节水改造工程中渠道防渗技术的应用

乔冠锋

（喀什地区水利水电勘测设计院）

0 引言

中国部分灌溉排水设施与相应辅助设备在长时间使用过程中，受到设施自然老化因素与气候等外界因素的共同影响，存在灌溉水渗漏问题，渠坡稳定性与灌溉水的实际利用率持续降低。这不但无法充分发挥出灌溉排水设施的实际应用价值，还造成了水资源的大量浪费。针对这一问题，中国逐渐提高对灌区节水改造工程的建设力度，并将渠道防渗施工技术作为整体工程的核心关键，以实现减少水量损失、保证农业生产的改造目的。

1 灌区节水改造工程中渠道防渗技术的具体改造方案

1.1 渠道稳定性的提升改造

在当前中国多数灌溉排水工程中，渠道基垫材料普遍为具有高度陷湿性的黄土所构成，因此在长时间排水使用过程中，整体结构较为稳定，并基本度过渠道的沉陷变形周期。因此可以将原有渠道作为稳定基础，并对不同区域阶段渠道的结构稳定性、实际使用情况、具体类别、整体均匀性等信息进行采集、综合分析，在此基础上制定合理的渠道改造方案。这一改造方案与修建新渠道的改造方案相比，具有灌区节水改造工程造价成本低、施工效率快、对周边环境影响系数低（不会对周边环境中的农田进行征迁）等应用优势。

1.2 渠道结构改造方案

当前中国部分灌溉排水工程中所选用渠道结构的合理性有所不足，在秋冬季节室外低温环境下，时常出现渠道内所流通灌溉水冻结膨胀的问题，不但无法做到对渠道周边区域农田的持续灌溉，还可能造成渠道结构稳定性的降低、引发结构裂缝等问题的出现。因此，要在灌区节水改造工程中优先选择应用梯弧形渠道结构，保障渠道内灌溉水的高速、稳定流通。而在秋冬季节中的室外低温环境下，渠道内的灌溉水由于流速较高、流速分布均匀，很难出现灌溉水冻结、胀裂的问题。此外在应用U形渠时，借助于原有渠道以陷湿性黄土材料所构成的地基，实现了对渠道不均匀变形施工问题的有效规避，从而最大程度降低渠道灌溉水渗漏问题的出现、降低水渗漏损失系数。

2 灌区节水改造工程中渠道防渗的具体措施

2.1 对梯弧形渠的改造措施

从渠道结构改造角度来看，需要在原有渠道的周围边坡区域中衬砌适量的六边形预制板，在渠道弧底区域中衬砌反拱预制板，对渠道原有地基开展土体夯实作业，随后在渠道中铺设全断面防渗漏膜，并在膜上铺设水泥砂垫层、堆砌预制板护面，避免在后续渠道排水使用过程中出现严重的灌溉水渗漏问题，以及对渠道含水量进行控制、降低。具体来讲，铺设水泥砂垫层的主要目的在于为防渗漏膜提供保护、在渠道中构建体系化的防渗漏机制，而衬砌适量六边形预制板的改造目的在于对渠道整体结构适应能力的优化提升。

而在渠道底部区域改造方向中，则需要优先使用反拱形结构的预制板，从而实现在秋冬季节中的室外低温环境下，有效降低渠道结构开裂、灌溉水冻胀等问题的出现概率，以及从侧面提高对水资源的实际利用率。

在渠道改造环节中，也需要注重根据不同灌区节水改造工程的实际施工情况选择正确的渠道边坡系数、半径大小、防渗漏膜的材质与厚度、水泥砂垫层的铺设厚度、所衬砌不同预制板的材质厚度。以某工程为例，所选择防渗漏膜的厚度为0.02 cm、防渗漏膜材质为PE 膜、所铺设水泥砂垫层的厚度为2 cm、渠道底部区域中所衬砌的反拱预制板厚度为8 cm。

