李藝

由于受當(dāng)時(shí)建設(shè)技術(shù)水平和綜合投資資金等因素的制約,我國(guó)灌區(qū)渠道輸水效率普遍較低,水資源浪費(fèi)十分嚴(yán)重。在輸水過程中只有很小部分水資源通過各級(jí)渠道輸送到田間地里供農(nóng)作物灌溉所用,絕大部分水資源通過渠底、渠坡上的孔隙直接滲漏到沿渠的土壤中,不僅造成大量的水資源浪費(fèi),同時(shí)還會(huì)破壞農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境,造成漬澇等不利現(xiàn)象發(fā)生,降低農(nóng)作物產(chǎn)量。從灌區(qū)渠道大量運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)表明,沒有采取防滲襯砌的土渠,其輸水過程中水資源滲漏損失量大約占整個(gè)渠系總引水量的30%～50%,有的甚至高達(dá)60%以上,也就是說,不采取襯砌防滲的土渠道,其灌溉用水大約有50%以上的水資源在輸水過程中通過滲漏浪費(fèi)掉。為了降低灌區(qū)渠道渠床土壤透水性,通過建立不易透水的防滲防護(hù)層,有效提高渠道渠系水利用效率,就是灌區(qū)渠道節(jié)水工程研究的重要內(nèi)容。渠道防滲是我國(guó)灌區(qū)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)重要的保障措施之一,非常適用于我國(guó)灌區(qū)土渠的節(jié)水加固修復(fù)技術(shù)升級(jí)改造。選擇合適的節(jié)水防滲措施對(duì)渠道進(jìn)行節(jié)水防滲加固修復(fù)改造,可以取得非常良好的防滲效果,其節(jié)水效果可以達(dá)到50%～80%。因此,對(duì)灌區(qū)渠道節(jié)水加固修復(fù)改造工程中常用的節(jié)能節(jié)水技術(shù)措施進(jìn)行認(rèn)真分析研究,就顯得非常有工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[1]。

1 灌區(qū)渠道節(jié)能節(jié)水防滲加固修復(fù)改造總體規(guī)劃

根據(jù)灌區(qū)渠道實(shí)際情況,采取合適的防滲節(jié)能節(jié)水加固修復(fù)技術(shù)措施,可以取得良好的防滲節(jié)水效果和投資經(jīng)濟(jì)效益。從大量研究和實(shí)際應(yīng)用表明,設(shè)施配套規(guī)劃比較好的灌區(qū)渠道,其干支斗農(nóng)各級(jí)渠道間的長(zhǎng)度規(guī)劃方面,大致成一種寶塔形結(jié)構(gòu),也就是說渠道中各級(jí)渠道與相鄰上級(jí)渠道間的長(zhǎng)度比基本應(yīng)滿足1∶2∶3∶4～1∶3∶5∶7范圍內(nèi),其防滲節(jié)水總體規(guī)劃效益較為優(yōu)越。當(dāng)灌區(qū)渠系防滲總體規(guī)劃長(zhǎng)度在上述高效范圍內(nèi)時(shí),按照全國(guó)大中型灌區(qū)續(xù)建與節(jié)水改造規(guī)劃技術(shù)要求,干、支、斗、農(nóng)渠道的輸水損失各自所占百分比應(yīng)大致滿足:35%～50%:25%～35%:15%～25%、5%～15%這個(gè)高效范圍,也就是說干支渠的輸水損失所占比例最大,其次為支渠、斗渠、和農(nóng)渠。因此,在灌區(qū)渠道防滲節(jié)水加固技術(shù)改造總體規(guī)劃過程中,要優(yōu)先考慮干渠和支渠的防滲節(jié)能節(jié)水加固修復(fù),同時(shí)下級(jí)渠道要做好相應(yīng)配套工程,加強(qiáng)日常維護(hù)管理減少管理損失。對(duì)于下級(jí)渠道滲漏損失量較大的情況下,也要在干支渠采取防滲節(jié)水加固修復(fù)后,采取完善的防滲措施。

2 渠道防滲節(jié)能節(jié)水加固修復(fù)改造技術(shù)措施

工程中常用的灌區(qū)渠道防滲節(jié)水節(jié)能加固修復(fù)技術(shù)措施,主要包括:土料防滲、水泥土防滲、砌石防滲、膜料防滲、以及混凝土防滲等多種形式。

2.1 土料防滲

土料防滲是早期渠道防滲節(jié)水的主要措施,其是按渠道防滲不同功能需求,將黏土與砂、灰土等按照不同配合比進(jìn)行混合而形成的渠道防滲節(jié)水材料。土料防滲襯砌層厚度通常在20～40cm左右,對(duì)于中液限黏質(zhì)土渠坡其防滲襯砌厚度可比渠底稍厚,但其總體厚度應(yīng)比高液限黏質(zhì)土稍大。土料防滲雖然具有原材料易于獲取、投資成本較低、減少防滲量(通?？梢赃_(dá)到60%～90%節(jié)水效果)等優(yōu)點(diǎn),但由于該種防滲渠道其允許流速較低,加上土料防滲層其自身抗凍脹性能較差,容易失去防滲性能,容易受凍融等不利氣象循環(huán)影響。因此,土料防滲比較適用于我國(guó)氣候較溫暖氣溫變化較小的南方無凍害地區(qū)[2]。

