山區(qū)小型農(nóng)田水利渠道防滲技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用

彭宗祥 曾志飚

（保靖縣水利局 湘西自治州 416500）

保靖縣位于云貴高原武陵山脈中段，湘西自治州中部。全縣轄16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，總?cè)丝?9.243萬(wàn)人，是一個(gè)以土家族、苗族為主的少數(shù)民族縣。全縣總面積1746.08km2，有耕地1.52萬(wàn)hm2（22.73萬(wàn)畝），其中稻田0.91萬(wàn)hm2（13.63萬(wàn)畝），旱地0.61萬(wàn)hm2（9.093萬(wàn)畝）。境內(nèi)峰巒疊嶂，溝壑縱橫，喀斯特地形區(qū)和碳酸鹽地區(qū)分布廣泛，森林植被及土地涵養(yǎng)水份能力差，多年平均降雨量1347.5mm，多年平均蒸發(fā)量778mm，水資源年際變化大，時(shí)空分布不均，是一個(gè)水源性缺水、水質(zhì)性缺水和工程性缺水并存的縣。

為解決農(nóng)業(yè)干旱問(wèn)題，全縣興建了一大批水利基礎(chǔ)設(shè)施工程。到目前為止全縣已建大小水利工程1554處，其中中型水庫(kù)1座，?。á瘢┬退畮?kù)7座，?。á瘢┬退畮?kù)39座，塘壩1468處（其中溪河壩940處），小水輪泵及機(jī)電提灌39處，蓄引提總水量已達(dá)4.3億m3，有效灌溉面積達(dá)0.57萬(wàn)hm2（8.48萬(wàn)畝），其中旱澇保收面積0.42萬(wàn)hm2（6.25萬(wàn)畝）。保靖縣絕大部分小型水利工程為20世紀(jì)50～60年代修建，水利工程老化年久失修，蓄水不足，輸水不暢，效益減退的現(xiàn)象嚴(yán)重，病險(xiǎn)水庫(kù)日益增多。因此治理病險(xiǎn)水庫(kù)加快灌區(qū)配套建設(shè)速度，提高渠道輸水標(biāo)準(zhǔn)，確保灌溉效益成為保靖縣水利建設(shè)的首要任務(wù)。

1 保靖縣渠道防滲發(fā)展概況

由于保靖縣大部分灌溉渠道地處石灰?guī)r，砂頁(yè)巖，白云巖地區(qū)土壤也主要由巖石風(fēng)化而成，且土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，保水性能差。加上一些填方渠道，半挖半填渠道，由于自然、地理環(huán)境之原因，造成施工質(zhì)量差，使用壽命短，致使渠道滲漏損失較大。據(jù)調(diào)查，全縣防滲渠道有效系數(shù)僅0.4～05左右，特別是小型水利工程的渠道利用系數(shù)更低。

為了減少渠道損失，提高灌溉水的利用率，擴(kuò)大灌溉效益，從20世紀(jì)70年代起，保靖縣在發(fā)動(dòng)群眾大搞灌區(qū)配套的同時(shí)，因地制宜做了一些渠道防滲的工作。限于當(dāng)時(shí)的歷史條件，由于水泥等材料缺乏，只能用石灰三合土砌塊石或，條石勾縫的方式進(jìn)行防滲，但實(shí)踐證明，三合土防滲（黃泥、石灰、山砂）最多可使用兩年，后來(lái)發(fā)展用水泥磚砌塊灌孔防滲，盡管防滲效果好一些，但使用壽命不過(guò)3～5年，且造價(jià)也不低。從80年代中期開始，大面積推廣應(yīng)用漿砌石基礎(chǔ)上混凝土防滲技術(shù)，實(shí)踐證明該技術(shù)很適應(yīng)山區(qū)，雖造價(jià)相對(duì)高一些，但經(jīng)久耐用，使用壽命長(zhǎng)，防滲效果很好，目前已在全縣全面推廣。

2 渠道防滲技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

（1）山區(qū)渠道的基本特點(diǎn)。

山區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，因而在山區(qū)修建水利工程要比平原、丘陵區(qū)困難得多。特別象保靖縣這樣的大山區(qū)，修建的水利樞紐工程基本上是在河流及溪溝的源頭，而灌區(qū)卻在遠(yuǎn)離源頭數(shù)十公里外的中下游，這樣造成山區(qū)渠道多為盤山長(zhǎng)渠，且沿途要在崇山峻嶺中穿行，要經(jīng)過(guò)陡竣的懸崖和橫斷的溪流，這時(shí)必須增設(shè)隧洞、渡槽、倒虹吸管等附屬建筑物。因此山區(qū)渠道開挖量大，開鑿難度大，且無(wú)機(jī)械開挖的居多，超挖的情況多，附建物多，所以在造價(jià)上也相應(yīng)比平原、丘陵區(qū)要高得多。

