矿渣砖在汾西灌区末级渠道节水改造中的应用

黄国安

（临汾市汾西水利管理局，山西 临汾 041600）

2008年，临汾市汾西灌区末级渠道节水改造工程在洪洞县七支片实施。由于工程量大，土石方需求量也大，而国家又限制大量开采石头，经可行性论证分析，决定采用新型材料，将矿渣砖作为节水工程的原材料运用于渠道防渗。经过施工中实际观测及运行，矿渣砖作为原材料在水利工程中发挥了重要作用。

1 基本情况

1.1 汾西灌区自然概况

汾西灌区地处汾河下游临汾盆地西侧，包括临汾市尧都区、洪洞县和襄汾县，经过发展已成为具有引水、蓄水、提水、水力发电、水库养殖、旅游等的综合大型灌区。灌区呈长条形，西高东低，为阶梯式地形，地面坡度1/50～1/100。灌区内土地较为肥沃，是临汾市最大的灌区、山西省十大灌区之一。灌区设计面积4.684万hm2，有效灌溉面积3.33万hm2，灌溉面积分布在洪洞、尧都、襄汾3县（区）。灌区水资源主要依靠汾河来水、郭庄泉和龙子祠泉泉水。据近30年统计资料，水源年均可供水量为5.59亿m3，其中泉水占总量的64%，年均引水量4亿m3。在全省各大灌区中，相对其他灌区而言，汾西灌区水源比较稳定可靠，水量较为丰沛，区位优势较为明显，经济总量较大。

1.2 项目成效

目前，汾西灌区已改造完成的5条干渠控制的灌溉面积由实施前的0.69万hm2恢复改善到0.89万hm2，年可节水1 168万m3，渠系水利用率提高到63%，灌溉水利用率提高到50%，节水指标达到规范规定要求；经济内部收益率19.38%，经济净现值1 345.82万元，大于规范要求，工程效益显著。

汾西灌区续建配套与节水改造工程的建设，明显提高了干渠水利用率，增强了工程设施调控水能力，进一步改善了农业生产条件，促进了当地农业经济持续稳定增长，取得了良好的经济效益和社会效益，为实现灌区可持续发展打下了坚实基础。

1.3 存在问题

一是末级渠系改造资金缺口较大。通过近10年的续建配套和节水改造，灌区骨干工程得到了一定程度的改善，但末级渠系改造工程进展缓慢，农业终端水价改革和末级渠系改造明显滞后，需要加大资金支持力度。

二是水资源浪费现象严重。汾西灌区可供水量在输水、配水、灌水三个环节上损失量大，由于末级渠系防渗率低，长距离土渠引水造成一定的农业用水浪费。加之工程配套水平低，田面土地平整度和畦地规格达不到设计标准，灌区接近水源的农民仍采用大水漫灌，导致水资源利用率较低。

三是传统型向节水型灌溉转变缓慢。汾西灌区的主要水源龙子祠泉及郭庄泉呈衰减趋势，而汾河来水也连年减少，随着区内工业发展及城市人口的增加，工农业用水矛盾更加突出。而汾西灌区目前真正实现节水型灌溉农田还停留在积累经验的阶段，离大面积节水灌溉相差甚远。

2 矿渣砖在汾西灌区末级渠道节水改造中的应用

矿渣砖作为原材料的优势体现在以下三方面：

第一，矿渣砖材料结构决定了特性。首先，矿渣砖的强度较高。经临汾市质检站检验，平均抗压强度18.4 MPa，平均抗折强度3.8 MPa，与普通硅酸盐水泥砂浆砌筑更易结合；其次，矿渣砖比普通黏土砖抗冻融性能强。经临汾市质检站检验，冻融25次后，平均抗压强度15.3 MPa，冻融后单块砖的干质量损失率为1.8%，在干燥状态下的吸水率为2.1%。因此，矿渣砖具有强度大、抗冻融性强的特性，玻璃质矿渣颗粒发挥了亲水性小、泌水性大的优势，增强了矿渣砖在防渗渠道的应用优势和价值。

