淺談渠道防滲工程措施及其施工技術(shù)

劉 興 王 信

（1.清澗縣水土保持工作站 陜西 清澗 718300；2.榆林市水利工作隊(duì) 陜西 榆林 719000）

1 引言

目前農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉正在成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展先進(jìn)水平的標(biāo)志，越來(lái)越受到農(nóng)業(yè)管理部門(mén)和專(zhuān)業(yè)人士的廣泛關(guān)注。渠道防滲是提高農(nóng)業(yè)用水的綜合利用程度、節(jié)約灌溉用水、挖掘水源潛力、擴(kuò)大灌溉面積行之有效的措施。據(jù)文獻(xiàn)資料，由于缺少渠道防滲措施，目前我國(guó)渠道灌溉用水利用系數(shù)很低，較好的大、中型灌區(qū)為0.55～0.65，一般的大、中型灌區(qū)在0.5以下，而差的僅為0.24～0.32，水量損失普遍在一半以上，更有甚者達(dá)到70%～80%，這樣不僅浪費(fèi)了灌溉水量，相對(duì)縮小灌溉面積，還提高了地下水位，導(dǎo)致土壤鹽堿化及漬害的發(fā)生，嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。積極推進(jìn)渠系防滲以減少輸水損失的主要技術(shù)措施，仍為今后節(jié)水灌溉發(fā)展的主要方向。

為了減少渠道水量損失，各地廣泛采取渠道防滲措施，取得了明顯的效果。在清秀渠灌區(qū)采用三合土、塊石、混凝土等不同材料襯砌了24km的干、支渠道，不僅水量損失大大減少，且改善渠床基本條件，減小了糙率（糙率由襯砌前的0.025減小至0.014～0.016），提高了渠道輸水能力。渠系灌溉用水利用系數(shù)也從1975年的0.47提高到目前的0.68左右，提高效果非常顯著。筆者根據(jù)近三年來(lái)在清秀渠灌區(qū)渠道改造的施工經(jīng)驗(yàn)，就渠道防滲工程措施及其施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以供類(lèi)似工程參考借鑒。

2 渠道防滲形式及施工技術(shù)

灌區(qū)渠道防滲工程措施種類(lèi)眾多，主要是通過(guò)改變渠床土壤滲漏性能和渠床上加做防護(hù)層（即襯砌護(hù)面）來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同地區(qū)氣候條件、地質(zhì)條件、土質(zhì)條件等因素的空間分異特性，可分為土料夯實(shí)防滲、土料防滲、混凝土護(hù)面防滲、塑料薄膜防滲、砌石襯砌防滲等。

2.1 土料夯實(shí)防滲

土料夯實(shí)防滲即是采用人工或機(jī)械對(duì)渠底和內(nèi)坡進(jìn)行夯實(shí)，增加渠床土壤密實(shí)度，減小土壤透水性。這種措施適用于田間支渠防滲施工，它具有造價(jià)低、適應(yīng)面廣、施工簡(jiǎn)便和防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)。

土料經(jīng)過(guò)夯實(shí)后，土顆粒間接觸點(diǎn)增多，通過(guò)薄膜水化學(xué)反應(yīng)形成膠體溶液，強(qiáng)化了土顆粒之間的相互粘結(jié)，形成更加密實(shí)的土體結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到防止和減少水的滲漏。經(jīng)過(guò)夯實(shí)的渠道，一般可減少滲漏量1/3～2/3。陜西省水利科學(xué)研究所的試驗(yàn)表明，如僅將渠底黃土夯實(shí)（影響深度30cm～40cm），每公里渠道的滲漏損失可由原來(lái)的2.42%減少到1.6%，減少滲漏量34%；如將渠底翻松夯實(shí)30cm～50cm再夯實(shí)后，滲漏損失可由原來(lái)的每公里3.3%減少到0.9%，減少滲漏量70%；如全斷面夯實(shí)（底30cm，坡50cm），則滲漏量可由原來(lái)的每公里3.3%減少到0.13%，減少滲漏量90%。

