淺談石頭河灌區(qū)渠道防滲措施

崔 榮

（陜西省石頭河水庫灌溉管理局 陜西 楊凌 712100）

渠道防滲是我國應(yīng)用最廣泛的節(jié)水工程技術(shù)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，灌溉用水過程總損失水量中，輸水損失占到2/3，可見對渠道進(jìn)行防滲漏處理，開展渠道防滲工程是十分必要的。石頭河水庫灌區(qū)隨著續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目及世行貸款項(xiàng)目的相繼實(shí)施，基本完成了干支渠道防滲襯砌工程，取得了顯著成效，節(jié)水效果明顯。

1 灌區(qū)概況

石頭河水庫灌區(qū)位于關(guān)中西部，西起岐山縣銅峪溝與陳倉區(qū)相鄰，東至眉縣青化鄉(xiāng)與周至縣接壤；南依秦嶺，北抵渭河，東西長 42km，南北寬 l5km，總面積630km2。灌區(qū)設(shè)施灌溉面積37萬畝，有效灌溉面積29萬畝。分屬眉縣、岐山兩縣管轄，灌區(qū)內(nèi)有14個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，152個自然村，總?cè)丝?7.95萬人。

灌區(qū)分渠首水源和灌區(qū)工程兩大部分。渠首水源工程有石頭河水庫、霸王河低壩引水樞紐和湯峪河低壩引水樞紐。灌區(qū)共設(shè)總干渠、梅惠干渠、東干、北干、西干五條干渠，總長61.574km；支渠14條，總長129.65km；斗渠315條，總長387.3km。灌區(qū)1977年建設(shè)，1990年投入運(yùn)行，極大地改善了灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本條件，灌區(qū)社會經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益顯著。

石頭河水庫灌區(qū)是在原梅惠渠基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個新老結(jié)合的灌區(qū)，灌區(qū)地形南高北低，地面坡降較大，渠道比降基本依據(jù)地形布設(shè)而形成“順地跑”，比降多在1/35～1/300之間，渠道沖刷嚴(yán)重。加之灌區(qū)灌溉設(shè)施建設(shè)時(shí)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，施工質(zhì)量較差，經(jīng)過多年運(yùn)行，工程設(shè)施老化失修、破損嚴(yán)重，渠道輸水能力降低，嚴(yán)重制約著灌區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

自2001年起，石頭河水庫灌區(qū)通過續(xù)建項(xiàng)目和世行項(xiàng)目的實(shí)施，截至2013年12月底，共完成渠道防滲襯砌改造長度150.76km，灌區(qū)灌排保障能力逐年提高，從1998年的49.74%提高到目前的67.38%，起到了節(jié)約用水、合理利用水資源，防止土壤鹽堿化的目的，提高了渠系水利用系數(shù)，減少了輸水過程中的水量損失，保障了渠道的行水安全，為灌區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)快速發(fā)展注入了活力。

2 灌區(qū)渠道防滲工程措施

總的來說，渠道防滲工程措施按防滲材料分為：土料防滲、砌石襯砌、砼襯砌及鋪設(shè)管道等，石頭河水庫灌區(qū)渠道防滲工程措施主要為漿砌石襯砌、砼襯砌和鋪設(shè)管道。

2.1 漿砌石防滲渠道

石頭河水庫灌區(qū)位于秦嶺北麓，屬沖洪積扇區(qū)，灌區(qū)內(nèi)部分渠道采用漿砌石襯砌的防滲方式，依山而布，斷面多為矩形或梯形。漿砌石渠道抗凍、抗沖、抗磨及抗腐蝕性較好，施工簡單，耐久性強(qiáng)，能適應(yīng)流速大、推移質(zhì)多、氣候寒冷的條件，但其防滲能力稍差。因此在實(shí)施時(shí)，在技術(shù)上作了一些改進(jìn)，主要措施是表面現(xiàn)澆砼面或內(nèi)鋪防滲膜料，這種形式的防滲充分利用了漿砌石、砼貼面和防滲膜料各自的特點(diǎn)，提高了整體防滲能力。

2.2 砼防滲渠道

砼防滲渠道，適應(yīng)范圍廣，強(qiáng)度高，抗沖性好，耐久性強(qiáng)，能適應(yīng)高速水流及各種地形、氣候，是防滲措施中應(yīng)用最為普遍的一種。砼渠道一般厚度為8cm～12cm，為了保證其防滲能力，我們在實(shí)施中，也采用了內(nèi)鋪防滲膜料的方法，取得了較好的效果。

