山区小型农田水利渠道防渗技术实践与应用

彭宗祥 曾志飚

（保靖县水利局 湘西自治州 416500）

保靖县位于云贵高原武陵山脉中段，湘西自治州中部。全县辖16个乡镇，总人口29.243万人，是一个以土家族、苗族为主的少数民族县。全县总面积1746.08km2，有耕地1.52万hm2（22.73万亩），其中稻田0.91万hm2（13.63万亩），旱地0.61万hm2（9.093万亩）。境内峰峦叠嶂，沟壑纵横，喀斯特地形区和碳酸盐地区分布广泛，森林植被及土地涵养水份能力差，多年平均降雨量1347.5mm，多年平均蒸发量778mm，水资源年际变化大，时空分布不均，是一个水源性缺水、水质性缺水和工程性缺水并存的县。

为解决农业干旱问题，全县兴建了一大批水利基础设施工程。到目前为止全县已建大小水利工程1554处，其中中型水库1座，小（Ⅰ）型水库7座，小（Ⅰ）型水库39座，塘坝1468处（其中溪河坝940处），小水轮泵及机电提灌39处，蓄引提总水量已达4.3亿m3，有效灌溉面积达0.57万hm2（8.48万亩），其中旱涝保收面积0.42万hm2（6.25万亩）。保靖县绝大部分小型水利工程为20世纪50～60年代修建，水利工程老化年久失修，蓄水不足，输水不畅，效益减退的现象严重，病险水库日益增多。因此治理病险水库加快灌区配套建设速度，提高渠道输水标准，确保灌溉效益成为保靖县水利建设的首要任务。

1 保靖县渠道防渗发展概况

由于保靖县大部分灌溉渠道地处石灰岩，砂页岩，白云岩地区土壤也主要由岩石风化而成，且土质结构疏松，保水性能差。加上一些填方渠道，半挖半填渠道，由于自然、地理环境之原因，造成施工质量差，使用寿命短，致使渠道渗漏损失较大。据调查，全县防渗渠道有效系数仅0.4～05左右，特别是小型水利工程的渠道利用系数更低。

为了减少渠道损失，提高灌溉水的利用率，扩大灌溉效益，从20世纪70年代起，保靖县在发动群众大搞灌区配套的同时，因地制宜做了一些渠道防渗的工作。限于当时的历史条件，由于水泥等材料缺乏，只能用石灰三合土砌块石或，条石勾缝的方式进行防渗，但实践证明，三合土防渗（黄泥、石灰、山砂）最多可使用两年，后来发展用水泥砖砌块灌孔防渗，尽管防渗效果好一些，但使用寿命不过3～5年，且造价也不低。从80年代中期开始，大面积推广应用浆砌石基础上混凝土防渗技术，实践证明该技术很适应山区，虽造价相对高一些，但经久耐用，使用寿命长，防渗效果很好，目前已在全县全面推广。

2 渠道防渗技术的实践应用

（1）山区渠道的基本特点。

山区地形、地质条件复杂，因而在山区修建水利工程要比平原、丘陵区困难得多。特别象保靖县这样的大山区，修建的水利枢纽工程基本上是在河流及溪沟的源头，而灌区却在远离源头数十公里外的中下游，这样造成山区渠道多为盘山长渠，且沿途要在崇山峻岭中穿行，要经过陡竣的悬崖和横断的溪流，这时必须增设隧洞、渡槽、倒虹吸管等附属建筑物。因此山区渠道开挖量大，开凿难度大，且无机械开挖的居多，超挖的情况多，附建物多，所以在造价上也相应比平原、丘陵区要高得多。

山区盘山渠道为减少开挖大部分采用半挖半填 （半砌），易出现集中漏水，所以必须有防渗漏措施。另外盘山长渠过处往往地形地质复杂，在运行中会产生滑坡塌陷等情况。由于渠线长，无功渠道长，亩平均投资大，国家每年的投资有限，地方财政投入、群众自筹很难实现，灌区配套要有相当的资金作保证，建设高标准灌区渠道及附建物来达到经久耐用，一次性投资相对增加，从使用寿命看经济帐是算得通的。

（2）防渗结构形式。

保靖县渠道防渗多以矩形断面为主，局部土渠地段也有梯形的，这两种断面形式主要是在原已成型渠道上进行的防渗。在最近几年配套新开的渠道中也有采用微梯形断面形状的，侧墙坡度在1∶0.2～1∶1.05之间，这种形式对山区来说是适用的，既未增加多的开挖量，也利于砌体及防渗体的稳定，如卡棚水库干渠、3#支渠和塘口湾水库干渠都采用了这种形式。

（3）防渗材料的使用与选择。

经过多年的实践和比较，在保靖县的渠道防渗工程中目前使用的防渗材料主要有混凝土、水泥砂浆、浆砌毛条石、浆砌块石，同时也试验了用XD-103防水柔毡防渗及土工膜防渗。

