渠道防渗技术在册田灌区改扩建工程中的研究与应用

闫丹青

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

1 册田灌区灌溉现状

册田灌区是山西省内现有的大型灌区之一，总灌溉面积3.02万hm2，其中山西部分2.0万hm2，灌溉水源为册田水库。册田灌区多年来存在着取水设施不健全、水源浪费严重、渠道老化失修、管理粗放等问题，现状渠道建设标准低，土质渠道渗漏损失严重，灌溉水利用系数低。在目前提倡节水灌溉、发挥灌区效益的形势下，对册田灌区应实施改扩建，提高渠系水利用率，以适应现代农业发展的要求。

2 渠道防渗技术

渠道防渗型式根据气候、土质、当地的实际情况不同而选定，主要有土料防渗、浆砌石防渗、混凝土防渗、膜料防渗等。在册田灌区节水改造中，干渠以混凝土预制块与膜料防渗相结合为主；特殊渠段采用浆砌石防渗、矩形无压箱涵及U型渠道；支、斗渠以混凝土U型渠防渗为主；农、毛渠等田间渠道以土渠防渗为主。

2.1 混凝土预制块与膜料防渗相结合

混凝土防渗相比较土料和浆砌石防渗，可以明显降低渠道糙率，提高过水能力，册田灌区中选用厚100 mm，宽600 mm的混凝土预制块，下铺防渗膜料，更有效地减少渗漏，提高渠系水利用率。

技术要求：开挖后将地基原状土压实，控制压实度不小于94%；在湿陷性渠段采用3∶7灰土进行换基并压实，压实度要求不小于95%。施工时要求进行清基处理（厚30 cm），以保证基底平整，且不含砖石等硬块以及树根（枝）和杂草等。复合土工膜选用一布一膜，膜厚度不小于0.2 mm，土工膜在渠道两肩做压顶处理。预制块间缝宽20 mm，采用1∶1∶4沥青水泥砂浆填缝，砂浆等级不小于M10，预制板砌筑完成后应采用强度等级不低于M15的水泥砂浆进行勾缝。

适用范围及特点：预制混凝土与膜料防渗相结合的方式适用于大中小渠道、适用范围广。混凝土过水断面能有效降低渠道糙率，提高过水能力减少沿程水头损失；土工膜可以有效减少渗漏，提高灌溉水利用率；预制块在预制场地统一做好运送到铺设现场，铺设工作效率高，在工期要求紧的情况下可以有效地加快施工进度。该种防渗型式工程造价较高。

2.2 浆砌石防渗

册田灌区原渠道建筑物为浆砌石，部分损毁或拆除重建后留有砌石材料，可就地利用为浆砌石防渗渠道。

技术要求：防渗型式采用M7.5浆砌石贴坡，在设计流量为Q=1.45 m3/s时，底宽1.5 m，衬砌厚度0.3 m，边坡 1∶1.5，高度1.6～1.8 m，渠底与岸坡相交处做300 mm×300 mm齿墙。渠道衬砌每10 m设一横缝，缝内填高密度聚乙烯闭孔板，迎水面填止水条。

适用范围及特点：采用浆砌石能就地取材，耐磨力强，施工简单，且抗冻性能好，但人工堆砌不利于机械化施工。

2.3 混凝土U型渠防渗

混凝土U渠道在近些年的灌溉工程中得到广泛应用，而且技术比较成熟，在册田灌区的改扩建工程中，混凝土U型渠道主要用于新建的支、斗渠，在干渠上相邻两座距离较近的U型渡槽连接处、或者局部填方渠道，为减少占地也可以使用U型渠道。

技术要求：U型渠厚6～10 cm，每4 m分缝，缝宽20 mm，缝内填沥青水泥砂浆，比例 1∶1∶4。用于干渠的U型渠道每跨段槽身设两根拉杆，其纵向钢筋应深入渠道衬砌端部，下部铺设复合土工膜，厚度不小于0.2 mm。

适用范围及特点：适应性强，比梯形渠道减少工程占地，比土渠防渗节水。预制混凝土U型渠道一般在预制场地制好，运到施工现场安装，施工进度快，并减少现场浇筑支模等费用。从实施经验可以看出，U型渠的灌溉水利用系数与土料防渗渠道相比可提高近15%，节水效益明显。

2.4 土料防渗

渠道末端农渠、毛渠采用土料防渗型式。

技术要求：施工时要求进行清基处理，厚度30 cm，保证基底平整，且不含砖石等硬块以及树根（枝）和杂草等。经试验选定适宜的土料防渗配合比，在该配合比下进行拌料铺设，控制压实度不小于94%，形成紧密的黏土防渗层，厚度在50～60 cm，分层压实。

适用范围及特点：适用于渠系末端流速较低的农渠、毛渠。施工技术简单，易实施和掌握，造价低，但耐久性差。

2.5 混凝土矩形无压箱涵

由于册田灌区部分原渠道年久失修，有些已被附近村民作为通行道路硬化占用，为减少征地与纠纷，可将这部分渠道做成混凝土矩形无压箱涵，下部输水，上部行人。

技术要求：过水断面依照明渠均匀流矩形过水断面推求，本次设计渠段设计流量1.3 m3/s，过水断面2.0 m×1.8 m，底板和侧壁均厚300 mm，上盖200 mm厚钢筋混凝土盖板，以便于人行。

适用范围及特点：在旧灌区改造中容易出现人、地纠纷，该防渗型式可以有效减少占地，化解纠纷。同时，与倒虹或者埋管等输水建筑物相比，无压箱涵造价低，局部水头损失较小，与梯形渠道通过渐变段连接水流相对比较平顺，流态稳定。

3 渠道防渗效益

3.1 节水效益

项目实施后，灌区节水部分灌溉水利用系数可由0.43提高到0.5；考虑设计水平年灌区末级渠道也能完全防渗配套，灌溉水利用系数可达0.64。根据现状的灌溉措施及渠系配套情况计算的灌区年增节水能力为140.3万m3。可改善灌溉面积0.96万hm2。

3.2 经济效益

实施节水灌溉技术措施后，减少了灌溉用水量，对抽水提水灌区就意味着节约了耗能量，即每年节省115.75万kW·h的电量，电价按一般提黄灌溉用电电价0.07元/kW·h计算，则每年的节水的经济效益为8.1万元。改善灌溉面积0.96万hm2，求得每年改善灌溉效益为3 134万元。

4 结语

在册田灌区改扩建工程中，因地制宜，采用不同的渠道防渗型式相结合，可以有效地提高灌溉水利用系数，减少渗漏，合理利用地形和材料，减少占地，充分发挥灌区工程的节水效益与经济效益。