[摘要]本文針對石堡川水庫灌區的特點,介紹了渠道防滲技術並提出了渠道防滲技術在灌區推廣應用的意義、作用及效果。
[關鍵詞]灌區 防滲技術 應用
一、灌區概況
石堡川水庫灌區位於關中平原與渭北黃土高塬接緣地帶,屬典型的乾旱缺水區。灌區土地面積159.67萬畝,耕地面積76萬畝,工程控制面積52萬畝,設計灌溉面積40萬畝,灌溉渭南市白水、澄城兩縣及延安市洛川縣石頭鄉共16個鄉鎮180個政村的40萬畝農田。灌區目前骨幹渠道有乾渠1條、設計流量9.0m3/s,加大流量11.5 m3/s,長度38.708 km,支渠8條、分支12條,設計流量1.0 - 4.5m3/s。支、分渠總長度219.34km;田間工程有斗渠397條,總長486.5km;分、引渠2229條、總長2213.5km。
由於灌區工程建設於特殊的歷史年代,受當時經濟社會條件限制,灌區干支渠工程設計標準低,建造質量差,工程遺留問題較多,加之經過三十年執行,工程老化,渠道襯砌毀壞嚴重,輸水過程中滲漏較多,造成水量嚴重浪費,且輸水能力不足,有效灌溉面積衰減。田間工程實際配套差,設計標準低,加之水毀、老化失修原因,水量浪費大,畝均耗水定額高,不僅影響灌溉效益的發揮,而且阻礙農業增產、農民增收和灌區經濟發展。
基於上述存在的問題,本着減少滲漏、提高效益的原則,我們有必要在續建配套項目中加強渠道襯砌改造,做好渠道防滲工程建設。
二、渠道防滲的意義和作用
1.渠道防滲的意義
渠道防滲是減少水量損失,發展節水型農業行之有效的主要節水技術,是大中型灌區實行節水灌溉的重要措施。渠道的滲漏不僅降低了渠系水的利用係數,減少了灌溉面積,浪費了水資源,而且還會增加灌溉技術和農民的水費負擔,甚至會危及工程的安全執行。爲了減少渠道輸水損失,提高渠系水利用係數,一方面要加強渠系工程配套和維修養護,有計劃地引水和配水,不斷提高灌區管理工作水平;另一方面要採取渠道防滲工程措施,減少滲漏損失水量。因此實施渠道防滲技術很有必要。
2.渠道防滲的.作用
渠道防滲工程措施除了減少渠道滲漏損失、節省灌溉用水量、更有效地利用水資源外,還有減小渠牀糙率係數,加大渠道內水流流速;提高渠道輸水能力。防止渠道長草;減少泥沙淤積,節省工程維修費用;降低灌溉成本,提高灌溉效益的作用。
三、渠道防滲技術在灌區的應用
多年來,我們在渠道防滲工程建設中也進行了大量的實驗和推廣應用,尤其在“十一五”期間的續建配套項目實施中,在幹、支渠襯砌改造中我們採用了混凝土襯砌、使用U型渠道斷面等防滲措施,取得了很大效果,使灌區的工程面貌得到了改善,渠道的水利用係數得到了提高。
爲進一步提高渠水利用係數,節約有限的水資源,減輕農民的負擔,擴大灌溉面積,灌區要充分利用項目工程實施,推廣渠道防滲工作中取得的實踐經驗,並採用新材料、新技術和新工藝,取得更好的防滲效果。
四、渠道防滲技術
1.渠道防滲斷面
灌區渠道防滲斷面結構形式主要依據渠道流量大小並結合工程實際情況即工程附近回填土料來源、施工工期、回填土施工質量等條件來確定。
由於 弧形坡腳梯形斷面或弧底梯形斷面由於其近似於最佳水力斷面,流速分佈均勻,易於拉沙,減少淤積;同時也能改善防滲渠道凍脹變形分佈的不均勻性,且渠底有一定的反拱作用,故可減輕砼板的凍脹破壞,減少裂縫和移位。在幹、支渠道中應用。一般乾渠渠道選用弧形坡腳梯形斷面或梯形斷面,支渠依據流量大小設計流量大於3 m3/s,選用弧形坡腳梯形斷面或弧底梯形斷面,設計流量1-3 m3/s,選用弧底梯形斷面或U型斷面,
鬥分渠〈1m3/s,選擇U型斷面,U型斷面較梯形斷面每公里輸水損失可減少3.7%,防滲效果最好,它近似於最佳水力斷面,水流條件好,流速大,輸水輸沙能力強;另外,其抗凍脹性能較高,凍脹程度僅爲梯形的1/3-1/4,又便於管理,投資少、佔地少,機械化施工程度較高。
2.防滲材料
