馬夢翔

（寧夏水利水電勘測設計研究院有限公司，寧夏 銀川750004）

當前，隨著人們對水資源的不斷開發(fā)，水資源短缺已經成為了當前社會中非常嚴重的問題，在這樣的情況下開展節(jié)水工程就具有非常重要的現(xiàn)實意義。我國的水利部門在近幾年來也加大了對水利工程的投資力度，加強了對農業(yè)用水節(jié)水方面的建設。在我國組織的水利調查中發(fā)現(xiàn)，農業(yè)用水的量達到我國用水總量的一半以上，而且其水利渠道中對水的利用程度很低。此外，水利渠道防滲施工質量在某種程度上來說會影響到整個工程的質量。由此可見，水利渠道防滲工程的建設對人們的生活產生了非常重大的影響。所以，在對水利渠道防滲工程進行施工時，施工單位以及施工人員都要對工程的實際情況有一個明確的了解，在此基礎上再設計出科學合理的方案，進而確保水利渠道防滲工程具有更高的效率以及更好的質量。

1 水利渠道防滲設計應遵循的原則分析

作者查閱了大量的文獻資料，并結合了自身多年的工作實踐經驗，總結出了在開展水利渠道工程防滲規(guī)劃設計時應遵循的幾點原則：

首先，在開展水利渠道工程防滲規(guī)劃設計之前應當對建筑物的等級進行劃分，并依據(jù)有關的工作規(guī)范開展現(xiàn)場勘查工作和現(xiàn)場調查工作，通過這種方式對擬建水利渠道的基本信息有一個初步的了解。在勘察工作和調查工作當中相關工作人員應當盡可能地分析擬建水利渠道的渠道土壤信息、建筑材料信息等，在此基礎上結合渠道防滲經驗和國內外優(yōu)秀技術成果詳細地規(guī)劃水利工程渠道防滲設計。

其次，在開展水利渠道工程防滲規(guī)劃設計的過程中，相關工作人員應當嚴格依據(jù)相關的工作流程開展工作，同時也要嚴格地遵循相應的工作規(guī)范，將防滲、防土壤鹽漬化、防凍害等規(guī)劃結合起來進行全方位的考慮，從而盡可能地提升水利渠道工程防滲設計的科學性，通過這種方式也可以有效地滿足灌區(qū)總體布置的有關要求。

最后，在開展水利渠道工程規(guī)劃設計的過程中，設計人員應當堅持具體問題具體分析的原則，對施工地的具體情況作充分分析。在工作實踐過程中，相關設計人員應當充分地分析設計地的自然環(huán)境條件，如土壤、地下水位高度、氣溫等。同時也要結合渠道設計大小、渠道設計防滲性等工程要求開展設計實踐工作。除此之外，設計人員還應當充分地考慮水資源供需、地下水以及地表水等情況，只有充分地考慮施工地的社會經濟條件和自然環(huán)境條件才能設計出科學合理的設計方案。

水利渠道防滲設計人員在工作實踐過程中應當嚴格的遵循以上幾點原則，只有這樣，才能設計出高質量的水利渠道防滲設計方案，也只有這樣才能盡可能地提升水利工程的總體質量。

2 水利渠道的防滲作用

一般來說，水利渠道防滲主要有以下幾方面的作用：

2.1 節(jié)約水資源

渠道防滲往往都是通過對現(xiàn)有的一些工程進行改造使其發(fā)揮作用，最終能夠有效地節(jié)水。根據(jù)相關的實驗得出，運用渠道防滲節(jié)約相同量的水所耗費的資金往往要遠遠低于修建水庫耗費的資金，盡管水利渠道防滲在工程上可能會耗費一定的資金，但是其能夠有效地減少占地面積，能夠有效地縮小引水規(guī)模，降低各種維修費用，從這一方面上來說，建設滲透比較大的渠道往往會消耗比較少的投資。

2.2 防止耕地鹽堿化

如果水利渠道不能夠采取有效的防滲措施很容易就會導致耕地鹽堿化。而隨著渠道滲漏的情況變得越來越嚴重，其兩側農田的地下水位就會逐漸上升，進而使得耕地區(qū)出現(xiàn)鹽堿化的情況。

