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渠道防渗工程
李永发
（宁夏红寺堡扬水管理处 宁夏 中卫751700）
【摘 要】渠道防渗是我国目前使用最广泛的节水工程措施,它可以极大地减少农业灌溉用水的浪费,节水潜力巨大.用渠道防渗技术后,可以减少渗漏损失的70% - 90%,极大地提高灌溉渠系水利用系数,缓解农业用水供需矛盾,节约的水可扩大灌溉面积,进一步促进农业生产的发展,可以减少渠道占地3%—5%,防止渠道冲刷、淤积及坍塌,节约运行管理费用,有利于灌区的管理.可以降低地下水位,防止土壤盐碱化及沼泽化,有利于生态环境和农业现代化建设.渠道防渗是节约用水、实现节水型农业的重要内容,如按我国渠系水利用系数提高0.1计算,则每年可节约用水量344.5亿m3.由此可见,渠道防渗的节水效益十分显著.
【关键词】渠道防渗；设计
The study defend Shen engineering a design to the outlet
Li Yong - fa
[ Abstract] Outlet´s defending Shen is an our country currently usage most extensive of stanza water engineering measure, it can big-gest decrease agriculture irrgation water of waste, stanza water potential be huge. After defending a Shen technique with the outlet, can de-crease seep into loss of 70% -90% , biggest exaltation irrigation the dike fasten water conservancy to use coefficient and alleviate an agri-culture to use water supply and demand antinomy, economy of water can extension irrigation area, further promote agriculture produce of development, can decrease the outlet cover 3% ~ 5% , keep outlet from flush, silting up and collapse to fall , economy circulate administra-tive expense, be advantageous to infusing area of management. Can lower underground water level, keep soil salt from alkali to tum and themarsh tum and be advantageous to ecosystem environment and agriculture modernization construction. The outlet defend Shen is economyuse water, realization stanza water type agriculture of importance contents, such as press our country the dike fasten water conservancy touse coefficient exaltation 0.1 calculation, every year can economy use water quantity 34,450,000,000 ms 3. Be showed from this, the out-let defend stanza water performance of Shen to show Zhao very.
[ Key words] The outlet defend Shen; Design
一、渠道防渗设计应考虑的因素
1.气候条件
气候条件是渠道防渗工程设计和施工应要考虑的基本因素.它对防渗材料的耐久性和施工方法具有决定性作用,也是工程防冻胀设计的决定性因素.
2.地形条件
在渠道防渗措施中,压力管道受地形影响最小,但造价高；低压管道、输水槽以及混凝土等防渗渠道,较能适应地形的变化；而土料及埋铺式膜料（土保护层）防渗渠道,因允许流速小（为混凝土的1/6左右）,只能用于较平坦地区.因此,选择防渗方案时,应考虑地形条件.
3、基土性质基土的渗透性是决定有无防渗必要和采用哪种防渗措施的关键,土的冻胀敏感性和抗压强度等都是工程设计应考虑的主要性能.对黄土类、壤土类等基础好、渠床稳定的地区、一般采用混凝土、砌石等防渗措施.但在含膨胀性粘土或石膏以及孔状灰岩的渠基上,一般不宜采用刚性材料,应采用厚压实土料,或埋铺式膜料类的柔性防渗措施.对于湿陷性黄土渠基,防渗前做完浸水处理后,最好采用埋铺式膜料防渗.也可以改变渠线,使渠道绕过不良土质地带.无法改线时,可用砂、砾石或其他土料换基,以代替不良土壤.但此法造价高,除有抗冻害要求和附近有合适的代换材料外,一般不宜采用.在选择防渗方案时,应尽量考虑土渠开挖土方的应用问题.如有适宜的土料,可采用压实土料防渗；如开挖的土料不能压实,但可以用作膜料防渗的保护层时,则应采用埋铺式膜料防渗.
4.地下水位
地下水位高于渠底时,防渗层存在承受扬压力的问题.必须在防渗层下设排水设施.在寒冷地区,地下水位的高低,是防渗工程进行防冻胀设计时需要考虑的.
5.土地利用及灌溉系统的形式
为减少占地,在城郊及人口密集地区,应采用暗渠（管）、输水槽或边坡较陡的如U、矩形断面等刚性材料防渗渠道.为了改善旧有灌溉系统和用水方式,如合并地块,改连续输水为轮流输水,改变种植作物等,都应考虑采用刚性材料防渗,使配水渠系占地最小.同时也使轮流输水的渠系能更好地满足配水要求.
6.管理养护
如渠道需要频繁地放水和停水,渠道水位有较大的升降变化时,最好采用刚性材料防渗,土料防渗,不能控制杂草及淤积,同时在劳力昂贵的地方,并不比刚性材料防渗便宜明铺式膜料,薄粘土层或薄压实土料防渗,易受牲畜践踏等外力破坏,故在使用上受到限制.在己成土渠上建防渗工程,因施工时间短,渠基不能很快干燥,很难采用现浇的刚性材料护面,故最好能采用机械或人工预制安装混凝土板的措施,以加快进度.