施工中應(yīng)注意在夯實(shí)渠道土料之前，首先必須將其內(nèi)雜草和其它污物清除干凈，最重要的是要嚴(yán)格控制土料的含水率，它是減少滲漏的關(guān)鍵因素。只有嚴(yán)格控制土壤含水率使之接近最優(yōu)含水率，才能獲得最大的干容重和最小的透水性。土壤最優(yōu)含水率可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

2.2 土料防滲

土料防滲即是在渠床面上鋪一層一定厚度的粘性土、粘砂混合土、灰土、三合土和四合土等材料，夯實(shí)或碾壓后形成一層緊密的土料防滲層，以減少渠道在輸水過(guò)程中的滲漏損失。渠道土料防滲的工程措施主要適用于渠道內(nèi)水流流速較低的小型渠道及農(nóng)、毛渠等。具有投資少、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，但抗凍性能、耐久性能差。

施工時(shí)也應(yīng)首先清除掉渠底和渠坡上的含有機(jī)質(zhì)多的表層土和草皮、樹(shù)根等雜物，然后選擇合適的土料、石灰以及摻合料，土料應(yīng)經(jīng)過(guò)粉碎、過(guò)篩，其粒徑不超過(guò)20mm，石灰粒徑不超過(guò)5mm。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)選定防滲土料的配合比，并嚴(yán)格控制土料的最優(yōu)含水率，土料拌合后的含水率與最優(yōu)含水率的偏差不超過(guò)1%。根據(jù)土料種類(lèi)的不同，渠床面上所鋪土料厚度也有所不同，一般渠底鋪土厚度10cm～40cm，渠坡鋪土厚度10cm～60cm。當(dāng)鋪土厚度大于15cm時(shí)，應(yīng)分層鋪筑碾壓或夯實(shí)。渠道土料防滲工程措施一般可減少滲漏量60%～90%。

2.3 混凝土護(hù)面防滲

混凝土護(hù)面防滲即是將一定厚度的混凝土鋪設(shè)在渠床表面，形成一層透水性很小的混凝土防滲層，以減少渠道在輸水過(guò)程中的滲漏損失。混凝土護(hù)面防滲在大中型渠道中均可采用，其防滲效果好，可減少滲漏損失85%～95%以上?；炷磷o(hù)面防滲耐久性好、壽命長(zhǎng)，一般可運(yùn)用50年以上，混凝土護(hù)面糙率小，可加大渠道水流流速，縮小斷面，節(jié)省渠道占地，另外混凝土護(hù)面強(qiáng)度高，防破壞能力強(qiáng)，便于管理，但其造價(jià)相對(duì)較高。

混凝土襯砌厚度應(yīng)根據(jù)基層的不同情況，結(jié)合渠道流量大小，確定不同的襯砌厚度和施工工藝。當(dāng)基層為砂礫土、礫土、風(fēng)化（有裂隙）巖石且流量小于2m3/s時(shí)，混凝土襯砌厚度采用3cm～6cm，當(dāng)流量大于2m3/s時(shí)，混凝土襯砌厚度采用4cm～10cm，若混凝土襯砌厚度小于5cm可采用壓力噴射法施工。當(dāng)基層為密實(shí)的砂壤土、砂土或挖方渠段且流量小于2m3/s時(shí)，混凝土襯砌厚度采用4cm～8cm，當(dāng)流量大于2m3/s時(shí)，混凝土襯砌厚度采用6cm～12cm，同時(shí)應(yīng)注意對(duì)基層要進(jìn)行礫石墊層處理。當(dāng)基層為黃土、輕壤土或填方渠段且流量小于2m3/s時(shí)，混凝土襯砌厚度采用4cm～8cm鋼筋混凝土，當(dāng)流量大于2m3/s時(shí)，混凝土襯砌厚度采用6cm～10cm鋼筋混凝土，同時(shí)應(yīng)考慮防凍脹措施。