2.2 砌石防滲

灌區(qū)渠道砌石防滲措施,主要包括干砌石襯砌和漿砌石襯砌兩大類,其中干砌石襯砌是指利用無漿大塊石作為砌體。砌石防滲施工時(shí),對(duì)于原材料選擇較為嚴(yán)重,應(yīng)選擇厚薄相近的卵石,并按照先渠底再渠坡的施工敷設(shè)順序,且要注意錯(cuò)開茬口,將整個(gè)砌體擠緊砌實(shí),以提高防滲效果。渠道砌石防滲襯砌層的厚度通常應(yīng)控制在20～30cm左右,并采用水泥、石灰、燒黏土等混合砂漿作為砌石間的膠結(jié)材料。砌石防滲較土料防滲具有較強(qiáng)穩(wěn)定性、抗凍脹性等,且防滲效果較好。但由于砌石防滲不易采用機(jī)械化施工,故施工效率較低、施工質(zhì)量控制難度較大。同時(shí),在勞動(dòng)力價(jià)格增加的市場(chǎng)環(huán)境下,砌石原材料的開采造價(jià)往往要比性能更加優(yōu)越的混凝土高。因此,砌石防滲措施只有在石料原材料較為豐富的地區(qū),并通過嚴(yán)格的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案論證后方可采用。

2.3 膜料防滲

膜料防滲是采用不透水的土工織物等復(fù)合防滲材料,采用埋鋪方式進(jìn)行渠道節(jié)能節(jié)水防滲加固。防滲膜料主要包括土工膜和復(fù)合土工膜等防滲材料。在防滲材料選擇時(shí),應(yīng)充分考慮施工地區(qū)是否處于寒冷或嚴(yán)寒地區(qū)、灌區(qū)渠道規(guī)模、流速、地基等技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)不同渠道,其防滲層鋪膜厚度從0.2 ～0.6mm不等。膜料防滲不僅具有變形能力強(qiáng)、施工便捷、工期短等特點(diǎn),同時(shí)還具有強(qiáng)耐腐蝕性、投資造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn),因此,在工程中得到廣泛推廣使用。但由于膜料在運(yùn)行過程中,不可避免會(huì)發(fā)生老化失效等問題,也就是說膜料耐久性一直是制約其在渠道防滲工程中發(fā)展的重要因素。

2.4 混凝土、瀝青混凝土防滲

對(duì)于灌區(qū)渠道節(jié)能節(jié)水防滲加固修復(fù)工程中,對(duì)于在大中型渠道防滲工程其凝土的配合比應(yīng)嚴(yán)格按照DL/T5150-2001《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行詳細(xì)的試驗(yàn)確定,并嚴(yán)格控制防滲混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B抗凍、抗變形、以及混凝土水膠比等技術(shù)指標(biāo),以確保渠道防滲混凝土具有較高性能水平。對(duì)于小型渠道防滲混凝土的配合比,除了可以按照DL/T5150規(guī)范進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)外,也可以參照當(dāng)?shù)仡愃乒こ痰脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。混凝土、瀝青混凝土防滲方式,對(duì)于大小渠道、不同工程地質(zhì)環(huán)境條件均使用。

3 渠道防滲節(jié)能節(jié)水加固修復(fù)效益分析

3.1 節(jié)省了水資源

灌區(qū)渠道采取防滲節(jié)能節(jié)水加固修復(fù)后,其渠道節(jié)水效果十分顯著,尤其是采用混凝土現(xiàn)澆和復(fù)合式防滲方式,渠道節(jié)水效果和加固修復(fù)性能更為明顯。據(jù)大量研究表明,渠道采取防滲節(jié)水加固修復(fù)改造后,其斗、農(nóng)兩級(jí)渠道的灌區(qū)渠系水利用系數(shù)可以從常規(guī)土渠的0.45～0.65提高到0.90以上。

3.2 可節(jié)省渠道運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)用

防滲渠道減少了輸水過程中水資源的滲漏浪費(fèi),可以有效降低農(nóng)田灌溉定額,提高渠道水利用效率,從而提高了灌區(qū)農(nóng)田的灌溉保證率和灌溉質(zhì)量。渠道經(jīng)防滲節(jié)水加固修復(fù)改造后,沿渠雜草生長(zhǎng)速度減慢、流速加快降低渠道淤積程度,節(jié)省了灌區(qū)渠道日常維護(hù)維修管理費(fèi)用。另外,沿渠范圍內(nèi)雜草得到有效控制,減少草籽向渠道兩側(cè)農(nóng)田中的傳播量,以及減少了渠道周圍漬澇災(zāi)害,為農(nóng)作物營(yíng)造了良好生長(zhǎng)環(huán)境,促進(jìn)了農(nóng)作物增產(chǎn)。

4 結(jié)語

結(jié)合灌區(qū)渠道實(shí)際情況,采取合適的防滲節(jié)能節(jié)水加固修復(fù)技術(shù)措施,不僅可以有效改造灌區(qū)灌溉條件和渠系水利用效率,同時(shí)還可以有效提高服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌區(qū)渠道綜合效能,推動(dòng)灌區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)高效經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 張展羽,吳玉柏.渠系改造[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2004:1～23.

[2] SL207-98.節(jié)水灌溉技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004.