灌區(qū)節(jié)水改造工程中農(nóng)田灌溉渠道防滲關(guān)鍵技術(shù)研究

段麗芳

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

農(nóng)田灌溉渠道所表現(xiàn)出來(lái)的灌溉效能，對(duì)農(nóng)田的生態(tài)安全起到了重要作用。在實(shí)際輸水過(guò)程中，只有一部分水通過(guò)多級(jí)渠向農(nóng)田輸送，其余的水則通過(guò)渠底、渠坡等土層的裂隙進(jìn)入溝道，造成了溝道的滲漏損失。因此，把農(nóng)田灌溉渠道體系的滲透工作當(dāng)作減少水流損耗的重要內(nèi)容，也是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

1 節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)最大限度地降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源消耗，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的水資源利用率。在過(guò)去的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，灌溉主要是通過(guò)開挖溝渠來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣既耗費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力，又容易因?yàn)橥獠織l件的變化而產(chǎn)生滲漏，不但浪費(fèi)了大量的水資源，而且還容易導(dǎo)致作物由于長(zhǎng)期浸水而枯萎、枯死，從而導(dǎo)致作物減產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益下降。而節(jié)水灌溉技術(shù)的運(yùn)用，在很大程度上解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題。節(jié)水灌溉技術(shù)是一種高效、低損失的灌溉技術(shù)。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，節(jié)水型灌溉技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用[1]。

2 灌區(qū)節(jié)水改造工程中農(nóng)田灌溉渠道防滲施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 多頭深層攪拌水泥土成墻工藝

在進(jìn)行滲流控制的過(guò)程中，必須利用各種土種進(jìn)行滲流控制。而當(dāng)遇到泥土和砂土?xí)r，則必須用多臺(tái)攪拌機(jī)來(lái)完成。采用此技術(shù)，可形成22 m 深的防滲墻，其抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.30 MPa。此技術(shù)具有操作方便、成本低、工期短等優(yōu)點(diǎn)，可顯著加快施工進(jìn)度并提高施工質(zhì)量，在目前的建設(shè)中得到了較多的運(yùn)用。多頭混合工藝對(duì)防滲工程的優(yōu)化效果顯著，其應(yīng)用前景廣闊[2]。

2.2 鋸槽法成墻工藝

多頭拌和工藝在砂質(zhì)、粉質(zhì)黏土等土壤的施工中使用較多，其優(yōu)點(diǎn)也比較突出。對(duì)于石粒徑小于100 mm 的砂石進(jìn)行施工時(shí)，就必須采用鋸槽法施工技術(shù)，這類工藝方法主要是利用鋸槽機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在品質(zhì)和效能上，此種處理方法可用于顆粒度在100 mm 以下的砂礫土。同時(shí)，墻壁的連續(xù)質(zhì)量對(duì)農(nóng)田灌溉渠道防滲起著更加重要的作用。在實(shí)際的工程執(zhí)行過(guò)程中，大部分的防滲工程都不能在連續(xù)質(zhì)量上達(dá)到理想的效果，這就給防滲工程在今后的使用埋下了墻壁開裂的隱患，最終造成了防滲效果達(dá)不到預(yù)期結(jié)果。而鋸槽方法的連續(xù)性較好，這就可以保證在施工過(guò)程中不發(fā)生滲漏，從而達(dá)到延長(zhǎng)施工周期的目的。在實(shí)踐中，鋸槽法的優(yōu)點(diǎn)還在于其形成的地基深度較大，能更好地確保防滲工程的穩(wěn)定性。越往里走，防御措施的效果就越好，可以防止更多的水從地下流出來(lái)，這是一種非常有效的防御措施。在某些特定的條件下，比如氣候影響，這些措施就能起到很好的效果。

2.3 薄型抓斗成墻工藝

由于土壤類型的多樣性，要求采用適用面更寬、實(shí)用性更強(qiáng)的施工方法，即薄型抓斗砌墻技術(shù)，其最大特點(diǎn)是可用于沙土、黏性土等各種土壤地層。在國(guó)內(nèi)，各種土壤類型都有，要根據(jù)土壤厚度、施工場(chǎng)地等特點(diǎn)來(lái)選用合適的技術(shù)。在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，這種方法可以使成壁厚度增加至40 m，大大超出了雙頭深攪拌法的22 m 深。對(duì)于防滲工程來(lái)說(shuō)，可以極大地提高防護(hù)深度，并且可以凸顯出技術(shù)自身的優(yōu)點(diǎn)，可以有效地降低防滲施工的難度，并且可以減少工時(shí)[3]。

2.4 鋼筋混凝土防滲技術(shù)

在采用鋼筋混凝土防滲技術(shù)時(shí)，要按照規(guī)范的配比完成土料、水及水泥等材料的搭配，完成攪拌工作后，將其鋪設(shè)在對(duì)應(yīng)的農(nóng)田灌溉渠道渠床上，經(jīng)碾壓后，構(gòu)成對(duì)應(yīng)的防滲層，從而減少在運(yùn)輸過(guò)程中的漏水量。

