土工膜在渠道防滲節(jié)水改造工程中的應(yīng)用

鄭新萍

【摘 要】本篇文章主要針對我國當(dāng)前灌區(qū)渠道的節(jié)水防滲加固修復(fù)技術(shù)在當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀以及實際應(yīng)用狀況進(jìn)行了全面詳細(xì)的介紹，并對土工膜應(yīng)用中所存在的部分問題提出了相應(yīng)的解決措施，以期為其他區(qū)域在進(jìn)行土工膜渠道防滲節(jié)水改造工程的過程中提供參考。

【關(guān)鍵詞】灌區(qū)；渠道防滲；土工膜

在我國的渠道防滲節(jié)水改造工程中，目前使用最為廣泛的加固技術(shù)便是土工膜，該技術(shù)在與其他大量防滲修復(fù)技術(shù)進(jìn)行對比之后，可以明顯發(fā)現(xiàn)該技術(shù)所帶來的效果以及經(jīng)濟效果遠(yuǎn)比其他防滲改造方式要高。因此，土工膜防滲節(jié)水加固修復(fù)方式能夠充分的滿足渠道節(jié)水、防滲、加固、修復(fù)等多個方面的要求，有著極為廣泛的使用途徑，應(yīng)當(dāng)大力推廣。

1.灌區(qū)渠道節(jié)水防滲加固修復(fù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

我國絕大部分渠道其水資源綜合利用系數(shù)非常低，據(jù)不完全統(tǒng)計我國渠系渠道水利資源利用系數(shù)在0.45～0.50的渠道約占全國所有渠道總長的80%左右，有的渠道由于長期使用缺乏相應(yīng)完善的檢修維護(hù)制度措施，出現(xiàn)水資源利用系數(shù)在0.3以下，甚至出現(xiàn)長期失修不能使用等惡性現(xiàn)象。據(jù)一些統(tǒng)計文獻(xiàn)數(shù)據(jù)資料可知，我國絕大部分土渠其平均灌溉水利用系數(shù)僅為42.89%～45.31%，水資源浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重。若灌區(qū)田間水資源綜合利用效率采用0.80，而輸配水綜合利用效率才只能達(dá)到52.35%。土工膜防滲材料不僅可以取得很好的防滲效果，同時其具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、工程整體造價經(jīng)濟性高等優(yōu)點，只要在設(shè)計方案正確、施工技術(shù)先進(jìn)、施工質(zhì)量可靠，其所取得的防滲加固經(jīng)濟效益十分可觀，在灌區(qū)渠道防滲加固工程中具有非常大的推廣使用意義。

2.北方某灌區(qū)渠道運營基本概況

北方某灌區(qū)屬于水庫引水重力自流明渠灌溉灌區(qū)，其規(guī)劃設(shè)計控灌面積高達(dá)39000公頃（ha），由于實際運營過程中缺乏有效的管理措施，沒有形成一個完善的供配水方案，加上水資源來水量的不斷減少，而從多年實際運營資料數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該灌區(qū)的實際平均年灌溉面積僅為18700公頃（ha），其渠系水利用系數(shù)只有0.479。由于渠道在日常運行過程中缺乏有效完善的檢修維護(hù)制度體系，在幾十年的散漫式運營管理中，造成渠道及相應(yīng)水工建筑物遭受到嚴(yán)重破壞，其中干渠、分干渠、以及支渠的破壞率分別高達(dá)22.12%、31.87%、45.19%，閘門損毀率則高達(dá)81.2%，灌區(qū)中88%以上的機電設(shè)備存在丟失或失修等不利情況。相應(yīng)灌區(qū)自動化觀測和監(jiān)控控制裝置基礎(chǔ)自動化水平相當(dāng)?shù)蜕踔翛]有。灌區(qū)渠道老損破壞引起實際灌溉面積逐年大幅度減少，同時還引起周圍居民日常灌溉田塊搶水、不服從供水管理亂開挖引水槽等不利現(xiàn)象出現(xiàn)，不僅影響到灌區(qū)渠道灌溉水資源綜合調(diào)度管理水平，同時還破壞了渠道應(yīng)有的灌溉性能水平，惡化了灌區(qū)渠道水資源運行環(huán)境和渠道沿線種植農(nóng)作物的生長環(huán)境。因此，在結(jié)合灌區(qū)渠道的實際情況的基礎(chǔ)上，采用有效的防滲節(jié)能修復(fù)方案，對提高灌區(qū)水資源利用系數(shù)，實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能目的已成為整個灌區(qū)可持續(xù)運營發(fā)展研究的重要內(nèi)容。