山區(qū)盤山渠道為減少開挖大部分采用半挖半填 （半砌），易出現(xiàn)集中漏水，所以必須有防滲漏措施。另外盤山長(zhǎng)渠過(guò)處往往地形地質(zhì)復(fù)雜，在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生滑坡塌陷等情況。由于渠線長(zhǎng)，無(wú)功渠道長(zhǎng)，畝平均投資大，國(guó)家每年的投資有限，地方財(cái)政投入、群眾自籌很難實(shí)現(xiàn)，灌區(qū)配套要有相當(dāng)?shù)馁Y金作保證，建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)灌區(qū)渠道及附建物來(lái)達(dá)到經(jīng)久耐用，一次性投資相對(duì)增加，從使用壽命看經(jīng)濟(jì)帳是算得通的。

（2）防滲結(jié)構(gòu)形式。

保靖縣渠道防滲多以矩形斷面為主，局部土渠地段也有梯形的，這兩種斷面形式主要是在原已成型渠道上進(jìn)行的防滲。在最近幾年配套新開的渠道中也有采用微梯形斷面形狀的，側(cè)墻坡度在1∶0.2～1∶1.05之間，這種形式對(duì)山區(qū)來(lái)說(shuō)是適用的，既未增加多的開挖量，也利于砌體及防滲體的穩(wěn)定，如卡棚水庫(kù)干渠、3#支渠和塘口灣水庫(kù)干渠都采用了這種形式。

（3）防滲材料的使用與選擇。

經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和比較，在保靖縣的渠道防滲工程中目前使用的防滲材料主要有混凝土、水泥砂漿、漿砌毛條石、漿砌塊石，同時(shí)也試驗(yàn)了用XD-103防水柔氈防滲及土工膜防滲。

●混凝土防滲?；炷练罎B是保靖縣目前普遍采用的一種技術(shù)，這是經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所選定的，它特別適用于山區(qū)渠道的特點(diǎn)，應(yīng)用效果好。該技術(shù)分為現(xiàn)澆和預(yù)制兩種。

現(xiàn)澆的優(yōu)點(diǎn)是防滲效果好，防滲后一般可減少滲漏損失85%以上，經(jīng)久耐而，使用壽命長(zhǎng)。

現(xiàn)澆混凝土板防滲分為幾種形式，一種是巖渠或土渠開挖成型后直接澆淤混凝土板，這種形式在部分灌區(qū)配套中得到應(yīng)用。這種形式最大的缺點(diǎn)混凝土平板裂縫問(wèn)題出現(xiàn)滲漏不好處理。第二種是漿砌塊石澆筑混凝土板，這種形式在改造原渠道進(jìn)行防滲時(shí)應(yīng)用較多，且防滲效果極佳，經(jīng)久耐用，但投資相對(duì)加大。第三種是漿砌河卵石后壩澆混凝土板，這種形式存在有些縣市的渠道，與第二種形式一樣，只是巖石材料上因地取材而己。第四種形式是干砌塊石后現(xiàn)灌混凝土板，這種形式在湘西州7縣市均廣泛采用，造價(jià)低，但使用壽命相對(duì)短些。

●水泥砂漿防滲。水泥砂漿防滲在保靖縣20世紀(jì)70年代末及80年代初應(yīng)用較多。大部分是采用在漿砌塊石基礎(chǔ)上1∶2水泥抹面。這種防滲形式施工操作比較簡(jiǎn)單，投資少，但缺點(diǎn)是水泥沙漿收縮率高，易產(chǎn)生干縮裂縫，防滲效果差，耐久性差，使用壽命相對(duì)要低，所以目前較少采用。

●漿砌塊石勾縫防滲。漿砌塊石勾縫防滲對(duì)于山區(qū)利用當(dāng)?shù)夭牧鲜沁m宜的，但用這種材料防滲時(shí)砌體不易密實(shí)，勾縫的耐久性差，易產(chǎn)生滲漏。已采用這種防滲形式的渠道，運(yùn)行后仍滲漏嚴(yán)重，水的利用率達(dá)不到理想的效果，但在較少投資的情況也在繼續(xù)采用。

●漿砌規(guī)格石防滲。由于歷史條件限制，保靖縣有些水利工程，遠(yuǎn)離公路，交通不便，缺乏砂石，運(yùn)送砂石及水泥困難，為了提高渠道防滲性能，當(dāng)?shù)厝罕娎蒙绞牧希止ら_鑿條石進(jìn)行防滲，防滲性能相對(duì)漿砌石要好，但這種防滲材料費(fèi)工，不便于大規(guī)模推廣，現(xiàn)在已基本不采用了。