第一，初步處理。要確保鋼筋混凝土防漏技術(shù)可以成功實(shí)施，必須要選取適當(dāng)?shù)耐亮?，?duì)其進(jìn)行破碎，并結(jié)合整體工程項(xiàng)目的實(shí)際狀況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)攪拌和攤鋪。第二，干的和濕的混合。為提升該方法的標(biāo)準(zhǔn)化水平和科學(xué)性，先對(duì)其進(jìn)行干拌，再實(shí)施濕拌，在混凝土鋪筑施工進(jìn)行前，也要進(jìn)行渠基潤(rùn)濕作業(yè)，時(shí)間在0.5 h 左右，以達(dá)到可控化管理的目的。在渠坡和渠底的位置，要集中鋪筑混凝土，在抹平工作結(jié)束后，在其表面上噴灑水泥，使其具有2 mm 左右的厚度[4]。第三，設(shè)計(jì)保護(hù)層。在進(jìn)行防滲墻施工時(shí)，要考慮到施工中的具體要求，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃苄危谑┕み^(guò)程中必須保證其完整性。在采用水泥砂漿保護(hù)的情況下，通過(guò)增加水漿液，并配合板材壓光作業(yè)等，來(lái)保持整體保護(hù)水平，養(yǎng)護(hù)14 天。第四，為縮小留下余地。通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土防滲技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)的綜合分析，聯(lián)系實(shí)際使用的控制標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，重點(diǎn)關(guān)注縮縫的預(yù)留，一般預(yù)留的寬度為2 cm，通過(guò)選用適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)進(jìn)行控制，提高了整體的管理效率[5]。

2.5 砌石防滲技術(shù)

以石料干砌為主體的砌石防漏技術(shù)，可以有效地增強(qiáng)灌區(qū)建設(shè)的穩(wěn)定性與科學(xué)性，維持其正常的工作狀態(tài)，可以有效地提升其綜合檢驗(yàn)與分析的能力。一般要加強(qiáng)對(duì)勾縫的施工控制，確保在渠底的表層布置有石頭防滲層，在增強(qiáng)排水性能的前提下，減少在渠底輸送水的滲漏。根據(jù)砌石防漏技術(shù)的運(yùn)用原理，一般是在石料較為充裕的施工區(qū)域進(jìn)行防漏，因?yàn)橛谐渥愕脑?，因此能夠大大減少運(yùn)輸費(fèi)用，而且與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工管理需求相一致[6]。

第一，要根據(jù)工程的具體條件及使用要求，對(duì)石塊進(jìn)行沖刷清洗，并在此基礎(chǔ)上對(duì)石塊進(jìn)行分層處理。第一層選擇的是一塊大石頭，每一層的真實(shí)厚度都要達(dá)到25 cm~30 cm，而且要保持一定的高度，這樣才能起到更好的作用。在磚瓦鋪設(shè)完畢后，應(yīng)將砂漿注入，并選取適當(dāng)粒度的砂礫作回填。第二，在砌筑片石和塊石料的施工過(guò)程中，應(yīng)適時(shí)地劃分出橫向與縱向兩條縫隙，保證整體作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)其進(jìn)行充足的噴灑，保證空氣中的水分充足。第三，第二次澆筑用水泥漿。第四，應(yīng)使用干燥的磚石，并采取防水的方法，以確保整地工作順利進(jìn)行。在渠底鋪設(shè)灰泥墊層，先將石塊放好，然后填上碎石。采用砂礫進(jìn)行內(nèi)襯處理，砂礫的厚度應(yīng)保持在20 cm~40 cm。第五，在地基施工完畢之后，要做好防水工作，按照相關(guān)要求確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量[7]。

3 農(nóng)田灌溉渠道防滲施工質(zhì)量控制

3.1 科學(xué)設(shè)置防滲墻

在水利工程建設(shè)中，防滲墻起著舉足輕重的作用。薄型抓具是用于黏土、砂石等抗?jié)B透材料的專用抓具。在開挖溝道時(shí)，可以根據(jù)具體需要，用泥漿加固防滲墻。而長(zhǎng)式深拌法一般用于直徑小于2.5 cm的黏土、粉土等混合物。在基坑中噴灑混凝土，并在同一時(shí)間進(jìn)行攪拌，使基坑與混凝土相互結(jié)合，最終成為一種復(fù)合型基質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)在行業(yè)中是比較領(lǐng)先的，它的使用更便宜、更有效，可極大地促進(jìn)國(guó)內(nèi)水利工程防滲技術(shù)的發(fā)展。采用鏈斗式施工方法，一般采用挖槽的方法，將排樁移至防滲墻底部，以完成施工過(guò)程。在開槽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，操作者必須使機(jī)器始終處于運(yùn)動(dòng)中。在墻體成形過(guò)程中，要同步進(jìn)行混凝土澆筑，以確保墻體的密實(shí)度指標(biāo)均勻，從而達(dá)到預(yù)期的防水效果[8]。

3.2 合理選擇施工技術(shù)

