沈阳市渠灌区节水改造骨干渠道修复方案研究

辛 光 沈阳市浑蒲灌区管理处 沈阳 110024

沈阳市渠灌区节水改造骨干渠道修复方案研究

辛 光 沈阳市浑蒲灌区管理处 沈阳 110024

沈阳市大部分灌区系统老化“带病”、超负荷运转，严重影响了灌溉、城市环境供水和防洪功能的发挥。本文针对灌区的骨干渠道采取生态护坡和混凝土衬砌防渗相结合的形式进行骨干干渠的修复，对生态护坡的生态袋、三维排水联结扣、扎口带、缝袋线和加筋格栅，以及混凝土衬砌防渗的渠道断面形式、 防渗层厚度和伸缩缝等方面进行了详细说明。

灌区改造；生态灌区；渠道修复

沈阳市现有灌区22个，承担200.78万亩水田灌溉，还担负着城市乡镇水系和各公园人工水体的供水任务，是我市确保粮食安全和环境供水的重要基础措施。灌区的实际功能和供水任务日益加重，它既为灌溉服务，更为城市环境供水和沈阳城市北部防洪服务，实际控制范围却超出大型灌区基本要求。灌区系统在老化“带病”、超负荷运转，不仅修复改造成本成倍增加，运行步履维艰，而且给城市发展和我市生态城市建设，以及给人民生命财产安全带来巨大隐患。因此，按建设城市灌区的理念，对灌区改造势在必行。

1 骨干渠道生态护坡

采用三维排水柔性生态护坡系统，用软体的特殊环保材料，取代高耗能的钢筋、混凝土、石材等硬体材料解决了多种传统刚性边坡不可突破的技术难题。使结构稳定、水土保持与绿化一次完成。系统由生态袋、三维排水联结扣、扎口带、缝袋线、加筋格栅、生态锚杆等系统材料以及填充材料配比方案 袋体绿化配方技术服务体系等组成。

（1）生态袋

生态袋以聚丙烯为主要原料，采用无纺针刺工艺经单面烧结制成，其力学参数相当于纵向5.81KN/m，横向7.24KN/m，CBR顶破强力1458N，等效孔径O95为0.20mm，垂直渗透系数为0.172。具有目标性透水不透土的过滤功能，使植物穿过袋体自由生长。根系进入工程基础土壤中，如无数根锚杆完成了袋体与主体间的再次稳固作用，时间越长，越加牢固，降低了维护费用。

（2）三维排水联结扣

三维排水联结扣与同一力学数学模型下设计的生态袋互相联结，形成稳定的三角内摩擦紧锁结构。优化设计的倒钩棘爪结构最大限度地与生态袋紧密相连。其上下面棘爪数量的分配和位置的分布在力学上更加科学，能将集中应力合理分散；双向通道凹槽和垂直孔洞组合成相互交错的非流线型凸肋,加大了三联结扣表面与生态袋之间的摩擦力。其网孔状结构使得联结部位刚柔并济，倒钩棘爪始终与袋体保持垂直紧贴，充分发挥其柔性结构的受力特点；垂直孔洞和通道凹槽的尺寸、位置都通过精密计算并形成立体交错的三维排水网络，能使边坡体内的渗水迅速排泄，从减小边坡静水压力，进而消除渗水对边坡的破坏。垂直孔洞的孔间距，孔径大小，孔位的布局，都综合考虑了适应边坡种植的植物根系生长的特点，为植物根系提供了无障碍的生长通道，有利于植物根系在边坡体内的自由生长和穿透，使异株植物根系盘根交织,与坡体有机地融为一体，是柔性边坡的结构安全稳定的重要条件。

（3）抗紫外扎口带、缝袋线

绿霸扎口带具有抗紫外线及抗拉性强的特点。其强度、长度、宽度，结头尺寸扣等参数还充分考虑了袋口的缩紧拉力和人体工程学中人的发力特点和握拔力的大小。

(4)生态锚杆与加筋格栅

生态锚杆是一种以合成树脂为黏结剂，复合纤维为增强材料制成的复合材料，采用拉挤成型方法制成的复合纤维杆体，具有抗拉强度大、耐腐蚀性强、重量轻、锚固反应快、易于加工等特点。加筋格栅在构筑较陡的回填土边坡时，三维排水联结扣把加筋格栅和进行联结，对工程的坚固和稳定起到重要作用。

