渠道防渗技术的应用

□刘素敏（洛阳市新区水系管理处）

□黄晓林 □黄 洁（洛阳市河渠管理处）

渠道防渗技术的应用

□刘素敏（洛阳市新区水系管理处）

□黄晓林 □黄 洁（洛阳市河渠管理处）

水的宝贵性不言而喻，但是在日常的用水、灌溉等过程中，往往造成很大的浪费，因此如何最大限度的节约水资源是共同面临的课题。文章论述了渠道防渗在节水农业灌溉中的作用，阐述了渠道防渗材料、施工工艺及各种防渗技术的应用及条件，从而合理地选择渠道防渗措施和施工技术，来有效地节约水资源。

渠道防渗；防渗材料；施工技术

1 渠道防渗的重要性和作用

水是一种宝贵的生存资源。目前，我国水资源总量在世界上居第6位，但人均占有量仅为2200m3，在世界上排第128位。我国农业用水每年超4000亿m3，占社会总用水量的81%以上，而灌溉渠道大都为土渠，渠系水利用系数较低，仅为0.40～0.60，一半水没有被有效利用，白白的被浪费掉了。渠道水量的损失，不仅降低渠系水利用系数，而且缩小灌溉面积。在盐碱化地区，会导致次生盐碱化的发生，极大地影响农业的发展。渠道水量损失中渗漏损失约占80%，可见加强渠道防渗是灌区管理工作重要措施。

目前，我国已建防渗渠道55万km，仅占渠道总长的18%，80%渠道没有采取防渗措施，仍然是土渠输水，水量渗漏损失非常大。如果现有灌溉面积中70%的农田实现了衬砌渠道或管道输水，灌溉水利用系数将提高到0.55～0.60，大大减少水的浪费。渠道防渗是诸多农田灌溉节水措施中经济合理、技术可行的主要节水措施之一，也是最广泛的节水工程技术措施。

2 渠道防渗措施及技术

渠道防渗的作用不仅可以提高渠系水利用系数，减少渗漏、节约用水，还可以提高渠道输水安全保证率，提高渠道抗冲击能力。渠道防渗措施很多，一般遵循就地取材、施工方便、经济耐用、养护容易等原则，因地制宜，择优采用。

近年来，随着社会的不断发展和科技的更新，渠道防渗材料、衬砌结构、施工工艺等取得一定经验和成果，防渗技术主要有以下几个方面：土料夯实防渗、灰土和三合土防渗、水泥土防渗、砌石防渗、混凝土和钢筋混凝土防渗、塑料薄膜防渗、沥青防渗等。

2.1 土料夯实防渗

土料夯实防渗就是在渠床表面建立一层夯实的土料防渗层。它具有实用面广，能就地取材、造价低廉、施工简便和防渗效果好等优点。

土料夯实的防渗原理，就是在人为荷重下，使土壤孔隙减小，渗透性能降低，从而达到防渗效果。进行夯实前，应彻底清除渠底和渠坡杂物，用作夯实防渗的土料应按照要求严格控制含水量的大小，沙壤土最优含水量为12～15，轻粘壤土最优含水量为15～17，黄土最优含水量为19-21，中粘壤土最优含水量为21～23，重粘壤土最优含水量为22～25，粘土最优含水量为25～28。

经过夯实的渠道，一般可减少渗漏量30%～50%，土料压实层越厚（一般20～40cm），压得越紧，防渗效果越好。

2.2 灰土和三合土防渗

灰土防渗护面是采用石灰和粘土或黄土均匀拌和夯实而成。石灰与土的比例1:3～1:9，灰土护面铺设厚度一般20～40cm。为防止护面龟裂，常在灰土中加入一定量的沙子，制成三合土护面，石灰、沙、粘土的重量比在1:1:3～1:1:6间因地选用。

为防止灰土和三合土护面产生裂缝，每隔5～8m设一道伸缩缝，缝宽1～1.50cm，缝内灌沥青或用沥青胶泥填塞。经过夯实的40cm的灰土或三合土护面，可减少渗漏量90%以上；新作护面28d养护期后，允许流速可达7.00m/s，护面糙率可降至0.02左右。

2.3 水泥土防渗

水泥土是由粘土和水泥混合而成，为增加其和易性，常掺入一定量的沙子或用砂质粘土配料。水泥土经过夯实，各种材料颗粒紧密靠拢聚集，空隙大大缩小，分子间引力增加，故有较高的抗压强度和较低的渗透性。

用作渠道防渗护面的水泥土有干硬性和塑性两种。干硬性水泥土护面常像混凝土衬砌一样，预制成水泥土板或砌块，含水量按左右含水量控制，增加干容重，提高力学指标。塑性水泥土加水量较多，含水量可达32%，现场拌和，就地批抹。

水泥土护面厚度一般2～3cm，为防止裂缝，一般沿长度方向，每隔3～5m预留1～1.50cm宽的结构缝，缝内用沥青浇灌。水泥土防渗护面具有取材容易、施工简便；造价低、强度高；抗渗性强、抗冲刷、耐腐蚀等优点，也存在难以拌和、施工质量难控制；易干裂、软化现象重；抗冻性差等缺点。

