復(fù)合土工膜在灌區(qū)渠道節(jié)水改造中的應(yīng)用

摘 要：論述了復(fù)合土工膜在灌區(qū)渠道防滲加固處理中的應(yīng)用，采用復(fù)合土工膜對(duì)渠道進(jìn)行防滲加固改造，技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、防滲效果良好，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：復(fù)合土工膜；渠道；防滲

洛惠渠灌區(qū)地處陜西省關(guān)中平原東部、北洛河下游，1934年動(dòng)工，1950年開(kāi)灌受益，1954年轉(zhuǎn)入灌溉管理，被譽(yù)為“關(guān)中八惠”之一。目前，灌區(qū)渠道防滲材料老化、凍脹破壞嚴(yán)重，加上日常檢修維護(hù)措施不到位，普遍存在滲漏量大、滲漏點(diǎn)面多等問(wèn)題。滲漏、危險(xiǎn)渠道的節(jié)水加固改造已成為灌區(qū)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和基層水利工作者研究重點(diǎn)。從大量研究成果和工程實(shí)踐可知，復(fù)合土工膜作為水利工程中的一種新穎的防滲材料，相比常規(guī)的土料防滲、水泥土防滲、瀝青混凝土防滲、漿砌石防滲等，具有質(zhì)量輕施工便捷、變形模量大、抗拉耐磨、抗氧耐腐、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在渠道防滲節(jié)水加固工程應(yīng)用中可以取得安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟(jì)的防滲加固修復(fù)效果[1]。

1 渠道運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀分析

洛惠渠灌區(qū)以洛河為水源，渠首采用低壩自流引水方式，具備供水、灌溉、生態(tài)補(bǔ)給等功能的綜合型國(guó)營(yíng)灌區(qū)，灌區(qū)現(xiàn)有干支渠18條237km，斗渠252條632km，灌區(qū)總土地面積112.5萬(wàn)畝，有效灌溉面積74.32萬(wàn)畝，為當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供了重要的水資源保障。由于灌區(qū)渠道受當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)材料、綜合投資資金等各方面因素的綜合影響，加上沿線地質(zhì)情況較復(fù)雜，渠道建成后投運(yùn)過(guò)程中滲漏較為嚴(yán)重，滲漏、塌方等嚴(yán)重威脅到工程運(yùn)行的安全可靠性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。1998年實(shí)施續(xù)建配套節(jié)水改造工程以來(lái)，截止2014年度，已累計(jì)襯砌干支渠193.059km，改造渠系建筑物890座，灌溉水利用系數(shù)由改造前的0.49提高到目前的0.52，灌溉保證率和灌溉效益明顯提高，生態(tài)環(huán)境有所改善，渠道襯砌和防滲加固修復(fù)，提高干、支渠的水資源綜合利用效率，獲得了非常大的節(jié)水效果，具有非常大的工程實(shí)踐應(yīng)用研究意義。

2 灌區(qū)部分渠道復(fù)合土工膜節(jié)水加固防滲修復(fù)方案

在充分考慮到灌區(qū)渠道地質(zhì)水文條件、建設(shè)資金、運(yùn)行維護(hù)管理技術(shù)水平等因素后，結(jié)合《土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50290-98）等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)灌溉面積、渠道滲透系數(shù)等參數(shù)的計(jì)算分析，灌區(qū)渠道節(jié)水加固首選0.3mm厚的HDPE復(fù)合土工膜作為防滲材料。為了提高渠道綜合防滲加固性能，渠道（內(nèi)坡和渠底）設(shè)置復(fù)合土工膜和混凝土兩層結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可知，該渠道內(nèi)坡設(shè)置1：1.0的坡度，采用0.3mm復(fù)合土工膜和10cm混凝土共兩層結(jié)構(gòu)加固修復(fù)方案。渠堤及渠底進(jìn)行開(kāi)挖后，施工人員在鋪設(shè)過(guò)程中必須穿平底布鞋或軟膠底鞋，并根據(jù)施工技術(shù)水平合理做好施工組織設(shè)計(jì)，做到隨鋪、隨焊接、隨壓。要根據(jù)施工部位合理確定鋪蓋長(zhǎng)度，同時(shí)要做好土工膜同其他構(gòu)建物間銜接觸部位的連接；保證鋪蓋下地基土具備足夠的密實(shí)度以滿(mǎn)足施工實(shí)際需求。做好復(fù)合土工膜鋪設(shè)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備和試驗(yàn)工作。加強(qiáng)土工膜焊縫質(zhì)量的過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控[1]：（1）目測(cè)法。應(yīng)仔細(xì)觀察復(fù)合土工膜焊縫連接帶有否存在漏接、燙損、褶皺等問(wèn)題，如有應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)焊等補(bǔ)救措施；（2）現(xiàn)場(chǎng)充氣（充水）檢漏法。采用充氣法進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢測(cè)時(shí)，焊縫為雙條其間留應(yīng)保持在10cm以上的空腔，將待測(cè)段兩端封死后，插入0.08MPa氣針進(jìn)行充氣并靜觀真空表5min，如氣壓沒(méi)有發(fā)生下降，則表明不存在泄漏問(wèn)題，焊縫質(zhì)量合格，否則需要認(rèn)真查找漏氣原因并采取相應(yīng)措施進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)處理。充水法應(yīng)采用0.05MPa～0.1MPa壓力水針注入彩色水，并穩(wěn)定1min觀察，如沒(méi)出現(xiàn)滲漏則表明焊縫質(zhì)量合格，否則需要認(rèn)真查找滲漏原因并采取相應(yīng)措施進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)處理。另外，在復(fù)合土工膜鋪設(shè)和土方回填全過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況動(dòng)態(tài)檢查土工膜的平整度、褶皺、漏縫、焊縫脫裂等問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的質(zhì)量問(wèn)題并及時(shí)補(bǔ)救。由于復(fù)合土工膜作為主要的防滲結(jié)構(gòu)材料，其在鋪設(shè)、焊接、縫合等環(huán)節(jié)均屬于隱蔽性工程，在施工過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)均須經(jīng)自檢技術(shù)達(dá)標(biāo)并報(bào)監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，待質(zhì)量合格后完成分項(xiàng)工程的驗(yàn)收方能進(jìn)入到下一道工序中進(jìn)行施工。