(5)植被方式

三维排水柔性生态边坡工程系统的根植土厚度达0.3m以上，达到园林规范要求植被土层的厚度。尽量选用乡土植物,选用一种或多种植被方式;择易成活的、少（免）维护的植被;不易退化的植被，尽量选择乔、灌、花、草的立体植被形式。在生态袋的填充料中补充土壤中缺少的元素成分和养料，以利植被的生长。分别采用喷播、混播、压播、插播、铺种草皮及围坑栽植等种植方式。

2 骨干渠道混凝土衬砌防渗

混凝土防渗抗冲性能好，输水能力大，能适应高流速水流，耐久性强，不易滋生杂草和淤泥，减少杂草清除和清淤工作量，适用于各种地形、气候和运行条件的大、中、小渠道，是目前广泛采用的一种防渗措施。缺点是造价高，易受温度变化的影响而产生裂缝，易受盐类的侵蚀。

(1)渠道断面形式

梯形断面形式，优点是施工方便。此外还有渠道为直线、渠底为弧线的形式，这种形式具有较好的水力条件，能抵抗较大的浮托力和减少衬砌工程量；U形渠槽，节省占地面积，但施工较复杂。

(2) 防渗层厚度

防渗层厚度与气候条件、渠道流速和混凝土结构有关，参见表1。

(3)伸缩缝

设置纵向横向伸缩缝，适应混凝土板的变形。垂直水流方向的横缝，一般间距3～5m，缝宽2cm左右，若底宽太大，则要设顺水方向的纵缝。伸缩缝，多采用梯形或矩形，在填筑缝时，首先要清理缝内泥土杂物，使缝壁清洁、干燥，接着在缝壁刷上一沥青一柴油混合物，再将拌和好并保持在110℃的焦油塑料胶泥灌入缝内，迅速向缝壁抹压，使胶泥与缝壁充分黏结，最后用热烙铁沿缝口压烙，使表面平整并粘牢。

(4)加强施工管理确保工程质量

①地基处理

在选择渠道线路时，尽量避开湿陷性、膨胀性黏土及地下水位高的不良地段，对于新建渠道在防渗体工程铺筑之前，先要将渠基整平，然后夯实，最好能提前开挖使基土的水分在自然风干下尽量降低，以增强土基强度，减轻冬季冻胀破坏。对于改建渠道，应尽早停止放水，并扒松渠基风干。

②选择合理的施工方式

混凝土防渗渠道一般有两种施工方式：一是预制板衬砌，它常用于沉陷未定的一般渠道，这种方法接头比较多，整体性差，容易被破坏，预制砼板的大小，应根据施工条件决定。另一种施工方法为现浇砼，它多用于地基较稳定的情况，这种施工方法操作比较困难，施工费用高，要求工期长，但施工质量好，防渗整体性好，强度高，施工缝少，容易管理。

3 结语

渠道改造措施在干渠及支渠以上渠道推广应用合计100km，斗农渠推广应用合计300km。三维柔性生态护坡面积推广应用10000m2。而且生态护坡在人工湿地、河道整治，公路、铁路边坡防护绿化、园林景观、城建等领域越来越受到关注，给灌区科学管理提供了技术和设施支持。

借助全国大力推进灌区改造的机遇，积极提出新的灌区理念，拓展现代灌区的功能与定位，为我市灌区申报全国大型灌区提供理论和技术支持。建设城市生态灌区的理念和相应的技术改造措施在我市15个万亩以上灌区逐渐得到普遍应用，使得我市的现代灌区系统不仅发展为当地的灌溉中心，更是我们整个城市生存必备的水系环境中心，为城市和农村生产生活提供必备的水资源、水环境、生态需水补给来源和维系生态系统平衡。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.027

表1 混凝土防渗层最小厚度(cm)