3.灌區(qū)渠道復(fù)合土工膜防滲節(jié)水加固修復(fù)方案

3.1節(jié)水加固修復(fù)方案比選

在實際渠道工程進(jìn)行修復(fù)的過程中，其渠道自身的節(jié)水防滲修復(fù)方案中所主要涉及到的處理工作包括了渠道重建、原渠道基礎(chǔ)上現(xiàn)澆翻新、直接在原襯砌板之上鋪上有著良好效果的土工膜來達(dá)到了節(jié)水修復(fù)加固的目的。在對渠道進(jìn)行修復(fù)的過程中，還應(yīng)當(dāng)與渠道自身的實際情況以及當(dāng)?shù)靥鞖猸h(huán)境進(jìn)行勘查，尤其是氣候條件要特別加以重視，例如北方區(qū)域的地處嚴(yán)格的冰凍環(huán)境之下，在這種環(huán)境下進(jìn)行渠道修復(fù)的過程中，還要與經(jīng)濟、技術(shù)等兩個方面來進(jìn)行比較，最終可以得到如下結(jié)果：采用渠道重建方案時，其綜合造價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過其他兩種修復(fù)加固方案，因此，重建方案的經(jīng)濟效益不高，并且從整個渠道的技術(shù)經(jīng)濟角度上來進(jìn)行觀察，也可以明顯看出，渠道并沒有必要采取重建這種成本較高的方式；另外，其渠道如果是地處北方寒冷區(qū)域，該地區(qū)常年處在較低的氣候環(huán)境之下，導(dǎo)致渠道出現(xiàn)滲漏問題的主要原因便在于渠道受到凍脹影響而出現(xiàn)裂縫，因此，如果在這種情況下采用渠道基礎(chǔ)翻新的方式來對渠道進(jìn)行節(jié)水防滲加固的方式，并沒有從本質(zhì)上來解決由于凍脹等因素而導(dǎo)致的滲漏現(xiàn)象。所以，北方等寒冷地區(qū)的渠道在選擇修復(fù)方案的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)渠道當(dāng)前的實際問題，來選擇具有較強防滲能力以及抗凍脹性能的土工膜來作為節(jié)水防滲加固的主要防滲材料。

3.2渠道復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)方案

依據(jù)大量灌區(qū)多年運行的實際情況，也就是其灌溉面積等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計之后，便能夠統(tǒng)計出渠道在一定周期之內(nèi)的過流能力，通過該數(shù)據(jù)才能夠設(shè)計出完善的渠道防滲節(jié)水加固修復(fù)方案，以此來使得渠道能夠較低成本的修復(fù)之后，極大的延長其使用壽命。

例如某案例工程在進(jìn)行修復(fù)的過程中，其渠道修復(fù)土工膜選擇的是具有較高密度的聚乙烯膜HDPE防滲土工膜，該型號防滲膜能夠幫助渠道獲得更好的應(yīng)力開裂、抗老化、寒冷低溫凍脹等方面的低溫效應(yīng)，并且該土工膜還有著較大的溫度應(yīng)用范圍，其溫度適應(yīng)范圍達(dá)到了-60℃-60℃，所以，將這類材料應(yīng)用到渠道之中，能夠極大的提升渠道自身的土工膜防滲性能；其渠道的進(jìn)行修復(fù)的過程中，過渡層應(yīng)當(dāng)使用敷設(shè)的方式利用土工布來作為防滲膜的防護(hù)層，利用這一方式能夠最大限度的避免土工膜在進(jìn)行施工的過程中受到損害。支持層選用灌區(qū)渠道原有的混凝土襯砌板作為主要的受力體，其平均強度可以達(dá)到11kPa，能夠支撐渠道中土工膜、水壓力等，從而確保灌區(qū)渠道安全穩(wěn)定、節(jié)能經(jīng)濟高效運營發(fā)展，這樣不僅可以減少渠道在防滲節(jié)水加固修復(fù)工程中的綜合投資成本，同時還可以有效提高渠道綜合防滲性能水平，增加其運營社會經(jīng)濟效益。

4.防滲土工膜改性建議

（1）開發(fā)一種加糙土工膜，可以在其成型過程中，利用模具將土工膜表面壓制出規(guī)則的紋理，制造凹凸面，使最凹處厚度滿足工程要求的厚度，那么，突出的部分就相當(dāng)于土工膜上同材質(zhì)的“筋”。這樣，不但增大了糙率，而且提高了膜料的抗拉、抗撕裂、抗頂破的能力。這種加糙土工膜可以單獨使用，也可以制作為一布一膜的復(fù)合土工膜，其工程效果一定比光膜好。兩布一膜的復(fù)合土工膜中膜材被土工布蓋嚴(yán)，不需使用加糙膜材。

（2）將土工膜的防滲性能與聚苯乙烯泡沫板的防凍脹性能結(jié)合起來做成一種復(fù)合材料，此材料仍為高分子聚合物，共分為三層，上、下兩層為平實的防滲層，中間為保溫層，呈多孔隙泡沫狀。此材料的價格低廉，可以用于寒冷地區(qū)渠道防滲防凍脹工程中。

（3）為了防止土工膜及復(fù)合土工膜老化過快，在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，添加適量的抗氧劑，光穩(wěn)定劑，據(jù)有關(guān)資料顯示，可直接暴露于大氣中保持10 年。在生產(chǎn)土工膜時，可以嘗試添加適量的無機材料，如高度細(xì)化的粉煤灰，不但可以增加其抗老化性能，還可以為環(huán)保事業(yè)作出貢獻(xiàn)。

5.結(jié)語

綜上所述，在灌區(qū)渠道進(jìn)行防滲節(jié)能修復(fù)加固方案進(jìn)行設(shè)計的過程中，必須要充分的對該渠道歷年來的實際運行情況進(jìn)行翻閱，此外，還要對當(dāng)?shù)爻Ｄ甑奶鞖鈿夂蛞?guī)律進(jìn)行調(diào)查，其地質(zhì)因素也要考慮到修復(fù)加固方案之中，通過這種方式所設(shè)計出的渠道才能夠保持極為良好的性能。土工膜這類修復(fù)材料尤其適合北方等地區(qū)的渠道防滲節(jié)水修復(fù)加固施工，能夠使得工程能長久的保持自身性能，該修復(fù)材料有著極為深遠(yuǎn)的發(fā)展前景。

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