潘莊灌區(qū)渠道防滲關(guān)鍵技術(shù)分析與應(yīng)用

李書(shū)月 李建民 李元波

德州市潘莊灌區(qū)運(yùn)行維護(hù)中心

1 引言

潘莊灌區(qū)位于山東省德州市西部，東鄰李家岸引黃灌區(qū)，西部與聊城市接壤，西北部及北部以衛(wèi)運(yùn)河、漳衛(wèi)新河為界與河北省相毗鄰。潘莊灌區(qū)控制土地面積5867km2，設(shè)計(jì)灌溉面積500萬(wàn)畝，有效灌溉面積357萬(wàn)畝，承擔(dān)著向德州市境內(nèi)齊河縣、禹城市、平原縣、德城區(qū)、武城縣、夏津縣、陵城區(qū)、寧津縣等8個(gè)縣市區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)生活供水的任務(wù)。

2 渠道防滲的重要性

潘莊灌區(qū)興建于1971年，但是受到當(dāng)時(shí)客觀條件的影響，工程施工質(zhì)量、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高，經(jīng)過(guò)四十多年的運(yùn)行，渠道滲漏嚴(yán)重。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，渠道滲漏已經(jīng)成為了水資源浪費(fèi)的重要原因，隨著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展，對(duì)水資源的需求量持續(xù)增加，所以要加強(qiáng)渠道防滲研究，采取防滲措施減少渠道的滲漏，提高輸水效率，更好的滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。潘莊總干渠全長(zhǎng)91.3km，根據(jù)渠道的地質(zhì)條件、工程情況、運(yùn)行環(huán)境、投資不同采用不同的防滲形式，體現(xiàn)出較強(qiáng)針對(duì)性，對(duì)于提升水資源利用率有很大的幫助。

3 渠道滲漏的原因

潘莊灌區(qū)渠道滲漏的原因主要集中在以下幾個(gè)方面：一是勘測(cè)設(shè)計(jì)方面的原因。當(dāng)時(shí)灌區(qū)建設(shè)屬于“三邊”工程，勘測(cè)設(shè)計(jì)時(shí)，勘測(cè)設(shè)計(jì)人員由于沒(méi)有充分做好勘測(cè)工作，對(duì)基礎(chǔ)地形地質(zhì)構(gòu)造資料、土壤性質(zhì)沒(méi)有充分掌握，考慮不周全，渠道堤防填筑采用就地取土人工填筑而成，存在土質(zhì)差，抗?jié)B性能差，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行，出現(xiàn)不同程度的滲漏。二是施工方面的問(wèn)題。在當(dāng)時(shí)施工條件下，堤防主要以人工填筑，人工夯實(shí)，受當(dāng)時(shí)施工技術(shù)、方法的限制，工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不高，在渠道長(zhǎng)時(shí)間、高水位、大流量的運(yùn)行條件下，會(huì)產(chǎn)生滲漏的問(wèn)題。三是工程維護(hù)工作不到位。工程運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用投入不足，管護(hù)人員少，管理工作不到位，工程得不到有效治理，渠道滲漏嚴(yán)重威脅工程的安全運(yùn)行，影響灌區(qū)效益的正常發(fā)揮。

4 渠道防滲關(guān)鍵技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 灌漿技術(shù)在堤防防滲中的應(yīng)用

在堤防防滲加固時(shí)，充分考慮實(shí)際情況，制定出合理方案，有效運(yùn)用灌漿技術(shù)，增強(qiáng)堤防的防滲性能，滿足輸水的需要，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，不斷提升渠道質(zhì)量。根據(jù)灌區(qū)堤防土層的勘探、土質(zhì)的檢測(cè)，灌漿土料的實(shí)驗(yàn)，綜合分析采用黏土充填式灌漿防滲技術(shù)。黏土充填灌漿技術(shù)在堤防防滲中，有見(jiàn)效快、投資小，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便等特點(diǎn)，運(yùn)用廣泛。在實(shí)際施工中，要注意施工方法，確保灌漿的質(zhì)量，才能使堤防達(dá)到防滲加固效果。此次灌漿鉆孔布置為6 排，排距1.7m，孔距2m，孔深10m。在工程的施工過(guò)程中，為保證工程質(zhì)量，采取分片包干、責(zé)任到人的辦法，質(zhì)檢人員采取旁站的方式緊盯現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)每批原材料、每道工序嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，保證了工程質(zhì)量。

4.2 水泥土在渠道防滲中的應(yīng)用

由土料、普通硅酸鹽水泥及水拌和制作而成水泥土具有就地取材、施工方便、造價(jià)低，防滲防沖效果較好等優(yōu)點(diǎn)。潘莊總干渠徐集橋至瓦王閘段14.43km，該段渠道比降較大，斷面小，原有護(hù)底工程已經(jīng)損壞，渠底沖刷嚴(yán)重，左岸大堤存在漏水管涌現(xiàn)象，影響到工程安全運(yùn)行，經(jīng)過(guò)比較論證采用水泥土護(hù)底技術(shù)，水泥土厚度直段處20cm，彎道處30cm；水泥土28d 的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于3.5MPa（按常年輸水2.0MPa）；水泥土干密度允許最小值1.5g/cm3，水泥用量占干土重量比為10%（干土容重按1500kg計(jì)算），即20cm厚度每平方米30kg。

