一、灌区概况
石堡川水库灌区位于关中平原与渭北黄土高塬接缘地带,属典型的干旱缺水区。灌区土地面积159.67万亩,耕地面积76万亩,工程控制面积52万亩,设计灌溉面积40万亩,灌溉渭南市白水、澄城两县及延安市洛川县石头乡共16个乡镇180个政村的40万亩农田。灌区目前骨干渠道有干渠1条、设计流量9.0m3/s,加大流量11.5 m3/s,长度38.708 km,支渠8条、分支12条,设计流量1.0 - 4.5m3/s。支、分渠总长度219.34km;田间工程有斗渠397条,总长486.5km;分、引渠2229条、总长2213.5km。
由于灌区工程建设于特殊的历史年代,受当时经济社会条件限制,灌区干支渠工程设计标准低,建造质量差,工程遗留问题较多,加之经过三十年运行,工程老化,渠道衬砌毁坏严重,输水过程中渗漏较多,造成水量严重浪费,且输水能力不足,有效灌溉面积衰减。田间工程实际配套差,设计标准低,加之水毁、老化失修原因,水量浪费大,亩均耗水定额高,不仅影响灌溉效益的发挥,而且阻碍农业增产、农民增收和灌区经济发展。
基于上述存在的问题,本着减少渗漏、提高效益的原则,我们有必要在续建配套项目中加强渠道衬砌改造,做好渠道防渗工程建设。
二、渠道防渗的意义和作用
1.渠道防渗的意义
渠道防渗是减少水量损失,发展节水型农业行之有效的主要节水技术,是大中型灌区实行节水灌溉的重要措施。渠道的渗漏不仅降低了渠系水的利用系数,减少了灌溉面积,浪费了水资源,而且还会增加灌溉技术和农民的水费负担,甚至会危及工程的安全运行。为了减少渠道输水损失,提高渠系水利用系数,一方面要加强渠系工程配套和维修养护,有计划地引水和配水,不断提高灌区管理工作水平;另一方面要采取渠道防渗工程措施,减少渗漏损失水量。因此实施渠道防渗技术很有必要。
2.渠道防渗的作用
渠道防渗工程措施除了减少渠道渗漏损失、节省灌溉用水量、更有效地利用水资源外,还有减小渠床糙率系数,加大渠道内水流流速;提高渠道输水能力。防止渠道长草;减少泥沙淤积,节省工程维修费用;降低灌溉成本,提高灌溉效益的作用。
三、渠道防渗技术在灌区的应用
多年来,我们在渠道防渗工程建设中也进行了大量的实验和推广应用,尤其在“十一五”期间的续建配套项目实施中,在干、支渠衬砌改造中我们采用了混凝土衬砌、使用U型渠道断面等防渗措施,取得了很大效果,使灌区的工程面貌得到了改善,渠道的水利用系数得到了提高。
为进一步提高渠水利用系数,节约有限的水资源,减轻农民的负担,扩大灌溉面积,灌区要充分利用项目工程实施,推广渠道防渗工作中取得的实践经验,并采用新材料、新技术和新工艺,取得更好的防渗效果。
四、渠道防渗技术
1.渠道防渗断面
灌区渠道防渗断面结构形式主要依据渠道流量大小并结合工程实际情况即工程附近回填土料来源、施工工期、回填土施工质量等条件来确定。
由于 弧形坡脚梯形断面或弧底梯形断面由于其近似于最佳水力断面,流速分布均匀,易于拉沙,减少淤积;同时也能改善防渗渠道冻胀变形分布的不均匀性,且渠底有一定的反拱作用,故可减轻砼板的冻胀破坏,减少裂缝和移位。在干、支渠道中应用。一般干渠渠道选用弧形坡脚梯形断面或梯形断面,支渠依据流量大小设计流量大于3 m3/s,选用弧形坡脚梯形断面或弧底梯形断面,设计流量1-3 m3/s,选用弧底梯形断面或U型断面,
斗分渠〈1m3/s,选择U型断面,U型断面较梯形断面每公里输水损失可减少3.7%,防渗效果最好,它近似于最佳水力断面,水流条件好,流速大,输水输沙能力强;另外,其抗冻胀性能较高,冻胀程度仅为梯形的1/3-1/4,又便于管理,投资少、占地少,机械化施工程度较高。
2.防渗材料