（4）施工工藝的改進(jìn)。

在山區(qū)渠道防滲中使用的混凝土骨料大部分由機(jī)械碎石而得，不像平丘區(qū)有細(xì)沙和卵石。為了提高工效在用碎石機(jī)碎料時(shí)應(yīng)進(jìn)行級(jí)配分篩，這樣所得骨料為粗細(xì)混合骨料，這種取料辦法在缺少河砂細(xì)骨料的地方灌區(qū)配套中得到應(yīng)用，用混合料澆筑成的混凝土滿足設(shè)計(jì)要求。

由于保靖縣灌區(qū)大部分混凝土防滲渠為矩形斷面，側(cè)墻澆筑時(shí)必須立模澆筑。使用的模板材料主要有木模和鋼模兩種，較大斷面渠道施工鋼模當(dāng)然要比木模要好，而多數(shù)小型水庫(kù)灌區(qū)渠道施工使用的是木模。

由于大部分工程地處邊遠(yuǎn)山區(qū)，受歷史條件限制，通電困難，且渠道墻體施工厚度較薄，不利于機(jī)械振搗，所以渠道側(cè)墻混凝土澆筑振搗基本上是用人工插釬方法，并在模板外用錘子輕輕震搗的原始施工方法，隨著施工機(jī)械不斷改進(jìn)，不再進(jìn)行人工振搗。

（5）伸縮縫的設(shè)置問(wèn)題。

對(duì)于混凝土防滲的渠道是否應(yīng)沿程設(shè)置伸縮縫，目前仍在反復(fù)實(shí)踐中。一般對(duì)于過(guò)水流量在1m3/s以上的較大渠道基本上都設(shè)置了伸縮縫。如卡棚水庫(kù)總干渠設(shè)計(jì)流量為3.5m3/s，每隔（10～15）m設(shè)置一道伸縮縫，伸縮縫填料為瀝青杉木條，施工時(shí)與混凝土同澆在一起，實(shí)踐證明該方式使用壽命相對(duì)成問(wèn)題，伸縮縫造成的滲漏危及渠道建筑物造成垮塌的現(xiàn)象越來(lái)越多。卡棚水庫(kù)灌區(qū)13.43km主干渠末，凡是瀝青杉板伸縮縫腐爛后形成滲漏通道危害因素增多。因?yàn)闉r青杉板為腐爛后形成滲漏通道，在建設(shè)資金可能的情況下建議用鋁板止水效果會(huì)更好，瀝青砂漿填充，雖然造價(jià)高了一些，但效果特別好，在卡棚水庫(kù)干渠舊渠改造中伸縮縫的設(shè)置已部分采用鋁板效果很好。

對(duì)于已成型多年的巖砌渠和在原基巖上開鑿的渠道，用混凝土防滲時(shí)一般未設(shè)伸縮縫，經(jīng)運(yùn)行未出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，實(shí)踐證明象這樣的渠道可不設(shè)伸縮縫。

（6）防滲效果。

通過(guò)防滲后的渠道效果是非常明顯的，有資料顯示，首先是滲漏損失減少，水的利用率得到提高，一般要比防滲前減少損失50%～80%，特別是采用混凝土防滲的渠道效果更加明顯。另外防滲渠道的糙率降低，輸水能力得到提高。水的流速加快，提高了灌溉效果。據(jù)對(duì)塘口灣水庫(kù)總干渠調(diào)查，該渠全長(zhǎng)1131km，未防滲前從渠道放水至渠末需11.16h才能到達(dá)，而且?guī)缀鯖]剩多少水，基本上沿途漏掉了，防滲后放水時(shí)間縮短到3.72h，渠道水的利用系數(shù)由原來(lái)的0.25上升到0.92?？ㄅ锼畮?kù)主干渠全長(zhǎng)13.43km，原放水時(shí)間需12h，防滲后只需（2～3）h，時(shí)間縮短4倍左右。

防滲渠道的另一效果是降低沿渠地下水位，改善沿渠旁群眾的生活及生產(chǎn)條件。像卡棚、塘口灣、龍?zhí)兜人畮?kù)渠道，防滲前經(jīng)常發(fā)生外坡滑坡、垮塌，渠堤旁的一些村莊由于受滲漏水影響，村內(nèi)房屋潮濕，冒水，甚至渠堤滑坡擠壓房屋。防滲后，地面干爽了，群眾新建了房屋，另外群眾的身心健康也得到保證。

3 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明渠道防滲是提高山區(qū)水利工程灌溉效益的有效途徑，投資少，見效快。通過(guò)多年的探索，保靖縣在應(yīng)用渠道防滲技術(shù)方面逐步找到了適合山區(qū)渠道的混凝土防滲方式，在實(shí)踐的基礎(chǔ)上大面積予以推廣。