選取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)種類，可以直接推動(dòng)工程的執(zhí)行，促進(jìn)工程的功能發(fā)揮。目前，滲透控制技術(shù)可分為兩大類：注漿控制和混凝土控制。采用注漿防滲技術(shù)，不僅造價(jià)低廉，而且施工快捷。目前，在國(guó)內(nèi)大部分工程建設(shè)中都采用了這種方法來(lái)進(jìn)行防滲處理。在進(jìn)行注漿防滲的施工過(guò)程中，必須遵循以下幾個(gè)原則：1）盡可能采用施工區(qū)域注漿土料，這樣不僅可以大大節(jié)約工程的經(jīng)費(fèi)，而且還可以起到保護(hù)環(huán)境的作用，最大限度地減少對(duì)自然資源的破壞。2）通過(guò)對(duì)壩體空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行深度解析，根據(jù)工程需要開挖注漿孔，科學(xué)設(shè)置主次排孔間距，減小壩體內(nèi)應(yīng)力，提高工程整體穩(wěn)定性?；炷翝B透又被稱為攔河墻滲透。這種技術(shù)方法可以通過(guò)澆筑混凝土來(lái)形成攔水墻，當(dāng)采用這種技術(shù)時(shí)，需要對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性做出科學(xué)的評(píng)估，這樣才能提高混凝土用量的精度，確保達(dá)到期望的防滲效果[9]。

4 工程案例分析

本文介紹了一個(gè)灌區(qū)主干水渠的現(xiàn)代化節(jié)水改造工程，該工程的實(shí)施目的是提高灌區(qū)的水分利用率，降低漏失率，從而提升農(nóng)田灌溉的保證率。在實(shí)際工作中，主要的工作內(nèi)容有：完成36 條農(nóng)田灌溉渠道的防滲襯砌，全長(zhǎng)41.48 km，渠系建筑物450 個(gè)，對(duì)灌區(qū)的管理體制和運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行改革，為地方的社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了水利支持。

4.1 工作內(nèi)容

工程包括36 條渠道，全長(zhǎng)41.48 km，4 條支渠931 km，32 條分支渠32.17 km，125 座節(jié)制分水閘，254 座分水閘，71 座農(nóng)橋。支渠的尺寸是小（1）型，工程等級(jí)是V 等，分支渠的尺寸是?。?）型，工程等級(jí)是V 等，它的合理壽命是20 年，建筑物等級(jí)是5級(jí)，它的合理壽命是30 年。本工程的主要內(nèi)容是水渠和水渠系統(tǒng)的建設(shè)。通過(guò)對(duì)該工程的實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，確定了采用砌筑抗?jié)B技術(shù)。

4.2 基本流程

1）防滲渠段選擇。為確保配套工程運(yùn)行及節(jié)水改造的一致性，需從灌溉系統(tǒng)的總體經(jīng)濟(jì)效益及安全性角度出發(fā)，篩選對(duì)灌溉系統(tǒng)總體效益有重要影響的主支渠道，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、規(guī)范的操作，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的總體效益達(dá)到期望。即要加強(qiáng)對(duì)主干河道及建筑物的監(jiān)測(cè)與管理，保持較好的調(diào)控方式與處置機(jī)制。

2）選擇溝道不透水的內(nèi)襯形式。綜合分析了該地區(qū)的具體地理情況及不同地區(qū)的不同情況，評(píng)價(jià)了對(duì)該地區(qū)的溝渠襯砌結(jié)構(gòu)有很大威脅的各種影響因子，通過(guò)多元分析，選取了一種更加合理的技術(shù)方法，減少了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。比如，在大多數(shù)的干渠兩邊都是重力型擋墻，這時(shí)采用混凝土抗?jié)B的方法是較為可行的，對(duì)應(yīng)的抗?jié)B高度要滿足設(shè)計(jì)水位和超大水位的雙重需求。

3）溝槽的流速。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的研究，使防滲的效果與項(xiàng)目的特定需求相符，并且以現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)為依據(jù)，對(duì)通道的防滲進(jìn)行了襯砌，其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)流水參數(shù)也要與其對(duì)應(yīng)的河道的設(shè)計(jì)流水標(biāo)準(zhǔn)保持一致，以避免由于水流參數(shù)不匹配而造成不良的后果[10]。

4）評(píng)價(jià)溝道的抗?jié)B性與節(jié)水性。通過(guò)對(duì)抗?jié)B處理前后損失水量的計(jì)算對(duì)比，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行全面分析，選擇適用的抗?jié)B處理技術(shù)，提升統(tǒng)籌防滲水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，在灌溉工程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)地選用相應(yīng)的技術(shù)，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，制訂更加科學(xué)、可控的技術(shù)操作方案。通過(guò)對(duì)技術(shù)原則的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，結(jié)合實(shí)際的技術(shù)作業(yè)，對(duì)工程要求進(jìn)行全面分析，提高整個(gè)溝道的滲控水平，為實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的可持續(xù)、良性發(fā)展提供良好的理論和實(shí)踐依據(jù)。