淺談PE廢舊塑料防滲渠道開發(fā)

薛世柱

摘要：本文針對北方地區(qū)混凝土襯砌渠道存在凍脹破壞嚴重、施工復雜等問題，提出一種利用滴灌帶、地膜、大棚膜等廢舊PE塑料生產(chǎn)塑料防滲渠道的方法。PE塑料渠道具有輸水糙率小、柔韌性好、滲漏小等優(yōu)點，在一些地區(qū)得到很好的推廣應用。針對其生產(chǎn)、施工過程中的技術(shù)難題，通過試驗、推廣應用得到有效的解決，是作為今后開發(fā)研究的重點方向。

關鍵詞：廢舊塑料；防滲渠道；凍脹破壞

中圖分類號：TV91 文獻標識碼：A DOI：lO.11974/nyyjs.20170132016

農(nóng)業(yè)用水是我國水資源利用的主體，多年平均用水量約占全國總用水量的70%左右。根據(jù)2009年《新疆兵團渠道防滲抗凍脹技術(shù)應用情況調(diào)研報告》，兵團建成各級灌溉渠道10萬km，已防滲渠道2.77萬km，渠道防滲率（按長度計算）27.70%。在渠道防滲工程中，又以剛性混凝土襯砌防滲結(jié)構(gòu)為主?；炷烈r砌渠道可使渠系水利用率提高20%～40%，減少渠道滲漏損失50%～80%，為農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)揮了重要的作用。

在我國北方等寒冷地區(qū)，混凝土襯砌渠道凍脹破壞十分普遍。渠道凍脹破壞后輸水損失嚴重，降低渠道水利用系數(shù)，其維護保養(yǎng)始終是灌區(qū)工程的重點和難點。因此，尋求一種既能減小滲漏損失又能防止凍脹破壞，且輸水糙率小、實用壽命長、施工方便、造價低的輸水渠道材料，是目前農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要任務。

1產(chǎn)品研發(fā)

1.1PE廢舊塑料防滲渠道原料來源

截止2016年新疆大田節(jié)水滴灌面積約為333.33萬hm²，每年使用的一次性可回收單翼迷宮式滴灌帶300億m左右，可產(chǎn)生廢舊PE料30萬t。新疆天業(yè)節(jié)水公司利用滴灌帶、地膜、大棚膜、廢舊編織袋等回收塑料，進行不同比例混合，添加抗氧劑和耐老化等助劑，研發(fā)生產(chǎn)出一種強度高、抗老化、防滲能力強、抗凍脹的塑料防滲渠道，為農(nóng)業(yè)灌溉提供了一種新型渠道。

1.2生產(chǎn)成型工藝

工廠生產(chǎn)時根據(jù)不同過流斷面要求在線擠出標準厚度、寬幅的PE板，再經(jīng)折彎焊接等工藝定型成不同的斷面渠道。結(jié)合地質(zhì)條件、邊坡穩(wěn)定和自然環(huán)境等影響因素，PE塑料渠道可設計為梯形或其它形狀。

1.3工程造價分析

在過水流量為0.5m³/s，縱坡1/500條件下，對混凝土防滲渠道和PE塑料渠道進行對比分析?；炷练罎B渠道斷面尺寸為：底寬0.55m，渠深0.7m，邊坡1：1.5，PE塑料渠道斷面尺寸為：底寬0.40m，渠深0.7m，邊坡1：1。滿足一定抗凍脹要求的混凝土防滲渠道從下而上斷面結(jié)構(gòu)為0.25m砂礫石墊層、0.02m水泥砂漿、防滲塑膜、0.02m水泥砂漿、0.06m預制板。PE塑料渠道從下而上斷面結(jié)構(gòu)為0.1m砂礫石墊層、0.01mPE塑料渠道。0.01m厚的PE渠道重量為28kg/m，按10元/kg，PE塑料渠道單價為280元/m。

在地形條件、過水流量等都相同的情況下，選用2種不同材質(zhì)的防滲渠道建設成本基本相當，但在寒冷地區(qū)，為防止凍脹破壞將增加墊層厚度，PE塑料渠道的價格優(yōu)勢將更明顯。

1.4施工安裝技術(shù)要求

考慮安裝運輸?shù)葪l件，每節(jié)渠道可在線切割成一定的長度。在鋪設安裝過程中每隔一定距離兩板接縫處緊固高分子彈性材料，適應熱脹冷縮，其它板塊可熱熔連接或者焊接連接。

塑料渠道的施工安裝跟混凝土防滲渠道的施工基本相同。按照施工圖紙開挖渠道斷面，進行夯實整平。當渠道設計有墊層時，按要求鋪設墊層。在地面用鉚釘緊固壓條進行兩節(jié)渠道間伸縮材料的連接，把連接好的兩節(jié)整體渠道吊裝放入渠槽，進行定位、擺放并和已安裝好的渠道用塑料焊條焊接。在渠道轉(zhuǎn)彎等變形處，可以采用“切、拼、焊”的方法進行施工連接。為減少渠道伸縮變形可在渠道不過水的兩肩邊沿嵌入固定裝置，提高防滲渠道的整體強度和穩(wěn)定性。

1.5產(chǎn)品使用壽命

由于產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)時間較短、應用較少，沒有在不同流速、不同泥沙含量等條件開展大規(guī)模試驗，測算PE塑料渠道在各種條件下的使用壽命。只能結(jié)合園林綠化和大田滴灌中使用同類型的PE管道，分析其使用壽命應在10a以上。

2小結(jié)

2.1PE塑料渠道的優(yōu)點

利用回收的廢舊PE原料生產(chǎn)，在一定程度上解決土壤白色污染問題。

塑料渠道糙率系數(shù)為0.008左右，常規(guī)混凝土襯砌渠道糙率系數(shù)為0.017左右；在過水流量相同情況下，其斷面尺寸明顯減少。

相比混凝土襯砌渠道，塑料渠道柔韌性、抗沖擊性能大大加強，具有明顯的抗凍漲性能。

廢舊塑料渠道沒有滲漏損失，防滲效果好。

塑料渠道材質(zhì)輕，工廠定制生產(chǎn)，一次成型，施工中無需土工膜等防滲、保護材料，施工簡單方便。

2.2缺點

研發(fā)開發(fā)的塑料渠道只適應中、小型的渠道，如渠道斷面較大，需有大的生產(chǎn)設備才能一體化生產(chǎn)。

PE材質(zhì)熱縮率較大，目前只是在兩節(jié)渠道間連接添加可伸縮材料，沒找到更適合的解決辦法，對渠道的施工安裝、維護保養(yǎng)有一定影響。

當?shù)叵滤惠^高時，PE塑料密度比水小，一體成型的塑料渠道容易漂浮在水面上，施工安裝時應有排水措施或渠道跟渠床有加固連接措施。