2.3 防止污水污染

對渠道進行堆砌以后就能夠預防渠道中的渠水從地下水以及土壤中吸收一些有害以及對水資源安全不利的物質。

2.4 防止渠道淤積、坍塌

在一般情況下，渠道防滲往往會結合防淤以及防塌等，在一些地區(qū)會有比較大的縱坡，在這樣的情況下就要求渠道能夠達到防沖以及防滲的效果。在渠道建成以后由于斷面的粗糙率明顯降低，因此水流的流速在不斷加快，這就會在很大程度上降低淤積的發(fā)生概率。然后再采用卵石對渠道進行襯砌。其防坍塌以及防沖刷的性能就得到了極大地提高，這都是傳統(tǒng)的土渠與之無法相比擬的。

2.5 降低排水工程的相關費用

如果在潮濕的土地當中沒有添加襯砌的渠道很容易就會導致其附近的地下水位出現(xiàn)上升的情況，這就會對農民的耕種造成極大的困擾。因此，往往需要采用開挖排水渠的方式來降低地下水位，也可以每隔一段時間就對其當中的雜草以及淤泥進行清理，以上的這些方法都能夠在很大程度上降低相關的費用。

2.6 降低維修的費用

在相關的實踐中得知，對水利渠道工程進行襯砌能夠有效地降低各種維修的費用，更主要的就是對渠道進行襯砌以后能夠有效地預防動物打洞的情況，也可以有效地抑制一些雜草的生長，更能夠預防淤積以及坍塌現(xiàn)象的產生。

3 渠道防滲的種類以及適用條件

3.1 土料類

這種渠道防滲的使用壽命大概為5-25年，這種技術主要是運用了一些素土、三合土、四合土、黏沙混合土以及灰土等，主要以砂石、石灰以及素土作為原材料。這些材料的優(yōu)點是能夠實現(xiàn)就地取材，這就在很大程度上降低了施工的成本，而且施工的難度也不大，但是也存在著一定的缺點，其缺點是抗冰凍的能力比較差而且缺乏耐久性，會消耗大量的勞動力，即使在這樣的情況下質量也得不到有效保障。因此，這種類型的渠道防滲往往只能夠被應用到一些氣候比較溫和而且規(guī)模不大的渠道當中。

3.2 水泥土類

這種渠道防滲的使用壽命大概為8-30年，其中涵蓋了干硬性水泥土以及塑性水泥土，主要是運用砂壤土以及水泥作為原材料，比較適合應用到一些氣候較溫和的地區(qū)，同時還要確保這附近能夠有砂壤土的來源。其優(yōu)點是能夠實現(xiàn)就地取材，能夠在很大程度上降低建造的成本，同時施工難度也不大。唯一的缺點就是抗凍性能比較差。

3.3 石料類

石料類渠道防滲的使用壽命大概為25-40年之間，其中涵蓋了漿砌料石、塊石、石板以及卵石，主要是把水泥、卵石、料石以及塊石等作為原材料。石料類渠道防滲的優(yōu)點是比較抗凍而且抗沖的性能比較好，施工難度也不大，而且還有著比較高的耐久性。其缺點就是防滲的性能比較差，而且還需要大量的勞動力。由此可見，石料類渠道防滲主要適用于一些石料來源比較豐富而且抗凍和抗沖要求比較高的渠道當中。

3.4 膜料類

膜料類渠道防滲的使用壽命一般在20-30年之間，主要涵蓋了土料保護層以及剛性保護層，把砂石、膜料、水泥以及土料都作為了其主要的原材料。其優(yōu)點主要是防滲透的能力比較強而且質量也比較輕，此外其運輸也非常方便。由此可見，膜料類渠道防滲主要被應用在一些中小型而且流速比較慢的渠道當中。

3.5 瀝青混凝土類

瀝青混凝土類渠道防滲的使用壽命一般為20-30年之間，其涵蓋著現(xiàn)場澆筑以及預制鋪砌，主要是把水泥和石砂作為主要的原材料。其優(yōu)點是抗?jié)B的性能比較好而且還有著非常強的凍脹變形能力。其缺點是成本太高，而且所需要的原料也比較難得。由此可見，瀝青混凝土類渠道防滲主要應用在一些凍害經常發(fā)生的地區(qū)，而且附近還要有瀝青這種原材料的來源。

