农田水资源运输渠道中防渗透技术的应用

2022-10-13曹风华

水利科学与寒区工程 2022年9期

曹风华

(温陈街道农林水综合服务中心，山东聊城 252131)

根据实际情况来看，我国在农业建设以及灌溉施工过程中进行水资源运输时，通常都会采用渠道形式。我国水利工程建设相对较早，目前仍在运用这些渠道，并且没有及时进行维修和更新，进而导致渠道发生一系列的问题，如渗漏，这种情况不仅造成水资源浪费，还导致水利工程建设出现质量问题[1]。对农业水资源利用情况的统计结果发现，由于渠道渗透造成的水资源浪费开始受到了越来越多的重视[2]。在此背景下，渠道渗透问题的处理成为了农业发展中备受关注的研究内容。水利工作者的主要研究方向也不再局限于渠道防渗技术的设计，对技术的合理应用也展开了分析和讨论[3]。在此趋势下，农业水资源的利用率得到了大幅提升，相关技术的价值也得到了最大限度发挥[4]。虽然已经取得了良好的实际效果，但是也存在进一步优化的空间。从本质上讲，对农田水利工程的渠道进行防渗处理无论是从水资源利用还是从农作物种植角度，甚至是对于渠道本身，都具有重要意义[5]。一旦渠道出现明显的渗漏情况，输送的水资源会在运输过程流失，成为无效水源，而在渗透作用下，渠道的裂缝也会不断增加[6]，如果不能及时采取补救措施，将会大大缩短其使用寿命[7]。有效水资源总量的减少也会导致农作物的灌溉程度难以达到其生长需求，降低最终的产量，影响所在区域的经济效益[8]。由此不难看出，渠道防渗透技术是一项关系到社会民生和环境发展的重要措施[9]。本文提出渠道防渗透技术在农田水利工程中的应用研究，并通过实例分析对其应用效果和价值进行分析，以期为提高水资源的灌溉效率，缓解水资源紧缺，减少工程性缺水和旱情发生，为农业生产活动的基础费用开销管理提供参考，以最小的成本实现最大的经济效益。

1 水泥砂浆防渗技术

在确保基本施工质量可靠的基础上，渠道出现渗透的可能性相对较低，因此可以采用水泥砂浆防渗技术实现对渠道的处理。在实施过程中，使用的原材料主要是砂壤土和特细沙，按照1∶6的比例加入水，并结合渠道所处环境的温度和光照强度加入适当的外加剂以提高防渗层的稳定性。通过对外加剂的使用剂量进行调节，形成的砂浆分为塑性水泥砂浆和干硬性水泥砂浆。在具体的选择过程中，温度偏低、光照偏弱的北方灌区主要采用干硬性水泥砂浆实现对渠道的防渗处理，温度偏高、光照偏强的南方灌区则主要采用塑性水泥砂浆实现对渠道的防渗处理。在技术应用过程中，需要重点关注土层的防渗、防干缩效果，从温度角度考虑，要以渠道所在区域的最低温度为基础进行防冻胀处理，以渠道所在区域的最大降雨量为基础进行防冲刷处理，同时充分考虑防渗层的防湿胀和防滑坡问题。

对于防渗作用效果的调节，可以通过改变砂浆浓度实现，一般情况下，当砂浆中水的比例在10%以下时，其可承载的渗透力强度可以达到5.0 MPa以上，当砂浆中水的比例在5%以下时，其可承载的渗透力强度可以达到15.0 MPa以上。按照该标准，结合渠道的实际情况，实施个性化的泥浆配比。对于防缩干效果的调节，主要是通过完成防渗层涂刷后的维护周期实现的。一般涂层后期的水养维护周期为3 d，砂浆浓度越高，其缩干能力越强，因此后期的水养维护周期也需要随之延长。当砂浆中水的比例达到10%以上时，水养维护周期为3 d即可实现防缩干燥的目的，当砂浆中水的比例在10%以下时，水养维护周期需延长至5 d左右，当砂浆中水的比例在5%以下时，水养维护周期需至少需要5 d。防冻胀和防冲刷强度的调节主要是通过改变砂浆浇捣力度实现的。当砂浆中水的比例达到10%以上时，砂浆浇捣力度不小于80 MPa即可，当砂浆中水的比例在10%以下时，砂浆浇捣力度需要满足100 MPa的最低要求，当砂浆中水的比例在5%以下时，砂浆浇捣力度不小于130 MPa。按照这样的方式，结合渠道所处环境的实际情况，保证每个施工环节有序开展，实现防渗处理。