4.3 混凝土護(hù)底及護(hù)坡在渠道防滲中的應(yīng)用

潘莊灌區(qū)為滿足工農(nóng)業(yè)及生活、生態(tài)用水的需求，每年引水230天左右，工程的實(shí)施僅有7.8.9三個(gè)月的時(shí)間，針對(duì)施工時(shí)間短、且在雨季施工，如何加速渠道防滲建設(shè)的速率，經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐，考慮到渠底和護(hù)坡的特點(diǎn)，采用混凝土護(hù)底及護(hù)坡施工技術(shù)，確保達(dá)到防滲的標(biāo)準(zhǔn)。灌區(qū)采用混凝土板護(hù)坡，混凝土板平面尺寸為48×58cm，錯(cuò)縫半板48×29cm。砼強(qiáng)度等級(jí)C25,抗?jié)B等級(jí)W4,抗凍等級(jí)F150，板厚為8cm，預(yù)制砼板襯砌一律按下而上逐行安砌，沿兩坡垂直水流方向每隔15m設(shè)伸縮縫一道，縫寬2cm，伸縮縫采用聚氯乙烯膠泥填充。采用現(xiàn)澆混凝土護(hù)底，混凝土板大小采用5m×5m，厚度10cm砼板，強(qiáng)度等級(jí)c30，抗凍等級(jí)F150,抗?jié)B等級(jí)W4,設(shè)通縫，垂直水流方向護(hù)底通縫寬2cm。經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明，混凝土梯形防滲渠道，雖然一次性投資較大，但滲漏損失較小，流速較快，水的利用率較高，施工簡(jiǎn)單易行，施工速率快，使用壽命較長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益較好。

4.4 膜料在渠道防滲中的應(yīng)用

膜料防滲具有施工簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、應(yīng)用范圍廣、防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)。由于其抗拉強(qiáng)度較高,抗穿透能力好，抗老化性能強(qiáng),土工布表面摩擦力大,防滑效果好,便于安砌或澆筑砼板，因此灌區(qū)采用復(fù)合土工膜防滲，即兩布一膜土工布（每平方米200g/0.3mm/200g）做防滲層,其上再用砼剛性材料做為保護(hù)層。在渠道膜料防滲施工中，要掌握膜料和渠道邊坡附著的施工技術(shù)要領(lǐng)，這樣做的目的是可以避免出現(xiàn)膜料破壞的情況。采用膜料防滲是非常簡(jiǎn)單的，直接攤鋪在渠道中，但膜與膜之間不能有褶皺，要留有足夠的搭接長(zhǎng)度，要根據(jù)復(fù)雜多變現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)做出調(diào)整，制定完善的施工方案，保證膜料防滲施工技術(shù)的有效運(yùn)用，可以取得良好效果。

5 防滲效果

由于防滲技術(shù)的應(yīng)用，渠道輸水效果得到了明顯的改善，不僅減少了水資源浪費(fèi)，而且大大提高了利用率，不僅為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供充足的水源，也產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5.1 減少渠道滲漏，提高渠系水的利用率

防滲技術(shù)在渠道中的使用,可以大大減少渠道中水量的流失。從使用效果來(lái)看,使用防滲技術(shù)的渠道,滲漏損失減少了80%以上,以此計(jì)算,年節(jié)水量可達(dá)到上7000萬(wàn)立方米,節(jié)水效果明顯,具有很大的使用潛力。在渠道中全面使用防滲技術(shù),可以在總體上減少農(nóng)業(yè)用水量,擴(kuò)大灌溉的面積,提高農(nóng)業(yè)用水的利用率。

5.2 渠底渠坡糙率降低，加快了流速，提高了總干渠水利用系數(shù)

使用防滲技術(shù)可明顯的提高渠道的輸送能力,原來(lái)渠首閘至馬頰河的天數(shù)由2.2天減少到2天，縮短了10%，總干渠利用系數(shù)由原來(lái)的0.87提高到0.94。

5.3 降低了運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

防滲改造后渠道的耐用性明顯提高,在渠道的建設(shè)和維護(hù)上的成本明顯減少,降低了農(nóng)業(yè)灌溉成本,從而獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。渠道滲漏問(wèn)題得到了很好解決，輸水安全性有了明顯提高，節(jié)約了巡查防守的人力、物力和經(jīng)費(fèi)開(kāi)支，降低了工程的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，潘莊灌區(qū)渠道防滲關(guān)鍵技術(shù)是根據(jù)潘莊灌區(qū)工程運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)渠道滲漏的原因進(jìn)行總結(jié)，在此基礎(chǔ)上制定出有效的應(yīng)對(duì)策略。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，越來(lái)越多的新材料、新工藝的出現(xiàn)，防滲工程也將大規(guī)模的得到應(yīng)用，灌區(qū)防滲條件將不斷改善，渠道輸水率將不斷提高，更好地滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求，推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。