3.6 混凝土類

混凝土類渠道防滲的使用壽命一般為30-50年之間，主要包含著預制鋪砌、噴射法施工以及現(xiàn)場澆筑，主要把水泥、砂石以及速凝劑作為其主要的原材料。其優(yōu)點是抗?jié)B性能比較強、抗沖性能比較好，而且還有較高的耐久性。但是也存在著一定的缺點，其缺點就是對施工設備的數(shù)量要求比較多，而且施工的步驟也相當復雜。由此可見，混凝土類渠道防滲主要應用在地形以及氣候不同的基巖以及風化巖基的渠道。

4 防滲渠道的設計

在實際的施工過程中采用渠道防滲技術能夠有效地降低渠道滲水量，有效地降低地下水位，防止土壤次生鹽漬化的產生，而在防滲渠道設計中主要包括斷面選擇、斷面參數(shù)以及材料的選擇等。

4.1 渠道防滲斷面的選擇以及優(yōu)化設計

渠道防滲工程當中主要包含的斷面有以下幾種類型：梯形斷面、弧底梯形斷面以及U形斷面等，這些不同的斷面在具體情況下會有不同的應用，這幾種斷面在我國水利渠道防滲工程中都可以尋找到，每一種斷面的應用特點如下：

4.1.1 梯形斷面

梯形斷面的特點是施工比較方便而且形狀相對來說也比較簡單，而且在現(xiàn)階段，梯形斷面也有著相對來說比較成熟的技術，施工的質量有所保障，其中需要的成本少，能夠有效地降低施工的成本。這種斷面現(xiàn)階段被廣泛地應用到了各種規(guī)模的渠道防滲工程當中。但是這種斷面也存在著一定的缺點，即其具有比較差的形狀存在力條件，缺乏抗凍脹的性能，而且抗淤積能力相對來說也比較差。

在梯形斷面中進行設計主要是以經濟實用以及水力最優(yōu)作為其主要的設計方法。所謂的經濟實用設計方法指的就是運用一些試算程序，對斷面的各種參數(shù)進行假設驗算，直到符合要求以后就可以對其參數(shù)進行確定。而所謂的水力最優(yōu)設計指的就是依靠斷面面積和水力之間的關系對斷面進行優(yōu)化，在這樣的情況下，獲取到最大或者是最小水力情況下的斷面參數(shù)。

4.1.2 弧底梯形斷面

這種形式的斷面主要具有水利條件比較好，抗凍性能比較高而且容易控制施工的時間以及施工的成本都比較低的特點。因此這種斷面形式一般都會被應用到大型的水利渠道建設當中以及一些舊渠道的改造工作當中。此外，由于這種形式的斷面具有最小水流阻力的特點，因此，這種形式的斷面其防濕周性以及防滲漏的能力都比較好，而且其在建造的過程中還有著比較小的工程量。通常而言，運用這種形式的斷面，渠道在流水量小的情況下會有著比較好的節(jié)水性能，如果在水流量大的情況下會有著比較好的輸砂能力，因此這就很容易對水的深度以及水的流速進行測量。最后，如果在渠道的底部用卵石進行鋪底，就能夠使其具有比較好的緊密性，進而使得邊坡具有比較高的穩(wěn)定性，不會輕易就產生沖刷的破壞。

4.1.3 U形斷面

這種形式的斷面其具備的水力條件比較好，而且其整體性也比較強，能夠有效地降低對地基凍脹的破壞，而且其水流的半徑大，流速相對來說也比較快，對水、砂的輸送能力都很強，能夠在最大程度上降低渠道在單位時間內的供水量。此外，這種形式的斷面還具有比較好的防滲性，在輸送水的過程中能夠更好地減少水量損失。這種形式的斷面施工的工作量比較小，而且勞動力以及原材料的需求量都不是很大，很方便管理。但是由于這種斷面具有著比較復雜的形式，很難適應規(guī)模比較大的水利施工，所以這種形式的斷面往往只是在一些比較小型的渠道中進行使用。

U形斷面主要是根據(jù)渠道流水的相關要求來對截面的形狀進行設計，然后在這一過程中會獲得相應的施工參數(shù)作為參考，但是在具體的設計過程中必須要根據(jù)實際的情況來進行設計。

