渠道防渗工程的冻害及其防治措施

赵文华

（新疆阿勒泰地区福海县水利管理总站，新疆 福海 836400）

渠道防渗工程的冻害及其防治措施

赵文华

（新疆阿勒泰地区福海县水利管理总站，新疆 福海 836400）

随着时代的进步和发展，人们的环保和节约意识也越加强烈，而渠道防渗工程的建设就是在这一大环境下诞生的。渠道防渗工程可以节约用水，提高水的利用率，这无疑给人类和社会做出了巨大的贡献，因此有关渠道防渗工程所涉及的冻害问题也成为了人们关注的重点。

渠道防渗工程；冻害；防治

引言：水资源供需困难一直都是各国面临的严峻问题，然而水资源却越来越匮乏，尤其是近三十年来，我国面临水资源的问题也越发严重，为了缓解水资源的压力，修建了大量的渠道防渗工程，用于防止土壤盐碱化、沼泽化以及环保等方面的问题，并且取得了显著的作用，尤其是在经济和社会方面。（此段与下文联系不紧密，要有一些过渡内容）

一、渠道防渗工程冻害的现状

自渠道防渗工程项目的实施，我国大部分地区的水资源问题都得到了缓解，但在我国东北、华北、西北等地区，由于气温的影响给渠道防渗工程造成了极大的损害，支渠防渗工程遭到冻害。每年因维修冻害工程所投入的人力、物力都给地方的政府带来了巨大的压力，然而冻害现象缺没有得到改善，有些地方不得不做出相应的防护措施，就河北省而言，其部分地区对已建混凝土渠道防渗工程采用保温、渠基换填等防冻害的方法，以此减轻冻害所带来的问题。但由于冻害的面积大，裂缝宽，很难被治理而引发的防渗板滑落的事故屡见不鲜。因此，我国很多单位开始大力开展大范围的防渗工程冻害机理的研究和实验，就目前而言我国部分地区的渠道防渗工程的冻害的问题已经得到了防治。

二、渠道防渗工程的冻害类型

（一）不同防渗材料形成的冻害

想要建设渠道防渗工程，不可避免的就是材料的选择，不同的防渗材料除了本身的防渗层，还多多少少含有自由水，然而就是由于这些水，在遇到冷空气的作用下结成冰。防渗层的本身也自带水，在冷空气下结冰体积变得膨胀，使得防渗层自身强度降低，内部结构被破坏，最后溃散[1]。例如，土料防渗的时候，当冻害形成后体积激增，防渗层鼓起，防渠被封堵形成坝，会造成水源漫溢，甚至还会溃渠的事故，等冰消融过后，渠内的结构彻底被破坏。

（二）电站和调水工程的渠道冻害

由于引水式电站和调水工程常常都需要在气温较低的情况下输水运行，正因如此渠道中的水会特别容易的结冰，最开始时还可以随水流动，但由于其反反复复的冲击渠坡给渠道造成不同程度的破坏。等到第二年冰开始融化的时候渠坡上的土就会滑落，整个防渗渠道变会溃渠。

（三）基础土壤造成的冻害

再如，若用冻胀性土，其本身的含水量高于其实际冻胀含水量，当遇到冷气温时，渠道中的水冻结后体积变大，使得渠基发生隆起，称之为冻胀变形。当冰融化过后若为刚性材料渠道的防渗层裂缝宽度可能会变小，但并不可能恢复原状，若不及时处理防渗渠道无法再达到理想的效果。

三、渠道防渗工程冻害造成的后果

（一）由土料造成的冻害

大多数的防渗渠道由于就地取材多会使用土料，因其造价较低，施工方面被我国项目工程广泛使用。而就土料而言，其本身多孔，虽然在起初时防渗效果较好，但时间长了由于冻害的影响，防渗效果大减，在多年后甚至还会发生滑塌事故。

（二）由混凝土造成的冻害

混凝土是在整个渠道最上方，其抗压性都较好，但是其抗拉性较差，其抗拉性仅为抗压性的十分之一，因此，当冻害发生的时候，渠道发生膨胀，在冻胀变形和胀力作用下，无法适应这种突变，渠道膨胀的更为胀大，渠坡变形更为严重，当气温回转后，渠道易发生坍塌，因此，它相比于其他的材料破坏更为严重，造成的损失更大。

（三）“U”形断面形成的冻害

作为“U”型断面自身的特点，和其他渠道相比起来，具有占地少、流速快、投资低等优点，渠基的变形不均匀，在同样的条件下，所受的冻害较轻，也是目前我国使用最普遍的防渗渠道的形式[2]。但其整体强度不高，如若防渗层的顶部处理不好，水从外面进来结成冰，冻冰之后就会向渠中心倾覆，使得渠道无法运行。

四、渠道防渗工程的防治

(一）回避冻胀

建设防渗渠道的时候尽量的避免一些粘土、松软的土层，因为，大多数的土壤松软并且孔隙较大，容易储藏水量，在气温低的时候较其他相比更易形成冻害。并且还可以选用一些透水性强不易冻的地段，并且使渠线走地形高的地方，避免渠道旁有水源，又或者尽量做到渠路、沟相结合，或者设置排水设施，使得渠道中的水可以尽快排出，在气温降到很低时，水分在渠道中残留的较少，以便于回避冻胀现象。

（二）修建排水系统

渠道防渗工程的防治，最简单而浅显的方法不外乎是减少渠中的水量，如何能够减少渠道的水量从而防治冻害是迫在眉睫的事情。在渠道防渗工程中多设置排水系统，及时、有效的减少水量，就可以在第一时间将冻害的损失降到最低。就成本而言，虽然，修建排水系统会增加防渗工程的成本，甚至还会增添许多的人力、物力，但对于其对冻害的防治和冻害形成后给社会和国家带来的损失相比，修建排水系统还是利大于弊的，因此，采用修建排水系统是最为直观有效的方法。

（三）改善渠道运行方式

所谓改善渠道的运行方式，是将渠道构造做成管状形式或者深埋在冻结深度以下的地方，采用暗渠输水的方法。这样的好处在于当在东北、华北这些寒冷地区气温骤降时可以避免或者减少形成冻害，根据地形的变换而设计不同渠线的路线，减少水量的损失，便于管理和养护，尤其适用于一些地形起伏、地基不规则的地区[3]。

（四）渠道旁种植植被

由于，大多数冻害产生的原因都是由于气温较低使得水冻结，形成膨胀，待冰融化后使得防渗渠道损坏。因此，如何更好的减少渠道中的水分，变成了一项可以解决防冻害的措施，在我国一些地区采用在渠道旁边种植一些植物，用以吸收土壤中的水分，从而减缓冻害情况。因此，可以在渠道旁大量的种植植被，这样不仅能够增大绿化面积，还可以防止渠道冻害。

结语：渠道防渗工程作为我国节约水资源最大的措施项目，在实施的过程中虽然遇到了很多的阻碍，但得到的成效也是显而易见的。因此，在未来的日子里，我国还会大力的发展渠道防渗工程，而对冻害的防治工作也会加大解决力度，使得防渗工程更加的成功。

[1]邓升.邵光成.卜昊.俞双恩.邓龙.苏北平原区渠道防渗工程评价和方案优选方法[J].排灌机械工程学报.2014（03）

[2]刘向军.水利渠道防渗工程技术浅析[J].吉林水利.2014（04）

[3]王建俊.翁小华.灌区渠道防渗工程现状及措施[J].吉林水利.2014（12）

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1007-6344（2015）04-0257-01