二、渠道防渗工程设计注意事项
1.搜集材料
(1)水文气象、地质和地形资料.1）取得水源的有关水文、泥沙、水质、冰情以及工程地点的降水、蒸发、气温、负气温指数、冻融期、冻土深度、风向、风速等水文气象资料.可采用条件相似的邻近水文、气象（台）的多年资料平均值,其资料系列不宜少于20年.2）渠道沿线应按有关规程、规范要求进行必要的地质勘测,取得岩土分类、断层、裂隙、滑坡和隐患等工程地质资料,以及土的颗粒组成、含水量、干密度、孔隙率、流塑限、有机质、可溶盐、冻胀性、湿陷系数、渗透系数和抗剪强度等物理、力学、化学性质资料.3）地下水堤深小于5m的渠道,应取得地下水类型、埋深、动态、流向、补给和排泄条件、水质与污染源等水文地质资料.4）应取得灌区地形图、渠形平面布置科和渠道纵横断面图,必要时还应有带状地形图.(2)建筑材料和施工条件资料.1）应搜集渠道附近的水泥、石灰、砂、石、膜料、沥青等建筑材料的产源、产（储）量、质量、开采与运输条件、单价等资料.2）应取得施工机械设备、技术人员、劳力供给、施工用水、电源、交通、通讯和工期要求等施工条件资料.其他资料.1）扩建、改建工程,应对渠道渗漏情况和工程病害
进行调查,取得原渠道的水力要素、渗漏量以及渠床土质和水分状况等资料.2）搜集当地己建成渠道防渗工程的设计与施工资料、管理运用经验、试验研究成果和竣工验收等资料.
2.断面形式选择
明渠可选用矩形、梯形（包括弧形底梯形、弧形坡脚梯形）、u形和复合形；无压暗渠可选用城门洞形、箱形、正反拱形和圆形.其中梯形断面施工简便、边坡稳定,在地形,地质无特殊问题的地区,可普遍采用.弧形底梯形、弧形坡脚梯形、弧形、U形渠道等；由于适应冻胀变形的能力强,能在一定程度上减轻冻胀变形的不均匀性,在北方地区得到了推广应用.根据观测,弧形底部因不均匀冻胀变形造成的折角变形,平均为0.18.,梯形平底折角变形平均为4.5.；弧形断面可大减轻冻胀开裂及消融时的滑塌破坏.U形渠目前在全国10多个省、市的中、小流量的渠道上得到普遍的使用,其主要优点是：①水力条件好,近似最佳水力断面,可减少衬砌工程量,输沙能力强,有利于高含沙引水.②在冻胀性和湿陷性地基上有一定的适应地基不均匀变形的能力.③渠口窄,节省土地减少挖填方量.④整体性强,防效果优于梯形渠道.⑤便于机械化施工,可加快施工进度．胀破坏严重的地区,目前尚限于在小流量渠道上应用.暗渠具有占地很少、在城镇区安全性能高、水流不易污染等优点．在冻土地区,暗渠可避免冻胀破坏.
3.具体设计
(1)南方渠道的防渗设计.南方地区雨水多,季节变化温差较小,纵坡陡,特别是冬季气温较高,一般不下雪、结冰.所以它的渠道设计有如下特点：1)土料及埋铺式膜料防渗渠道,因允许流速小,不适宜南方地区；2）南方地区没有冻胀危害,故不考虑冻胀问题；3）南方地区地下水位较高,一般要在防渗层下设排水设施；4）南方地区一般用刚性材料护坡,其坡比可选用较大值；5）南方地区人口密度较大,应尽量采用暗渠（管）、输水槽或边坡较陡的U形、矩形断面等刚性材料防渗渠道,以尽量减少占地；6）南方地区地下水丰富、地下水位较高,易引起渠基失稳,影响渠道的正常运行,故防渗标准应提高.
(2)北方渠道的防渗设计.北方与南方相比其防渗设计有其不同特点：1)北方地区水量少,降水少,故在设计时注意其渗漏损失问题,要尽量采用混凝土、沥青混凝土等渗漏量比较小的防渗结构,其防渗结构厚度要取大值,伸缩缝要严格处理；2）北方地区地形平,其渠水水流流速相对较低,易产生淤积,故设计时在选材、确定纵坡上要重点考虑不淤流速；3）北方地区气温特别低,渠道的土基和防渗结构易冻害,设计时要采取适当措施,尽量降低或减少冻害,防止渠道坍塌、破坏；4）北方地区由于存在冻胀问题,一般选用弧形底梯形、弧形坡脚梯形、弧形、U形渠道等,以较强地适应冻胀变形的能力,在一定程度上减轻冻胀变形的不均匀性.5）北方地区地下水位较低,降雨量少,一般渠道断面较小,流量较小,不考虑水位骤降问题,边坡较陡；6)为了加强其砌体的整体性,针对北方地区特点,一般选用强度等级较高的水泥混合砂浆砌筑,水泥砂浆勾缝,砌筑缝要妥善设计,认真施工,防止产生裂缝、隆起架空、滑塌等发生；7）为了提高渠道衬砌的抗冻能力,其混凝土板厚适当选用较大值,施工时注意振捣密实；8）设计规划时,尽量选用南北走向的渠道,使阴阳两坡段日照和风作用的条件相差不很大,使两坡的冻深和冻结情况尽量相同,以减小不均匀冻胀变形；9）渠基尽量选用粗砂、砾石等粗颗粒土,减少基础冻胀量,尽可能回避开粘土、粉质土壤和高地下水地段.
总之,规划好、设计好、建设好渠道防渗工程可以有效地提高渠系水利利用系数,充分发挥现有工程的效益,防止土壤盐碱化及沼泽化,更有效地防止渠道冲刷、淤积及坍塌.所以,渠道防渗的作用显著.
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