4.2 渠道防滲斷面參數(shù)優(yōu)化設計

當前，在對渠道斷面進行優(yōu)化的過程中一般會采用動態(tài)規(guī)劃的方式，而這一過程主要是以斷面的一些參數(shù)作為依據(jù)，根據(jù)最終的設計目標來對參數(shù)的范圍進行確定，最后會獲得一個最優(yōu)目標的參數(shù)，運用這種方式就能夠有效地解決渠道斷面設計過程中可能會遇到的一系列不確定的因素，能夠更好地解決實際施工過程中遇到的一系列問題。此外，渠道使用的斷面形式確定以后，就可以運用最優(yōu)的算法對其中的各項參數(shù)關系進行確定。在對縱橫斷面設計參數(shù)進行優(yōu)化時，可以將其轉變?yōu)橐粋€多階段決策的優(yōu)化問題，進而確保能夠得到最優(yōu)的結果。運用動態(tài)規(guī)劃的設計方法能夠有效地使設計周期變短，達到更好的設計效果，最終確保渠道能夠真正地發(fā)揮出其應有的作用。

5 現(xiàn)階段渠道防滲工程技術中存在的問題

如果渠道防滲工程技術能夠有比較好的節(jié)水效果，那么這將會對我國水資源短缺以及國家經濟發(fā)展等方面產生非常大的影響，而且具有非常重要的現(xiàn)實意義。但是因為我國對渠道防滲工程技術方面缺乏一定的重視程度，這就在很大程度上導致了在這一方面的投入相對來說比較小，進而極大地影響到了渠道防滲工程技術的研究，所以在現(xiàn)階段，這一方面還存在著很多的問題。在現(xiàn)階段，我國廣泛使用的一些防滲材料雖然具有一定優(yōu)點，包括防漏水的效果好以及能夠承受的水流壓力大，但是一個很關鍵的缺點就是防凍性能比較差，這就導致這些材料在我國北方寒冷地區(qū)的使用受到了很大的限制。因此，如何解決防凍性差這一局限已經成為了當前的研究重點。此外，各種類型防滲材料的復合利用也逐漸成為了一個研究熱點。將各種材料以其優(yōu)缺點為依據(jù)相互之間進行結合，例如薄膜類具有比較好的防滲效果，但是其成本比較高，在這樣的情況下，就可以將其與一些成本比較低的材料有機地結合到一起，確保其能夠達到最優(yōu)的效益，將效益最大化。再者，現(xiàn)階段主要的輸水渠道基本上都是明渠，而相關的研究發(fā)現(xiàn)，暗渠以及暗管的輸水技術有著比較好的防滲效果，能夠在最大程度上降低滲漏的損失。在北方的一些寒冷地區(qū)都會有凍土層，在這樣的情況下，如果能夠將這些材料都填埋到凍土層以下往往就不會再出現(xiàn)凍脹這一系列問題，這樣做不僅能夠節(jié)約大量的土地，同時還對田間耕作提供了更多的方便。由此可見，對于這方面的研究應該被給予足夠的重視，在建造和設計的過程中，如何有效地降低成本以及設計埋設施工都是亟待解決的問題。

6 水利渠道的防滲現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向

現(xiàn)階段，我國水利渠道防滲的相關技術已經有了很大的發(fā)展，這對我國的節(jié)水工程做出了突出的貢獻，但是與西方一些發(fā)達國家相比，我國在這一方面的投資相對來說仍比較少，而且我國的渠道防滲工程缺乏對新材料以及新技術的研究。在一些西方國家已經實現(xiàn)了大規(guī)模機械化作業(yè)，工作效率高，而且施工的成本相比較而言也低。從這一方面上來說，我國的水利渠道防滲工程要加強對機械設備的使用，使得相關的工作更加專業(yè)化和現(xiàn)代化，更好地完成水利渠道防滲工程的建設。

7 結束語

綜上所述，水利渠道防滲工程是水利工程中的核心工程?，F(xiàn)階段，我國盡管對水利渠道防滲的相關技術已經有了一定的研究，而且也取得了一些成果，但是在這一過程中仍然存在著眾多的問題。對此，我國必須要對水利渠道防滲工程技術的研究給予足夠的重視，并積極地采用一些新材料以及新技術，有效地降低渠道中的滲漏水，提高水資源的利用率，促進我國防滲工程的健康、快速發(fā)展，更好地推動我國水利事業(yè)的發(fā)展。