季節(jié)凍土區(qū)渠道防滲結(jié)構(gòu)探析

于東升

摘?要：水資源短缺己成了世界性的問(wèn)題，水是農(nóng)業(yè)的命脈，我國(guó)人均水資源擁有量?jī)H占世界水資源量的四分之一，水資源量缺乏對(duì)我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展會(huì)造成的負(fù)面影響，渠道防滲實(shí)現(xiàn)節(jié)水的潛力巨大，季節(jié)凍區(qū)渠道防滲的節(jié)水意義已被各部門所認(rèn)識(shí)，所以提出能夠防止凍脹的防滲渠道結(jié)構(gòu)型式，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)為主，對(duì)加快寒冷地區(qū)渠道防滲建設(shè)意義深遠(yuǎn)。

關(guān)鍵詞：防滲結(jié)構(gòu)?水資源?凍土區(qū)?渠道

中圖分類號(hào)：U617 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）10（a）-0139-01

1季節(jié)凍土區(qū)渠道防滲的意義

水是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人類生活的命脈。從全國(guó)對(duì)水資源量總的需求來(lái)看，我國(guó)是一個(gè)水資源相對(duì)貧乏的國(guó)家，在出現(xiàn)中等干旱的情況下，水資源與生產(chǎn)發(fā)展不相適應(yīng)的矛盾突出，農(nóng)業(yè)是我國(guó)的用水大戶，農(nóng)業(yè)缺水在還要依靠節(jié)水予以解決，但有效性很差，由于灌溉水的大量浪費(fèi)，致使農(nóng)業(yè)用水占各項(xiàng)總用水量的比值過(guò)大，使水資源的浪費(fèi)十分嚴(yán)重，而農(nóng)業(yè)節(jié)水對(duì)保障國(guó)家水安全、糧食安全和生態(tài)安全，能否深入推動(dòng)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略地位和作用。

灌區(qū)來(lái)要想徹底解決用水矛盾，關(guān)鍵是節(jié)水。為減少來(lái)自農(nóng)田輸水系統(tǒng)的水量損失，以科技創(chuàng)新促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，許多國(guó)家已實(shí)現(xiàn)灌溉輸水系統(tǒng)的管網(wǎng)化和施工手段上的機(jī)械化。渠道防滲是減少輸水損失、控制地下水位，促進(jìn)季節(jié)凍土區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)，提高渠道水利用系數(shù)的工程措施，適用于所有的灌溉土渠，在節(jié)水灌溉中占有十分重要的地位，是我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施。

節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中還存在工程凍害及老化失修，尤其是在北方各類工程建筑物的凍害中，灌溉效益仍在不斷衰減，水工建筑物的凍害最為普遍和嚴(yán)重。出現(xiàn)凍脹上抬、裂縫和嚴(yán)重的變形。嚴(yán)重影響了現(xiàn)有水利工程效益的發(fā)揮，也使新建工程的發(fā)展受阻。世界性的水資源短缺已成定局，在節(jié)水灌溉技術(shù)研究方面，節(jié)水工作意義重大而深遠(yuǎn)，要深入研究渠道防滲以及地面灌水技術(shù)改進(jìn)工作，季節(jié)凍土區(qū)渠道凍脹破壞十分普遍，因此防止農(nóng)業(yè)灌溉用水水量被渠道滲漏掉，把水分的損失降低到最低限度，通過(guò)渠道防滲實(shí)現(xiàn)節(jié)水的意義巨大。

2我國(guó)灌區(qū)渠道防滲現(xiàn)狀

在解決水資源匾乏的對(duì)策中，我國(guó)渠道防滲開展較早，使節(jié)水成為最重要且廉價(jià)的方法。隨著水資源的日益緊缺，寒冷地區(qū)渠道凍脹破壞十分普遍，其為了防止凍害，多采用沙礫石作置換層，渠道必將大范圍實(shí)施防滲節(jié)水工程，這也成為灌區(qū)工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。我國(guó)從60年代就強(qiáng)調(diào)渠系配套，為提高項(xiàng)目實(shí)施的科技含量，對(duì)渠系進(jìn)行改造和配套，取得了一定成效，推動(dòng)了渠道防滲工程的持續(xù)快速發(fā)展。

隨著我國(guó)水利工程中的凍與凍害防治發(fā)展，我國(guó)季節(jié)凍土區(qū)渠道防滲技術(shù)開始有了起色，由于水庫(kù)冰層膨脹力對(duì)土壩護(hù)坡的破壞作用，相關(guān)部門開始進(jìn)行灌區(qū)水工建筑物凍害狀況的調(diào)查，并采取了多種防治措施。70年代末期到現(xiàn)在，是水利工程中凍土和凍害防治研究所迅速發(fā)展時(shí)，進(jìn)一步肯定了我國(guó)北方凍害破壞問(wèn)題的嚴(yán)重性，渠道的凍害作為一個(gè)重要內(nèi)容已被提到日程上來(lái)。根據(jù)我國(guó)嚴(yán)寒及季節(jié)凍土區(qū)的調(diào)查資料，多年凍土地基引起工程建筑物破壞的主要原因是融沉作用，因此要根據(jù)各地實(shí)際情況廣泛選用防滲材料，對(duì)渠基土凍脹性的工程分級(jí)，驗(yàn)算凍脹穩(wěn)定性以便采取適當(dāng)措施。