第二，环保价值高。汾西灌区拥有发达的炼铁业，矿渣资源丰富，但处置不尽合理，大量矿渣当作废弃物丢弃在灌区的河道、农田和道路两旁，严重污染了当地环境，对居民生活、农业生产和经济发展产生不利影响。使用矿渣砖作为原材料，减少了黏土砖及石头的大量使用，可以减少矿渣污染，美化环境。而且矿渣砖生产过程简单，直接挤压成型，无污染，使用过程中不需要用水洇砖，可以节约水资源，无“三废”排放。

第三，经济价值显著。首先，矿渣砖防渗渠道造价低廉（可以节省投资），节省耕地，断面80 cm×90 cm的渠道综合造价在120元左右，比同型号砌石渠道约低5%，比混凝土渠道约低10%。其次，与砌石、混凝土及其他防渗渠道相比，矿渣砖防渗渠道施工简便、工艺简单，不需机械设备及模板、支撑架，同时，砌砖技术易于掌握和应用，在施工过程中，矿渣砖吸水率极小，剔除了洇砖工序，施工速度较快。通常渠道断面不超过70 cm×70 cm，每月渠道施工可达1 000 km，因此，使用矿渣砖既使整个工程的进度得以提高，又可满足农田灌溉需要。

3 几点建议

3.1 坚持灌区节水技术改造规划的原则

针对当地实际及水资源情况，结合当地城乡社会经济的发展需要，坚持遵循灌区节水改造总体规划的原则。

一是通过开源与节流来优化配置水资源。从灌区现实情况分析，针对灌区面临的日益严重的水资源分布不均问题，需通过水利工程建设来完善资源分布。由于灌区群众的科学用水和节约用水意识不强，普遍存在用水不科学、浪费严重的问题。因此，坚持开源与节流并重，依托工程建设和管理措施来提升灌区内部的水资源利用率，在全面利用当前库水的前提下，做好各种水资源的配置，防止灌区会发生的干旱或土壤质变的问题，控制好水资源质量，保证水资源的运用与当地自然环境相结合，实现水资源的可持续利用。

二是依托新技术来整体提高节水效益。目前在灌区内的传统地面灌水技术无法满足现阶段发展的要求，应把传统的技术进行有利改造，在继续深化传统技术新效益的同时，推广先进的灌水新技术，因此，水资源利用效率的提升可以依托技术革新或改造来获得，从而改善灌区工程引水、输水、配水、灌水条件，减少水量损失，提高灌溉水的有效利用率。

三是注重经济效益与社会效益的同步发挥。经济发展与社会进步是同步的，因此，要同时提高两个效益，促进灌区改革的整体推进。

3.2 矿渣砖技术改进和对配套设施的要求

一是确保矿渣砖在生产成型后及时养护。二是在建设防渗渠道时，在渠道过水部位最好采用“37”结构，顶部采用C20混凝土现浇，以增加渠道防渗性能及稳定性。三是要完善田间规划，多修建田间桥，以有效减轻农业机械进入田间破坏渠道；同时，每隔10 m做一拱圈以增加侧墙的抗倾倒能力，提高渠道的整体质量。

4 结语

矿渣砖作为一种新型建筑材料，具有资源丰富、强度大、抗冻融性强、与水泥易结合、价格低、环保、经济等特点，社会效益与经济效益十分显著，具有广阔的应用前景，应进一步加强在水利工程和其他领域的推广使用。

[1]王怀斌,程相利,孙小跃,等.含钛高炉渣用于烧结矿渣砖的研究[J].矿产综合利用,2009,2（15）：36-39.

[2]韩颖,倪红举.矿渣砖渠道防渗技术的应用推广[J].山西水利,2008,8（20）：84-85.

[3]倪红举,刘众喜,韩颖,等.矿渣砖防渗渠道的试验运用及观测分析[J].节水灌溉,2003,8（5）：25-26.

[4]徐明君,孙继红.低温养护粉煤灰——矿渣砖的试验研究[J].辽宁建材,2000,5（15）：33-35.