2.3 鋪設(shè)管道

石頭河水庫灌區(qū)南高北低，地面坡降較大，比較適合管道輸水。管道輸水具有節(jié)水、節(jié)地、高效、增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。石頭河水庫灌區(qū)實(shí)施低壓管道輸水的項(xiàng)目有：東干三支渠改造6.0km，東干四支渠改造7.1km，東干五支渠渠系改造16km，東干九支渠青化節(jié)水示范園渠系改造47.52km，深受灌區(qū)群眾歡迎，推廣前景廣闊。

3 灌區(qū)渠道防滲應(yīng)注意的問題

通過項(xiàng)目的實(shí)施及多年來的運(yùn)行管理，我們對渠道防滲總結(jié)出了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就一些應(yīng)注意的問題，總結(jié)如下：

3.1 氣候、地形條件

氣候條件是設(shè)計(jì)和施工要考慮的最基本的因素，對防滲材料和施工方法的選擇具有決定性作用。地形條件是決定渠道防滲工程措施和造價(jià)的重要因素，選擇防滲方案時(shí)，要結(jié)合地形條件，擇優(yōu)選用。

3.2 選用合理的斷面形式

渠道斷面形式合理性與防滲效果密切相關(guān)，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和當(dāng)?shù)氐臍夂?、地形條件，選用經(jīng)濟(jì)合理的斷面形式。①為減少占地，節(jié)約投資，在過城區(qū)及鄉(xiāng)村地區(qū)，應(yīng)修建暗渠或鋪設(shè)管道，并采用U形、矩形斷面等型式，充分考慮農(nóng)耕機(jī)具及車輛的過往及排水需求。②一般情況下，應(yīng)盡量采用弧底梯形斷面、弧角梯形斷面及U形斷面?；〉滋菪螖嗝孢m應(yīng)流量2m3/s～3m3/s，弧角梯形斷面適應(yīng)流量為3m3/s～15m3/s，U形斷面適應(yīng)流量2m3/s以下。這幾種斷面形式水流條件好、輸水能力強(qiáng)，便于向下一級渠道輸水，輸沙能力強(qiáng)，清淤量小，并且由于渠底的反拱作用，不易形成凍脹力的應(yīng)力集中，改善了受力條件，減輕凍脹分布的不均勻性，提高了抗凍脹性能，減少裂縫和錯位現(xiàn)象，工程量小，防滲能力較好。

3.3 凍脹破壞

凍脹破壞是渠道損害的主要因素之一，其形成主要有兩個方面：①土質(zhì)的影響。土的分散性是影響工程凍害的一個重要因素。粘性土的凍脹次于粉質(zhì)土，粗顆粒土的凍脹性小于細(xì)顆粒土；②水分的影響。渠道工程地基土含水量的高低，對凍脹程度的影響很大。水分對工程凍脹的影響有兩個方面：即基土凍結(jié)前的濕潤條件和凍結(jié)期的水分補(bǔ)給條件。一般把凍結(jié)過程分成“開敞”系統(tǒng)和“封閉”系統(tǒng)兩種類型。在有外來水分、地下水補(bǔ)給的條件下，凍脹往往在基土中間形成厚而密集的層狀冰，產(chǎn)生較大的凍脹量，從而破壞砼襯砌結(jié)構(gòu)，致使防滲效率降低。而在無外來水補(bǔ)給的條件下，凍脹即使形成層狀結(jié)構(gòu)，其中的冰層也往往少而薄，凍脹量較小，對渠道工程的損害也小?；恋臐B透性是決定有無防滲必要和采用哪種防滲措施的關(guān)鍵，土的凍脹敏感性和抗壓強(qiáng)度等都是應(yīng)考慮的主要性能。

3.4 地下水位

在易澇區(qū)，地下水位高于渠底，就要修建灌排結(jié)合渠道，其防滲層承受揚(yáng)壓力，必須選擇合理的防滲方式。為了排除渠道砼回填土中的水分，減少因土體凍脹對砼的破壞，應(yīng)采用一些排水措施，即設(shè)置排水孔、鋪設(shè)砂石墊層或?qū)η走M(jìn)行干砌石襯砌，以便于及時(shí)排除滲入土體中的水分，降低地下水位，減少土中水分的含量，減少融土的壓力，進(jìn)而削減襯砌面的水平凍脹力。2001年在石頭河水庫灌區(qū)西干渠改造過程中，由于地下水位高，渠道底部有地下水滲出，為了減少滲透壓力和土體凍脹對渠底及護(hù)坡的破壞，我們在現(xiàn)澆砼面下設(shè)置10cm厚砂石墊層，并在渠壁及渠道底部呈梅花型設(shè)置D4排水孔，排水孔用兩層土工布裹頭，周圍做三級反濾料，經(jīng)過近幾年的運(yùn)行，效果比較好。