為方便施工，混凝土護(hù)面的渠道斷面一般采用梯形或U型，混凝土標(biāo)號(hào)采用C10～C20，同時(shí)應(yīng)布置適當(dāng)間距的縱向、橫向伸縮沉陷縫，以適應(yīng)其變形，沉陷縫縫寬一般為1cm～1.5cm。

在地下水位較高的渠段，為了減少對(duì)護(hù)面的浮托力，使混凝土板受力均勻，防止發(fā)生裂縫和滑坡現(xiàn)象，還應(yīng)設(shè)置排水墊層，厚度采用10cm。

2.4 塑料薄膜防滲

近年來(lái)，隨著塑料化工的發(fā)展，不少地區(qū)已廣泛采用塑料薄膜鋪襯在渠床上，并在薄膜上覆蓋約30cm厚的當(dāng)?shù)赝亮?，取得了良好的防滲效果，特別是在凍土土方渠段中效果最為明顯。

為了不污染水質(zhì)，目前多采用無(wú)毒聚氯乙稀薄膜，它具有體輕、柔性好、抗凍性能好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，鋪設(shè)時(shí)要注意清理渠道表面，同時(shí)應(yīng)在薄膜表面鋪設(shè)保護(hù)層，做好保護(hù)層的設(shè)計(jì)和回填夯實(shí)是十分重要的工作，一般每次回填厚度為20cm。

用塑料薄膜進(jìn)行渠道防滲優(yōu)點(diǎn)很多，主要是防滲效果好、重量輕、造價(jià)低、運(yùn)輸方便、施工簡(jiǎn)單、抗腐蝕性強(qiáng)，特別是在小型渠道襯砌中，是一種值得推廣的施工工藝。用塑料薄膜防滲，每平方米工程造價(jià)約為混凝土襯砌投資的1/5～1/10。

2.5 砌石襯砌防滲

砌石襯砌防滲即是將石料漿砌或干砌勾縫鋪設(shè)在渠床表面，形成一層不易透水的石料防滲層，以減少渠道在輸水過(guò)程中的滲漏損失。渠道采用砌石襯砌防滲工程措施后，防滲效果較好，可減少滲漏量50%左右，且抗沖流速大、耐磨能力強(qiáng)，抗凍和防凍害能力也得到大大提高，適用于石料豐富的地區(qū)。

砌石襯砌大多采用塊石、條石、片石，最好用漿砌，但為了降低成本也可以用干砌。采用漿砌塊石防滲時(shí)先將石料用水洗刷干凈，兩邊面石砌好后，在其中倒入砂漿，砂漿厚度一般為每層厚度的1/4～1/3，然后填塞碎石塊進(jìn)行灌漿；砌筑塊石或片石時(shí)，應(yīng)注意將?？p與縱縫相互錯(cuò)開(kāi)，砌體應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)7d；在地下水位較高的地區(qū)，應(yīng)在砌體下設(shè)排水孔。采用干砌塊石防滲時(shí)，應(yīng)先將渠床清理干凈，并進(jìn)行平整和夯實(shí)，在渠底鋪一層約5cm厚的沙漿墊層，然后將石塊放平穩(wěn)，并用碎石塞緊。襯砌的石料要求質(zhì)地堅(jiān)硬，塊石襯砌的厚度一般為20 cm～30cm；條石襯砌一般要求長(zhǎng)40cm～50cm，寬30cm～40cm，厚8cm～10cm；片石襯砌要求面大、平整，厚度要求不是十分嚴(yán)格的。

3 結(jié)語(yǔ)

渠道防滲工程措施是灌溉節(jié)水的關(guān)鍵，也符合目前社會(huì)所推行的用水理念。根據(jù)實(shí)際工程的特性選擇與之相適應(yīng)的渠道防滲形式尤為重要。本文介紹了幾種常用的渠道防滲工程措施及其施工技術(shù)，供類(lèi)似工程借鑒參考。陜西水利