2.2 对预制U形渠的改造措施

在当前多数老旧灌溉排水工程中，所修建斗农渠中普遍没有采取有效的防渗漏措施，导致灌溉水在流通排水过程中出现较高程度的渗漏损失。此外在斗农渠长时间使用过程中，受外界因素的影响干扰，渠内普遍分布大量的杂草、污染物等各类杂物，这也对渠道的实际过水性能造成严重影响，进一步加大了灌溉水的渗漏损失程度。针对这一问题，需要采取有效的渠道防渗改造措施，即预制U 形渠，在原有斗农渠基础上衬砌U形槽混凝土断面结构，从而实现对渠道过水性能、防渗性能、受力性能的全面提升。相较而言，经过预制U形渠改造后的斗农渠，可以在秋冬季节中的室外低温环境下做到对外部冻胀力的有效抵抗，并在室外气温回暖、解冻后使得U形渠恢复至原有施工位置。相比而言，这一渠道改造措施具有工程量低、工序流程简略、改造效果明显等应用优势。而在预制U形渠改造施工准备阶段中，要结合实际施工情况，选择正确的渠道开口角度、槽深度、预制件长厚度以及圆弧半径大小。

3 灌区节水改造工程渠道防渗技术的具体要求与应用要点

3.1 在渠基改建环节中的具体技术要求

本质来讲，在灌区节水改造工程中，渠道防渗漏改造结构属于薄层结构，防渗结构的强度系数较低，需要基于渠道地基结构稳定、坚实的基础上开展渠道防渗漏施工作业。渠基改造的具体工序流程与技术要求为：对渠基四周区域中所分布杂草、废弃物等各类杂物进行清理，保障渠基施工范围内的场地洁净性。随后组织开展场地平整作业，借助相关施工机械设备对渠道原有地基进行夯实作业，并开展渠道的原土翻夯作业。随后开展渠基干密度与竖直深度的测量作业、并分析渠道破坏程度，确保各项实际施工质量符合设计要求。

3.2 渠道砌体质量的具体技术要求

在中国部分灌区节水改造工程中，改建渠道所分布区域在秋冬季节中的室外气候温度较低，渠道的破坏程度相对较高。如若没有对这一问题进行充分重视、并选择适当质量、规格材质的渠道砌体，那么在室外温度回暖升高、渠道解冻后会有较高可能性出现渠道砌体严重破损、大量灌溉水渗漏等问题。简而言之，则是部分渠道防渗漏改建过程中没有使用适当砌体，导致砌体的实际使用寿命大幅缩减、并无法起到预期的渠道防渗漏改建目的。因此需要结合实际施工情况，选择配置适当强度级别、抗冻与抗渗标号的混凝土砌体材料。

3.3 渠道改建中砌缝以及伸缩缝的具体技术要求

在部分灌区节水改造工程中，灌溉水内含有大量的泥沙，有一定可能在渠道长时间使用过程中出现衬砌接缝区域出现开裂施工问题，并以此为诱因，引发渠道衬砌板后到严重破坏、出现集中渗漏问题，也有可能引发渠道衬砌板出现塌陷引起滑坡事故。此外在秋冬季节，随着室外气温的不断降低，渠基中所搭建的防渗层也会出现一定程度的变形。所以，要适当提高对渠道衬砌板接缝处施工质量的标准及要求，设置适当宽度的矩形接缝，避免在渠道长时间使用过程中受到灌溉水中泥沙的影响而出现衬砌板损坏问题。此外需要在渠道中按一定的间隔距离来布置伸缩缝，并优先在渠道内使用横缝作业模式，结合实际情况配置变形能力较强的接缝材料。

3.4 复合土工模铺设作业的具体技术要求

在施工准备阶段中，需要提前对膜下的渠道里面开展平整处理作业，直至场地平整程度符合施工要求为止。随后优先使用拼接作业形式抑或是热元件形式将其进行拼装焊接，并遵循自下而上的施工顺序原则组织开展复合土工膜的铺设作业。此外，在土工膜铺设作业环节中，需要将渠道保护层填筑作业速度以及土工膜铺设作业速度二者控制在合理配合标准以内；在保护层填筑作业开展中，确保作业面上不会分布无关的施工材料与机械设备，避免各项施工问题的出现；所使用砂石材料中不能含有结构过于坚硬的物质。

3.5 混凝土浇筑作业的具体技术要求

优先选择具有较强抗酸性能的水泥材料；配置质地坚硬、细度模数在合理范围内的砂石材料；优先选择碎石作为粗骨料，并控制碎石的最大粒径值，将所搅拌混凝土材料的水灰比值控制在一定标准内；严格遵守国家相关施工条例，开展规范化混凝土浇筑作业，控制混凝土材料的垂直坍塌度；提前开展混凝土质量检测作业，对混凝土材料的抗冻性、抗渗性等性能进行检测，并确保所使用的混凝土材料质量符合设计要求。