採用複合土工膜防滲。即一布一膜土工布。由於其抗拉強度較高,抗穿透能力和抗老化性能好,可不設過渡層,另外,土工布表面摩擦力大,防滑效果好,便於安砌或澆築砼板。與塑料膜防滲相比,具有施工簡單,質量可靠,提高工效等優點幹、支渠防滲工程大都採用這種板膜複合結構形式,即採用一布一膜土工布柔性材料做防滲層,其上再用C15砼剛性材料做爲保護層,厚度一般7-10cm
3.伸縮縫止水材料
採用水利部西北水科所在聚氯乙烯油膏基礎上研製的性能與其相同,但造價相對較低的新型伸縮縫止水材料—焦油塑料膠泥。其施工方便,造價低,止水效果良好,在灌區已得到了廣泛應用。
4.其它技術措施
(1)防滲渠道基槽的填築與開挖
灌區近年來渠道襯砌均是在舊渠道上進行,由於原渠道多爲土渠梯形斷面,經長期輸水運用,在水面以下均已變成不規則的弧形斷面。對此應採取了以下的處理方法:
①如渠基含水量很大,甚至爲飽和狀態時,爲了填築施工,就提前停水,使基土風乾,或採用抽排、翻曬等方法,降低含水量。
②對於過流較大的重要幹、支渠工程或有防凍要求的工程,採用換填土等方法。
③對於流量小於2.0m3/s的支渠及鬥、分渠,首先進行清淤和清基土,再進行填築。填築時先將全渠槽填至設計高程(分層夯實,每層鋪土厚度,機械施工時,不大於30cm,人工施工時,不大於20cm),再用U形開渠機進行開挖,最後再輔以人工檢查和反覆的修整工作,直到滿足防滲層斷面設計要求。
④大於2.0m3/s的幹、支渠工程,由於全渠槽填築土方量較大,故往往採用局部填築補齊的方法進行填築,填築面的寬度一般應較設計加寬50cm以上,以滿足一個蛙式電夯機的正常工作面。開挖時,僅開挖填築時加寬的50cm的部分土體,然後按整修渠槽的方法修整渠道基槽,直至達到設計要求爲止。
(2)土工膜的加工和鋪設
該工序包括剪裁、接縫、鋪設等項工作。
經理論計算,考慮到實際應用的安全係數,寶雞峽灌區採用的複合土工膜規格爲一布一膜,其中上面一層爲100-150g/m2的土工布(根據渠道流量、斷面、水深等具體確定),其表面摩擦力大,防滑效果好,便於安砌或澆築砼板。下面一層爲不小於0.25mm厚的聚氯乙烯膜,是主要的防滲材料。
①剪裁:成卷的土工膜料應根據鋪膜基槽斷面尺寸的大小及每段長度剪裁。縱向鋪設時,首先按基槽的斷面尺寸計算所需膜料的幅數。橫向鋪設時,以鋪設基槽斷面的長度爲一幅。剪裁的長度應以其大塊膜料便於搬運和鋪設爲宜。小型渠道一般爲50m-60m,大中型渠道可選用20m-40m。
②接縫:膜料連接處理的方法有搭接法,焊接法和粘接法等。寶雞峽灌區近年來多改簡單的搭接及粘接劑粘接爲機器焊接。焊接時的搭接寬度一般不小於10cm,採用雙焊縫焊接。
③鋪設:基槽檢驗合格後,在基槽表面灑水溼潤,以保證膜料能緊密地貼在基牀上。縱向鋪設時,將按設計尺寸加工的大幅膜料疊成“琴箱”式,先橫向放在下游槽內,再將一端與先鋪好的膜料或原建築物在現場焊接,再向上游拉展鋪開。橫向鋪設時,由渠道一岸經渠底向另一岸鋪設。總之,鋪膜的速度應和砼鋪砌或澆築的速度相配合,當天鋪膜,當天澆築好砼板,以免膜料裸露時間過長。
(3)砼板的安砌、澆築
爲確保砼防滲渠道的防滲效果及耐久性,除了正確合理的設計外,還必須提高施工技術水平,確保施工質量,做到優質、經濟、安全。
五、渠道防滲技術應用的效果
灌區在渠道防滲襯砌工程中,透過採用新材料、新技術、新工藝、將會大大提高了灌區渠係數利用係數及灌溉水的利用率及水分生產率,輸水能力將會逐年增加,可節約水量,擴大灌溉面積,給灌區帶來了很大的的經濟效益和社會效益,對提高灌區抗禦自然災害的能力、促進灌區農業結構調整和農業增產、農民增收,實現灌區水資源的合理配置,保障農村經濟的可持續發展起到一定的作用。另外,這些新材料、新技術的應用,對提高防滲工程質量、加快施工進度,降低工程造價和提高工程效益將起到良好的作用。