3 灌區(qū)渠道復(fù)合土工膜修復(fù)加固節(jié)水改造效益分析

為了驗(yàn)證復(fù)合土工膜在灌區(qū)部分渠道中的防滲節(jié)水修復(fù)加固改造的效果和效益水平，按照?qǐng)D1要求進(jìn)行部分渠道的修復(fù)加固節(jié)水效益試驗(yàn)分析，分別在干渠和支渠選擇400m和1200m的典型渠段進(jìn)行防滲節(jié)水性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，原來(lái)開(kāi)裂滲漏嚴(yán)重的渠段經(jīng)復(fù)合土工膜防滲材料加固修復(fù)改造后，其糙率系數(shù)n由加固修復(fù)改造前的0.023有效降低到0.011；渠道干渠和支渠的流速也由改造前的0.92m/s和1.09m/s有效上升到1.41m/s和1.59m/s，流速得到大大提高；相應(yīng)渠道中的水最大流量也由改造前的2.85m3/s和3.10m3/s有效上升到4.6m3/s和4.94m3/s；水深也由改造前的1.3m和1.15m有效下降到0.85m和0.75m，基本達(dá)到灌區(qū)明渠渠道按灌區(qū)工程規(guī)模大小設(shè)計(jì)的水深要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均處于優(yōu)良范圍，說(shuō)明采用復(fù)合土工膜進(jìn)行節(jié)水改造能夠滿(mǎn)足灌區(qū)渠道修復(fù)加固工程設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。經(jīng)改造后，渠道中水量損失量也有明顯減少，從典型斷面的測(cè)試結(jié)果表明：干渠和支渠每千米水流量損失率由改造前的0.81%、1.22%有效降低到0.053%、0.058%，節(jié)水效果相當(dāng)明顯、節(jié)水量非常大。另外，經(jīng)圖1所示結(jié)構(gòu)的防滲加固修復(fù)方案處理后，渠道干渠和支渠中的水流流速分別較改造前增大31%和53%，有效提高了渠道輸水挾沙能力，降低了渠道泥沙淤積程度，泥沙淤積量由改造前0.19～0.33m有效降低到小于0.08m～0.16m。采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲加固修復(fù)處理方案，經(jīng)嚴(yán)格的施工全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控，工程各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能滿(mǎn)足防滲節(jié)水加固設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量較好、防滲節(jié)水效果明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)合土工膜作為灌區(qū)渠道防滲節(jié)水、加固修復(fù)的一種新型材料，其能夠有效解決灌區(qū)渠道滲漏、凍脹、滑落等問(wèn)題，在節(jié)水加固改造工程中發(fā)揮非常良好的應(yīng)用效果。經(jīng)改造后的渠道，其粗糙系數(shù)降低、流速增大、流量增加、水損量降低、泥沙淤積程度減輕，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，值得在相關(guān)工程中廣泛推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]武可文.復(fù)合土工膜在灌區(qū)渠道節(jié)約改造處理中的應(yīng)用研究[J].水利研究，2011（16）：4-6.

[2]趙喜勝，張書(shū)鋒，張黎.土工膜在灌區(qū)渠道防滲節(jié)水工程中的應(yīng)用[J].2009（1）：189-190.

作者簡(jiǎn)介：侯曉斌（1971-），男，陜西大荔，專(zhuān)科，工程師，主要從事灌溉管理和工程管理工作。