劉阿妮

( 咸陽市羊毛灣水庫管理局，陜西 咸陽713300)

從大量統(tǒng)計文獻(xiàn)資料可知，我國目前已建成投入使用的輸水渠系工程中防滲工程約有60 萬km，還不到全國所有渠系總長的20%，加上受到當(dāng)時建設(shè)技術(shù)水平和長時間運營等因素的影響，渠系渠道水資源綜合利用效率非常低，每年渠系渠道大約會發(fā)生1 700 億m3的水資源在輸水過程中被損失，大約占整個渠首總引水量的50%，一些地質(zhì)條件較差的渠道，其渠系渠道水資源浪費率高達(dá)75%以上。渠道作為一類典型的農(nóng)田水利工程，其防滲節(jié)能工程已成為農(nóng)村水利工程節(jié)水的重點。渠道結(jié)合工程實際情況，采取合適有效的防滲節(jié)水措施后，既可以提高渠系渠道中水資源的綜合利用效率，緩解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展用水供需矛盾程度; 同時又可降低渠道周圍的地下水位，可以改良渠道周圍鹽堿地和沼澤地，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)發(fā)展和保護(hù)渠道周圍生態(tài)環(huán)境。土工膜是土工合成材料中防滲性能和使用最為廣泛的一種防滲材料，其是一種相對不透水的聚合物防滲薄片，在渠道防滲節(jié)能節(jié)水工程中所取得的經(jīng)濟效益十分可觀，具有現(xiàn)實的研究意義。

1 渠道防滲加固現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

為了促進(jìn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的順利開展，結(jié)合先進(jìn)的防滲加固技術(shù)措施和手段對渠道進(jìn)行整體防滲加固處理，有效提高灌區(qū)渠道輸配水安全和渠道水資源綜合利用效率，已成為我國灌區(qū)渠道技術(shù)升級改造的重點和必要內(nèi)容。渠道的防滲加固材料按材質(zhì)劃分主要包括剛性、柔性、以及剛?cè)釓?fù)合等幾大類，其中剛性材料主要以現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土板等防滲加固材料; 柔性材料主要包括塑料薄膜、土工膜等防滲加固材料。黏性土、水泥土防滲加固材料，其雖然可以取得較好的防滲性能，但其抗凍性能非常差; 現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土板其也容易發(fā)生凍脹開裂現(xiàn)象，引起渠道發(fā)生滲漏。土工膜防滲材料不僅可以取得很好的防滲效果，同時其具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、工程整體造價經(jīng)濟性高等優(yōu)點，只要在設(shè)計方案正確、施工技術(shù)先進(jìn)、施工質(zhì)量可靠，其所取得的防滲加固經(jīng)濟效益十分可觀，在灌區(qū)渠道防滲加固工程中具有非常大的推廣使用意義。

2 某灌區(qū)渠道工程基本運營概況

某灌區(qū)渠道屬于水庫引水重力自流的渠道，整個灌區(qū)設(shè)計的控管面積為3.89 萬hm2，該灌區(qū)是在20 世紀(jì)70年代修建的灌區(qū)，其在40 多年的運營后，由于缺乏有效的維護(hù)檢修和加固維修資金，渠道長期處于帶病運行，其水資源的綜合利用系數(shù)只有0.3，實際灌溉面積只有1.25 萬hm2每年造成的水資源滲漏損失量非常巨大。加上日常檢修維護(hù)措施的不到位，缺乏有效的經(jīng)營管理模式，不僅造成渠道中大約有40%左右的水工建筑物遭受破壞，同時缺乏有效的監(jiān)管制度，機電設(shè)備丟失率高達(dá)80%，而且整個灌區(qū)嚴(yán)重缺乏相應(yīng)的水資源觀測和控制自動化設(shè)施。灌區(qū)渠道每年發(fā)生大量的水資源浪費，使渠道周圍的地下水位發(fā)生上升，破壞了農(nóng)作物的生長環(huán)境，灌區(qū)運營效益十分低，因此，在結(jié)合灌區(qū)渠道的實際情況的基礎(chǔ)上，采用有效的防滲節(jié)能修復(fù)方案，對提高灌區(qū)水資源利用系數(shù)，實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能目的已成為整個灌區(qū)可持續(xù)運營發(fā)展研究的重要內(nèi)容。

3 灌區(qū)渠道復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)設(shè)計方案

灌區(qū)渠道加固設(shè)計方案一般包括2個方面:

