅自引水等不合理用水現(xiàn)象，造成大量水資源浪費。因此，結合灌區(qū)渠道實際情況，采取相應的防滲節(jié)能修復加固措施已成為該灌區(qū)進行節(jié)水節(jié)能技術改造研究的一個重要內(nèi)容。

3.2 防滲方案設計

在結合灌區(qū)渠道的實際情況進行認真試驗分析后，初步確認灌區(qū)總干渠的最大流速按照1.0～1.16m/s的流速進行設計。在防滲設計方案中初步確定采用防滲土工膜、預制混凝土板以及現(xiàn)澆混凝土相結合的綜合防滲節(jié)能修復加固方案。在防滲設計方案中，初步確定渠道混凝土板厚為5cm，但在施工圖設計時，考慮到渠道加固結構等功能單元需要，決定在施工時將渠道渠底現(xiàn)澆混凝土板板厚增大到10cm，渠底混凝土預制板板厚增加到7cm;而渠道邊坡現(xiàn)澆混凝土的板厚則確定為8cm，對應邊坡混凝土預制板厚則確定為6cm;并在渠底和渠道邊坡的預制混凝土板下鋪設厚度為2.5cm的M10水泥砂漿找平層。灌區(qū)渠道防滲節(jié)能修復加固改造方案如圖1所示。

3.3 改造經(jīng)濟效益分析

圖1 渠道防滲節(jié)能修復加固改造橫斷面結構

灌區(qū)渠道采取圖1所示的復合防滲節(jié)能修復加固方案后，其所取得的防滲加固效果十分明顯。在未改造前，該渠道每公里水資源損失量高達2.51%，而采取防滲修復改造方案后，該渠道每公里損失量則降為0.73%，也就是防滲修復加固改造后渠道每公里節(jié)水達到1.78%，其所取得的節(jié)水節(jié)能效果十分明顯。而且進行防滲修復改造后，渠道過流能力得到大大增加，其挾沙能力也得到進一步提高，渠道淤積量大大減少，由未改造前的0.21～0.38m降低到小于0.12m，從而有效改造了渠道的運行工況調節(jié)。

4 結語

以現(xiàn)澆混凝土、土工膜以及預制混凝土板組成的復合防滲節(jié)能修復加固方案，其可以有效提高渠道綜合防滲性能水平，降低其運行過程中的水資源損失率，提高渠系水利用系數(shù)，具有非常高的防滲修復加固應用價值，在灌區(qū)渠道節(jié)能節(jié)水改造中發(fā)揮著非常重要的作用。

1 SL 18—2004渠道防滲工程技術規(guī)范 ［S］

2 李安國.渠道防滲工程技術［M］.北京:水利水電出版社，1998

3 李敬瑋，郝巨濤，韓本正.彈性聚氨酯填縫止水密封材料的研究［J］.水利水電技術，2005，36(11):93-95