●混凝土防渗。混凝土防渗是保靖县目前普遍采用的一种技术，这是经过多年的实践经验所选定的，它特别适用于山区渠道的特点，应用效果好。该技术分为现浇和预制两种。

现浇的优点是防渗效果好，防渗后一般可减少渗漏损失85%以上，经久耐而，使用寿命长。

现浇混凝土板防渗分为几种形式，一种是岩渠或土渠开挖成型后直接浇淤混凝土板，这种形式在部分灌区配套中得到应用。这种形式最大的缺点混凝土平板裂缝问题出现渗漏不好处理。第二种是浆砌块石浇筑混凝土板，这种形式在改造原渠道进行防渗时应用较多，且防渗效果极佳，经久耐用，但投资相对加大。第三种是浆砌河卵石后坝浇混凝土板，这种形式存在有些县市的渠道，与第二种形式一样，只是岩石材料上因地取材而己。第四种形式是干砌块石后现灌混凝土板，这种形式在湘西州7县市均广泛采用，造价低，但使用寿命相对短些。

●水泥砂浆防渗。水泥砂浆防渗在保靖县20世纪70年代末及80年代初应用较多。大部分是采用在浆砌块石基础上1∶2水泥抹面。这种防渗形式施工操作比较简单，投资少，但缺点是水泥沙浆收缩率高，易产生干缩裂缝，防渗效果差，耐久性差，使用寿命相对要低，所以目前较少采用。

●浆砌块石勾缝防渗。浆砌块石勾缝防渗对于山区利用当地材料是适宜的，但用这种材料防渗时砌体不易密实，勾缝的耐久性差，易产生渗漏。已采用这种防渗形式的渠道，运行后仍渗漏严重，水的利用率达不到理想的效果，但在较少投资的情况也在继续采用。

●浆砌规格石防渗。由于历史条件限制，保靖县有些水利工程，远离公路，交通不便，缺乏砂石，运送砂石及水泥困难，为了提高渠道防渗性能，当地群众利用山石材料，手工开凿条石进行防渗，防渗性能相对浆砌石要好，但这种防渗材料费工，不便于大规模推广，现在已基本不采用了。

（4）施工工艺的改进。

在山区渠道防渗中使用的混凝土骨料大部分由机械碎石而得，不像平丘区有细沙和卵石。为了提高工效在用碎石机碎料时应进行级配分筛，这样所得骨料为粗细混合骨料，这种取料办法在缺少河砂细骨料的地方灌区配套中得到应用，用混合料浇筑成的混凝土满足设计要求。

由于保靖县灌区大部分混凝土防渗渠为矩形断面，侧墙浇筑时必须立模浇筑。使用的模板材料主要有木模和钢模两种，较大断面渠道施工钢模当然要比木模要好，而多数小型水库灌区渠道施工使用的是木模。

由于大部分工程地处边远山区，受历史条件限制，通电困难，且渠道墙体施工厚度较薄，不利于机械振捣，所以渠道侧墙混凝土浇筑振捣基本上是用人工插钎方法，并在模板外用锤子轻轻震捣的原始施工方法，随着施工机械不断改进，不再进行人工振捣。

（5）伸缩缝的设置问题。

对于混凝土防渗的渠道是否应沿程设置伸缩缝，目前仍在反复实践中。一般对于过水流量在1m3/s以上的较大渠道基本上都设置了伸缩缝。如卡棚水库总干渠设计流量为3.5m3/s，每隔（10～15）m设置一道伸缩缝，伸缩缝填料为沥青杉木条，施工时与混凝土同浇在一起，实践证明该方式使用寿命相对成问题，伸缩缝造成的渗漏危及渠道建筑物造成垮塌的现象越来越多。卡棚水库灌区13.43km主干渠末，凡是沥青杉板伸缩缝腐烂后形成渗漏通道危害因素增多。因为沥青杉板为腐烂后形成渗漏通道，在建设资金可能的情况下建议用铝板止水效果会更好，沥青砂浆填充，虽然造价高了一些，但效果特别好，在卡棚水库干渠旧渠改造中伸缩缝的设置已部分采用铝板效果很好。

对于已成型多年的岩砌渠和在原基岩上开凿的渠道，用混凝土防渗时一般未设伸缩缝，经运行未出现开裂现象，实践证明象这样的渠道可不设伸缩缝。

（6）防渗效果。

通过防渗后的渠道效果是非常明显的，有资料显示，首先是渗漏损失减少，水的利用率得到提高，一般要比防渗前减少损失50%～80%，特别是采用混凝土防渗的渠道效果更加明显。另外防渗渠道的糙率降低，输水能力得到提高。水的流速加快，提高了灌溉效果。据对塘口湾水库总干渠调查，该渠全长1131km，未防渗前从渠道放水至渠末需11.16h才能到达，而且几乎没剩多少水，基本上沿途漏掉了，防渗后放水时间缩短到3.72h，渠道水的利用系数由原来的0.25上升到0.92。卡棚水库主干渠全长13.43km，原放水时间需12h，防渗后只需（2～3）h，时间缩短4倍左右。

防渗渠道的另一效果是降低沿渠地下水位，改善沿渠旁群众的生活及生产条件。像卡棚、塘口湾、龙潭等水库渠道，防渗前经常发生外坡滑坡、垮塌，渠堤旁的一些村庄由于受渗漏水影响，村内房屋潮湿，冒水，甚至渠堤滑坡挤压房屋。防渗后，地面干爽了，群众新建了房屋，另外群众的身心健康也得到保证。

3 结语

实践证明渠道防渗是提高山区水利工程灌溉效益的有效途径，投资少，见效快。通过多年的探索，保靖县在应用渠道防渗技术方面逐步找到了适合山区渠道的混凝土防渗方式，在实践的基础上大面积予以推广。