3.1 防滲加固修復(fù)方案比選

從大量灌區(qū)渠道防滲加固修復(fù)成功案例來看，渠道防滲加固通常包括拆除重建、在原渠道襯砌板上采取現(xiàn)澆混凝土套襯防滲加固、以及直接在渠道原襯砌板上明鋪防滲效果非常好的土工膜等多種防滲加固方案。在結(jié)合該灌區(qū)渠道破壞情況、地質(zhì)條件、氣象條件等因素，并從方案的經(jīng)濟性比較結(jié)果來看，采取拆除重建方案其經(jīng)濟性明顯要比另外兩種方案高，因此決定不選取高代價的拆除重建方案。加上該灌區(qū)渠道發(fā)生滲漏問題的主要原因由外部寒冷凍脹等氣象條件引起，因此，決定選用防滲、抗凍脹性能較為優(yōu)越的土工膜作為該渠道防滲節(jié)能加固修復(fù)的主要防滲材料，即選用復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)方案。

3.2 防滲加固修復(fù)方案

復(fù)合土工膜防滲加固修復(fù)方案中主要由基面、HDPE復(fù)合土工膜( 防滲層) 、復(fù)合土工布( 過渡保護(hù)層) 、渠道原混凝土襯砌板( 支持層)4 層從上到下排列，基于復(fù)合土工膜的渠道防滲加固修復(fù)設(shè)計方案如圖1 所示。

圖1 渠道土工膜防滲加固修復(fù)橫剖面

3.1.1 鋪膜基面設(shè)計

在方案設(shè)計中，為了防止基面中存在的堅硬石頭刺破復(fù)合土工膜，降低土工膜綜合使用壽命。在施工時，應(yīng)在石頭露出部位采用錘子或鑿子等施工工具將石頭基面敲打至土質(zhì)基面10 ～20 cm，并在其上部覆蓋一層顆粒較細(xì)的粉質(zhì)黏土，同時進(jìn)行招牌夯實等工序，確保整個基面處于同一水平面上，提高土工膜的綜合使用壽命和經(jīng)濟效益。

3.1.2 防水層復(fù)合土工膜設(shè)計

結(jié)合該灌區(qū)渠道的實際情況，設(shè)計選用防滲性能水平非常良好的HDPE 土工膜作為整個防滲加固方案中的核心防滲材料。

3.1.3 過渡保護(hù)層復(fù)合土工布設(shè)計

為了防止渠道原混凝土襯砌板上得尖銳突出物刺破復(fù)合土工膜，為了確保整個土工膜具有較高的性能水平，從安全角度出發(fā)選用復(fù)合土工布作為整個防滲加固方案中的過渡保護(hù)層才來哦，避免復(fù)合土工膜在施工時發(fā)生刺破、拉裂等不利現(xiàn)象。

3.1.4 渠道護(hù)面設(shè)計

由于該灌區(qū)渠道在長時間運行過程中，蓄積了大量的砂石等雜質(zhì)，雖然采取了一定的沉淀排污措施，但仍然不可避免渠道底部發(fā)生泥沙堆積等情況，為了便于在進(jìn)行渠道底部清淤施工時，不致于破壞防滲土工膜，所以必須采取相應(yīng)的護(hù)面措施。本工程采用30 cm×30 cm×10 cm的混凝土預(yù)制板作為護(hù)面主要支持保護(hù)材料。

4 結(jié)束語

該灌區(qū)渠道在采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲節(jié)水加固處理后，通過開閘輸水試運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)情況表明，渠道糙率系數(shù)由技術(shù)升級改造前的0.019 降低到0.008，同時渠道中水流速也由改造前的0.85 m/s上升到1.71 m/s，整個渠道的水資源過流能力得到了明顯增加，渠道中水資源損失量也降低到改造前的10%，也就是說整個渠道防滲節(jié)水節(jié)能加固改造方案所取得的防滲效果十分明顯，渠道水資源利用效率得到有效提高，大大提高了灌區(qū)渠道運營發(fā)展經(jīng)濟效益水平。

［1］馬旭，等. 渠道防滲工程技術(shù)現(xiàn)狀及塑膜鋪襯機械化筑渠技術(shù)［J］. 吉林大學(xué)學(xué)報，2004，34(2) :320－323.

［2］水利部建設(shè)與管理司. 水利工程土工合成材料技術(shù)和應(yīng)用［M］. 北京:科學(xué)普及出版社，2000.

［3］喻小平. 復(fù)合土工膜在贛東大堤豐城A 標(biāo)段堤身防滲中的應(yīng)用［J］. 江西水利科技，2004，30(2) :85－88.