采用复合土工膜防渗。即一布一膜土工布。由于其抗拉强度较高,抗穿透能力和抗老化性能好,可不设过渡层,另外,土工布表面摩擦力大,防滑效果好,便于安砌或浇筑砼板。与塑料膜防渗相比,具有施工简单,质量可靠,提高工效等优点干、支渠防渗工程大都采用这种板膜复合结构形式,即采用一布一膜土工布柔性材料做防渗层,其上再用C15砼刚性材料做为保护层,厚度一般7-10cm
3.伸缩缝止水材料
采用水利部西北水科所在聚氯乙烯油膏基础上研制的性能与其相同,但造价相对较低的新型伸缩缝止水材料—焦油塑料胶泥。其施工方便,造价低,止水效果良好,在灌区已得到了广泛应用。
4.其它技术措施
(1)防渗渠道基槽的填筑与开挖
灌区近年来渠道衬砌均是在旧渠道上进行,由于原渠道多为土渠梯形断面,经长期输水运用,在水面以下均已变成不规则的弧形断面。对此应采取了以下的处理方法:
①如渠基含水量很大,甚至为饱和状态时,为了填筑施工,就提前停水,使基土风干,或采用抽排、翻晒等方法,降低含水量。
②对于过流较大的重要干、支渠工程或有防冻要求的工程,采用换填土等方法。
③对于流量小于2.0m3/s的支渠及斗、分渠,首先进行清淤和清基土,再进行填筑。填筑时先将全渠槽填至设计高程(分层夯实,每层铺土厚度,机械施工时,不大于30cm,人工施工时,不大于20cm),再用U形开渠机进行开挖,最后再辅以人工检查和反复的修整工作,直到满足防渗层断面设计要求。
④大于2.0m3/s的干、支渠工程,由于全渠槽填筑土方量较大,故往往采用局部填筑补齐的方法进行填筑,填筑面的宽度一般应较设计加宽50cm以上,以满足一个蛙式电夯机的正常工作面。开挖时,仅开挖填筑时加宽的50cm的部分土体,然后按整修渠槽的方法修整渠道基槽,直至达到设计要求为止。
(2)土工膜的加工和铺设
该工序包括剪裁、接缝、铺设等项工作。
经理论计算,考虑到实际应用的安全系数,宝鸡峡灌区采用的复合土工膜规格为一布一膜,其中上面一层为100-150g/m2的土工布(根据渠道流量、断面、水深等具体确定),其表面摩擦力大,防滑效果好,便于安砌或浇筑砼板。下面一层为不小于0.25mm厚的聚氯乙烯膜,是主要的防渗材料。
①剪裁:成卷的土工膜料应根据铺膜基槽断面尺寸的大小及每段长度剪裁。纵向铺设时,首先按基槽的断面尺寸计算所需膜料的幅数。横向铺设时,以铺设基槽断面的长度为一幅。剪裁的长度应以其大块膜料便于搬运和铺设为宜。小型渠道一般为50m-60m,大中型渠道可选用20m-40m。
②接缝:膜料连接处理的方法有搭接法,焊接法和粘接法等。宝鸡峡灌区近年来多改简单的搭接及粘接剂粘接为机器焊接。焊接时的搭接宽度一般不小于10cm,采用双焊缝焊接。
③铺设:基槽检验合格后,在基槽表面洒水湿润,以保证膜料能紧密地贴在基床上。纵向铺设时,将按设计尺寸加工的大幅膜料叠成“琴箱”式,先横向放在下游槽内,再将一端与先铺好的膜料或原建筑物在现场焊接,再向上游拉展铺开。横向铺设时,由渠道一岸经渠底向另一岸铺设。总之,铺膜的速度应和砼铺砌或浇筑的速度相配合,当天铺膜,当天浇筑好砼板,以免膜料裸露时间过长。
(3)砼板的安砌、浇筑
为确保砼防渗渠道的防渗效果及耐久性,除了正确合理的设计外,还必须提高施工技术水平,确保施工质量,做到优质、经济、安全。
五、渠道防渗技术应用的效果
灌区在渠道防渗衬砌工程中,通过采用新材料、新技术、新工艺、将会大大提高了灌区渠系数利用系数及灌溉水的利用率及水分生产率,输水能力将会逐年增加,可节约水量,扩大灌溉面积,给灌区带来了很大的的经济效益和社会效益,对提高灌区抗御自然灾害的能力、促进灌区农业结构调整和农业增产、农民增收,实现灌区水资源的合理配置,保障农村经济的可持续发展起到一定的作用。另外,这些新材料、新技术的应用,对提高防渗工程质量、加快施工进度,降低工程造价和提高工程效益将起到良好的作用。