2.1 砌石防渗

砌石防渗护面包括干砌、浆砌片石、块石、卵石等。

2.4.1 片石、块石防渗护面

片石、块石护面，特别是浆砌石护面，具有耐久性好、结构稳定、抗冲刷、耐冰冻等特点，是取材石料较容易地方常用的渠道防渗措施。

干砌片石、块石护面防渗效果差，每公里水量损失多1%～5%，经泥沙淤填可降至0.40%～0.50%，但糙率大，在0.25×10-1～0.30×10-1之间。因此干砌面多用于渠道护岸防冲或粘土、三合土护面的保护层。

浆砌块石护面防渗效果好，糙率0.25×10-1～0.28×10-1。要求所用石料质地坚硬、无裂缝规格长40～50cm，宽30～40cm，厚度≥8～10cm为宜。

干砌石勾缝时，先清理渠床并平整、夯实，后进行铺砌作业。砌筑前，渠底摊铺5cm后砂浆垫层，安放石块并用碎石塞紧。块石衬砌厚度20～40cm，片石15cm即可。铺砌后，将平缝上下和立缝左右掏深，洒水浸润勾缝；勾缝后精心养护，以防裂缝。

浆砌块石采用坐浆和灌浆相结合的施工方法，使块石容易胶结在一起。具体为先清基、洒水，铺浆、安放石块、塞缝、找平、灌注砂浆。每隔30～50m，留一处伸缩缝，缝宽3cm，用沥青水泥砂浆浇筑。砌石一般采用50#或75#砂浆，防渗勾缝采用75#或100#砂浆。

2.4.2 卵石防渗

卵石防渗主要用于砂砾石冲积地区和卵石丰富地区。卵石防渗也有浆砌和干砌两种，渠道断面形式多为梯形，常采用圆弧渠底和直线边坡的理想断面。允许最大流速4～5m/s，抗耐磨性能略高于混凝土护面，糙率为0.25×10-1～0.35×10-1。

2.5 混凝土和钢筋混凝土防渗

混凝土防渗和钢筋混凝土衬砌防渗是广泛采用的渠道防渗措施之一，它防渗效果好，与原土渠相比，可减少渗漏90%～95%以上，并且强度高、耐久性好，抗冲刷、节约后期维修费用。混凝土衬砌的渠道，糙率可降到（1.40～1.70）×10-2，允许流速可达4～6m/s，可减小渠道断面、减少工程量和占地面积，甚至可加大输水、输沙能力。

混凝土和钢筋混凝土衬砌有预制和现浇两种，一般大中型渠道多采用渠底现浇，渠坡预制安装的施工方法，中小型渠道随着现场浇筑机械的发展，采用现场浇筑施工的比重越来越大。

2.5.1 现场浇筑的混凝土衬砌

现场浇筑的混凝土衬砌渠道断面形式，常采用梯形和梯弧形断面，小型渠道多采用U型断面。混凝土标号采用100～200号；厚度因水文地质条件、当地气温及渠道水力要素的影响，多采用4～10cm厚混凝土衬砌；为适应温度、沉陷等引起的裂缝，需布设横向、纵向伸缩缝和沉降缝，横缝间距一般为3～5m；在边坡和渠底连接处设纵向缝，渠底宽和水位较深时，加设纵向缝。缝宽1～2cm，多采用1:1:4的水泥沙板条填塞。

施工前清理渠床，整修平整，按设计断面培土夯实，铺设排水垫层，支模，浇筑。浇筑顺序先浇渠底，再由下而上浇筑并振捣密实。

2.5.2 预制装配式混凝土衬砌

预制混凝土板的大小，根据渠道断面尺寸、渠床条件、施工条件等确定。通常采用100cm×100cm、100cm×80cm、70cm×50cm等，平原地区采用48cm×48cm×6cm，降低了施工劳动强度。

铺设前，按设计断面清基，打桩放线，开挖渠床；先铺渠底，后边坡先下后上，从下游向上游铺砌。

2.6 塑料薄膜防渗

目前，使用的薄膜多为聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE），前者价格低廉，后者耐低温，各有千秋。

塑料薄膜防渗效果好，几乎不透水，还具有良好的柔韧性、延伸性，能适应各种形状的渠道断面，耐高温、耐冻胀、耐腐蚀、重量轻、用量少、运输方便。

3 结语

渠道防渗工程措施除了上述几种，还有沥青防渗、草泥防渗,砌砖防渗、固结土壤化学防渗等，选择何种渠道防渗方式，要依据当地的气候条件、地形条件、基土性质、地下水位、土地利用及灌溉系统的形式、防渗标准、耐久性、材料来源、管理养护、工程费用等多方因素综合分析，科学、合理选择。同时，渠道防渗工程措施的选择要遵循：达到预期防渗效果，注重耐久性。因地制宜、就地取材、施工简便、造价低廉。提高渠道输水能力、抗冲能力，促进渠道稳定、减少断面尺寸。便于管理养护，后期维修费用低。

随着现代科学技术的进步和发展，我国在渠道防渗技术及工程应用方面都取得了长足发展，无论在新型材料的研制与开发，还是渠道衬砌结构形式方面，防渗施工新技术都取得了一定进展，随着灌区节水改造任务的开展，大规模的采用渠道防渗工程手段，将进一步提高水资源的利用率。

TV732

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2014-03-04

赵 鑫）