3.5 防滲標(biāo)準(zhǔn)及材料

渠道滲漏水有可能引起渠基失穩(wěn)，影響正常安全運(yùn)行，要充分考慮渠道運(yùn)行及周邊設(shè)施安全，盡可能選擇經(jīng)濟(jì)、合理、安全的防滲標(biāo)準(zhǔn)。在較寒冷的地區(qū)，若單純采用剛性材料防滲，凍脹易使砼板塊產(chǎn)生不可恢復(fù)的錯位及裂縫，破壞防滲結(jié)構(gòu)，影響渠道的整體防滲效果。若在柔性防滲（防滲膜料）層上，襯砌現(xiàn)澆砼板、預(yù)制砼板或漿砌石等剛性材料做防護(hù)支撐，不僅能保護(hù)防滲層，提高渠道抗沖刷、防坍塌、邊坡的穩(wěn)定能力，而且柔性材料不易破壞、老化，即柔性防滲與剛性防護(hù)兩種材料結(jié)合，是目前較為合理的、防滲標(biāo)準(zhǔn)較高的渠道防滲結(jié)構(gòu)形式。

材料來源。應(yīng)本著因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理、就地取材的原則選用防滲材料及防滲措施。

3.6 伸縮縫的處理和填料

伸縮縫是渠道漏水的主要通道之一，為了做好止水的第一道防線，必須提高伸縮縫的處理標(biāo)準(zhǔn)?！肚婪罎B工程技術(shù)規(guī)范》SL18-91推薦使用的伸縮縫填料為焦油塑料膠泥，采用熱灌法施工，即將制好并保持在110℃的膠泥塑料灌入縫內(nèi)。除此之外，還可用彈性聚脂涂料（油膏）、聚硫密封膏、PTN瀝青聚氨酯嵌縫密封膠及遇水膨脹止水條以及橡膠止水帶等新材料來處理伸縮縫，這些材料伸縮率大，施工方便，完全能適應(yīng)伸縮縫的變形，止水可靠。將伸縮縫做成寬口楔形，在防水材料面上，用1.5cm的低標(biāo)號沙漿填平。

3.7 施工質(zhì)量

在渠道施工中應(yīng)盡量提高機(jī)械化程度?，F(xiàn)澆弧腳、弧底梯形渠道時(shí)，除攪拌、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)要機(jī)械化外，渠底要用平板（或帶?。┱饎悠鳎部捎秒p滾筒式震搗器。邊坡至今尚無適用的機(jī)械，但可采用滑模和插入式（或其它形式）震動器施工，確保工程質(zhì)量。小型U形渠道盡量采用已有的各種滑模式襯砌機(jī)現(xiàn)場澆筑。表面一定要原漿收面，嚴(yán)禁粉抹砂漿。渠道襯砌中現(xiàn)澆砼養(yǎng)護(hù)，線長面廣，很難保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，也可加入適量的砼養(yǎng)護(hù)劑。總之，施工質(zhì)量高低，是防滲工程成敗的關(guān)鍵。

4 渠道防滲應(yīng)急處理措施

在實(shí)際工作中，如遇到一些渠道滲漏嚴(yán)重的緊急險(xiǎn)情，本著因地制宜、節(jié)約投資、及時(shí)有效的原則，可采取一些措施，比如：①拆除整塊原砼預(yù)制板并鋪設(shè)膜料后，再將原砼板重新砌筑。②在原漿砌石渠道面上重新澆筑砼。③對于小流量的渠道，可用鋪設(shè)管道代替原渠道。④砼裂縫、老化處理：當(dāng)混凝土發(fā)生裂縫后，如果砼板仍大致平整，無較大錯位，裂縫也較小，可以運(yùn)用過氯乙烯膠液涂料粘貼玻璃絲布的方法進(jìn)行修復(fù)。而對于裂縫較大者，可采用填筑伸縮縫的方法修復(fù)。對于大型渠道，裂縫又較大的，可采用填塞與粘貼相結(jié)合的方法修復(fù)。對于砼老化現(xiàn)象嚴(yán)重而導(dǎo)致滲漏的渠道，可采用涂抹丙乳砂漿的方式進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

石頭河水庫灌區(qū)在各級渠道防滲襯砌工程實(shí)施過程中，嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)，積極采用新材料、新技術(shù)、新工藝，降低了輸水損失，保障了行水安全，提高了灌溉效益，縮短了流程時(shí)間，提高了輸水能力，取得了顯著的綜合效益，對提高灌區(qū)抗御自然災(zāi)害的能力、促進(jìn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，保障農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展起到了重要作用。陜西水利