年季節(jié)凍結(jié)產(chǎn)生的原因是冬季氣候寒冷，造成了大地表層土不同深度的凍結(jié)，水面形成凍蓋層，而春夏轉(zhuǎn)暖時(shí)又全部融化，而使許多座落在土基上和以土水為環(huán)境的各類工程和建筑物因其動(dòng)力作用而產(chǎn)生各種破壞。季節(jié)凍土區(qū)灌區(qū)渠道防滲過(guò)程中存在的主要問(wèn)題是渠道都是暴露在野外自然條件下，渠道的一個(gè)特點(diǎn)是形式多樣，渠道底板、護(hù)坡等上部結(jié)構(gòu)荷重都較輕，使凍害現(xiàn)象在不少地方的工程中發(fā)生。渠道的凍害問(wèn)題大致可歸納為土的凍結(jié)和融化對(duì)坡面填土質(zhì)量的影響，在地基土凍脹力作用下產(chǎn)生上抬、起鼓，冰壓力和冰凌作用對(duì)渠道的破壞，混凝土護(hù)面和漿砌石護(hù)面受凍融作用，薄而剛度小的渠道地板遭到強(qiáng)度破壞。

3抗凍脹渠道的結(jié)構(gòu)型式

凍土是一個(gè)復(fù)雜的多相體，其中土骨架是組成凍土的基礎(chǔ)，冰在上中存在是凍土的基本標(biāo)志。在凍結(jié)和融化過(guò)程中土體性質(zhì)發(fā)生變化，凍土的性質(zhì)、凍結(jié)時(shí)的水分遷移和凍脹有重大影響。凍土構(gòu)造取決于土的成分和構(gòu)成特征，凍土具有自己的特殊構(gòu)造，季節(jié)最大凍深的影響因素有人為和朝向兩種因素，在凍結(jié)過(guò)程中其地下水形成封閉系統(tǒng)，我國(guó)是世界上凍土分布較廣的國(guó)家，主要分布在長(zhǎng)江以北的廣大地區(qū)。

季節(jié)凍土區(qū)渠道防滲的一般措施。首先土料防滲具有一定的防滲效果，土料防滲主要有土料夯實(shí)、粘土護(hù)面、灰土護(hù)面和三合土護(hù)面；其次是砌石防滲。它具有就地取材、施工簡(jiǎn)單、抗沖、抗磨、耐久等優(yōu)點(diǎn)。一般采用的方法是塊石襯砌防滲、卵石襯砌防滲；磚砌防滲是一種因地制宜、就地取才的防滲襯砌措施，并用特制的陶磚和釉磚進(jìn)行防滲；混凝土襯砌防滲廣泛采用板形結(jié)構(gòu)，具有防滲效果好，糙率系數(shù)小，不生雜草，經(jīng)久耐用等效果；瀝青材料防滲。常用的瀝青材料護(hù)面有瀝青混凝土、埋藏式瀝青薄膜和瀝青席。優(yōu)點(diǎn)是具有防滲、耐久、抗堿、造價(jià)低、施工簡(jiǎn)便。

季節(jié)凍土區(qū)渠道凍害特點(diǎn)、原因，規(guī)律。

季節(jié)凍土區(qū)渠道凍害的特點(diǎn)是渠道地基土具備產(chǎn)生凍脹的充分條件，渠道工程結(jié)構(gòu)型式簡(jiǎn)單，面積大，線路長(zhǎng)、體輕，工程位置選擇性小，渠道抗凍脹能力低，渠道防治凍害措施較難實(shí)施。

季節(jié)凍土區(qū)渠道凍害的原因是由于渠道在地基土的凍脹作用下破壞，渠道在基土的融沉作用下破壞，在冰荷載的作用下渠道破壞，不正確的施工技術(shù)造成建筑物凍害破壞嚴(yán)重，工程設(shè)計(jì)不符合季節(jié)凍土區(qū)客觀情況，季節(jié)凍土區(qū)渠道在歷年凍融循環(huán)及寒凍風(fēng)化作用下加速了工程破壞。

季節(jié)凍土區(qū)渠道凍害的一般規(guī)律是渠道底板凍脹破壞，它包括底板正體上抬、底板縱向裂縫和底板不規(guī)則斷裂；渠道襯砌的凍脹破壞：，它包括溫度裂縫：、凍脹裂縫、凍融滑塌、凍融剝蝕和整體上臺(tái)。

目前防治渠道凍脹的措施：在季節(jié)凍土區(qū)渠道襯砌的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，盡可能避開粘、粉土壤的渠床，盡量使渠道避開地下水位較高的地段，盡可能采用填方渠道，盡量使渠線處于地勢(shì)較高的脊梁地帶，應(yīng)盡量做到渠、路、溝相結(jié)合，沿渠道布置林帶；采用適宜的襯砌材料和結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)渠道各部位凍脹的大小和分布，為其中的水分提供出路。

參考文獻(xiàn)

[1]秦治汾，顏瑞溫，李海平.渠道防滲襯砌工程的凍害及防治措施簡(jiǎn)介[J].山西水利科技，2000（3）.

[2]候月英，劉玉蘭.采取渠道襯砌防滲探索節(jié)水途徑是灌區(qū)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵.2003.

[3]劉衛(wèi)國(guó)，陳昭平，張穎.撇TLAB程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社，2002.