2 混凝土防渗处理技术

与水泥砂浆防渗技术相比，混凝土防渗技术最大的特点就是不受农田水利渠道建设环境因素和气候因素的影响，决定其应用效果的最重要环节就是混凝土的搅拌。搅拌的时间过长会降低混凝土的韧性，时间过短会使其强度受到负面影响。为此，本文主要针对混凝土搅拌时间进行详细分析。为了便于直观区分，本文以混凝土的坍塌度为标准对搅拌机型号的选择和搅拌时间的设置进行分析。当混凝土的坍塌度小于3.0 cm时，使用自落式搅拌机需要搅拌120 min，使用强制式搅拌机需要搅拌100 min即可，当混凝土的坍塌度大于3.0 cm时，使用自落式搅拌机需要搅拌90 min，使用强制式搅拌机需要搅拌60 min即可。按照这样的方式完成混凝土的搅拌工作后，以先底后边的顺序实施浇筑，辅以振捣操作完成对渠道的防渗处理。

3 实例分析

为了进一步分析本文提出的渠道防渗透技术在农田水利工程中的应用效果，本文进行了实例分析。

3.1 考察对象基础概况

考察对象区域地处黄土高原的偏东部，干旱和水土流失情况十分严重。地貌类型具有明显的地质多样化特征，东部和西部以山地丘陵构造为主，中部以断陷盆地构造为主。对区域的地质环境进行进一步考察，发现其在地势走势上具有起伏悬殊的特点，除极少位置外，大部分位置的海拔均达到了600.00 m以上。不仅如此，测试区域的降水在时空分布上也表现出不均匀的特征，近5年降水量最大值达到664.38 mm，最小值为406.25 mm。时间主要集中在7—9月之间。在此背景下，由于地表水资源不足导致农业灌溉用水量的来源主要是地下水，灌溉过程中渠系输水损失约为40%。并且大多数地方采用大水漫灌，加上地面不平整，造成灌水定额高。全省灌溉水利用系数仅为0.4。

本文选择10个面积均为200 m2的连续地块进行试验测试，并将其分为2组，每组5块试验田，分别编号A1、A2、A3、A4、A5和B1、B2、B3、B4、B5。其中，A组作为对照组，B组作为试验组，采用本文方法对其所在渠道进行防渗处理。统计两组试验田灌溉的用水总量以及相关费用成本的投入情况、农作物经济收入情况。

3.2 测试结果

试验地块种植的农作物为玉米，在其生长阶段的100 d内，共进行了3次灌溉，统计了两组试验地块的用水总量，其结果如表1所示。

从表1中可以看出，对比两组地块的灌溉用水情况，第1次灌溉中，对照组的总用水量为933.92 m3，应用本文提出渠道防渗技术后的总用水量为576.33 m3，用水下降了38.29%。通过观察第2次和第3次的灌溉用水总量也可以看出，应用本文提出渠道防渗技术也实现对水资源使用量的有效控制。最后对比在农作物整个生长周期内的灌溉用水总量，对照组为3738.78 m3，试验组2135.24 m3，应用渠道防渗技术共减少了1603.54 m3水资源使用量，比例达到42.89%。说明渠道防渗技术可以实现减少农田水利工程用水的目的。