7渠道防渗工程技术

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7渠道防渗工程技术 3.1渠道防渗类型和特性 3.1.1渠道防渗意义和作用 (一)渠道防渗意义 进展节水型农业行之有效的节水技术有渠道防渗、低压管道输水、改进地面灌溉技术、进展喷灌与微灌、实行节水灌溉制度等。这些节水技术无疑均是重要的和必需的,但节水效益最大的技术则是渠道防渗。这是因为我国每年灌溉用水量约为3500亿m3,占农业用水量的90%,占我国总用水量的63%。目前我国已建渠道防渗工程为55万多Km,仅占渠道总长的18%,80%以上的渠道没有防渗,渠系水的利用系数专门低,平均不到0.50,低于其他国家(美国为0.78,前苏联为0.6~0.7,日本为0.61,巴基斯坦为0.58等)。也确实是讲,从水源到田间,有50%以上的灌溉水因渠道渗漏而缺失掉了。由于渠道渗漏白费的水量专门大,我国粮食作物的水分生产效率仅为1kg左右,而以色列高达2.32kg。如果我国灌溉渠系水的有效利用系数提升0.10,则每年可节约水量350亿m3左右,等于正在规划的南水北调中线工程年引水量的2.7倍左右,这对缓解我国水资源供需矛盾将起到专门大作用。因此,必须第一做好渠道防渗工程,堵住那个白费水的大洞,提升渠系水的利用率。 渠道的渗漏水量不仅降低了渠系水的利用系数,减少了灌溉面积,白费了水资源,而且会引起地下水位上升,招致农田渍害,在有盐碱化威逼的地区,还会引起土壤的次生盐碱化,同时还会增加灌溉技术和农民的水费负担,甚至会危及工程的安全运行。为了减少渠道输水缺失,提升渠系水利用系数,一方面要加大渠系工程配套和修理养护,有打算地引水和配水,持续提升灌区治理工作水平;另一方面要采取渠道防渗工程措施,减少渗漏缺失水量。 (二)渠道防渗的作用 渠道防渗工程措施除了减少渠道渗漏缺失、节约灌溉用水量、更有效地利用水资源外,还有以下作用: 1.提升渠床的抗冲能力,防止渠坡坍塌,增强渠床的稳固性。 2.减小渠床糙率系数,加大渠道内水流流速,提升渠道输水能力。 3.减少渠道渗漏对地下水的补给,有利于操纵地下水位和防治土壤盐碱化及沼泽化。 4.防止渠道长草,减少泥沙淤积,节约工程修理费用。 5.降低灌溉成本,提升灌溉效益。 3.1.2渠道防渗材料及结构形式 (一)渠道防渗工程应符合的要求 1.防渗渠道断面应通过水力运算确定,地下水位较高和有防冻要求时,可采纳宽浅:断面。 2.地下水位高于渠底时,应当设置排水设施。 3.防渗材料及配合比应通过试验选定。 4.采纳刚性材料防渗时,应当设置伸缩缝。 5.标准冻深大于10cm的地区,应考虑采纳防治冻胀的技术措施。 6.渠道防渗率,大型灌区不应低于40%;中型灌区不应低于50%;小型灌区不应低于70%;井灌区如采纳固定渠道输水,应全部防渗。 7.大、中型灌区宜优先对骨干渠道进行防渗。 (二)渠道防渗材料简介 按照所使用的材料,渠道防渗可分为:①土料防渗;②水泥土防渗;③砌石防渗I④塑料薄膜防渗(内衬薄膜后再用土料、混凝土或石料护面)⑤沥青混凝土防渗;⑥混凝土防渗等。其中混凝土衬砌是当今渠道衬砌的要紧形式。各类材料防渗成效和适用条件见表3-1。 表3-1 常见渠道防渗形式的要紧特性 项目

防渗材料 要紧原材料 承诺最大 渗漏量 (m3/m2.d) 使用年限 适用条件

土料 粘性土 粘砂混合土 粘质土、砂、石、石灰等 0.07~0.17 5~15 能就地取材。造价低,施工简便,但抗冻性差,耐久性较差,需劳力多,质量不易保证适用于气候灰土 三合土 四合土 10~25 和地区的中、小型渠道 水泥土 干硬性水泥土 塑性水泥土 壤土、砂壤土、水泥等 0.06~0.17 8~30 能就地取材,造价较低,施工容易,但抗冻性较差。适用于温地区,且邻近有壤土和砂壤土的渠道

石料 干砌卵石 (挂淤) 卵石、块石、料石、石板、水泥等 .20~0.4 25~40 抗冻和抗冲性能好,施工简易,耐久性强,但防渗能力一样较难

保证,需劳力多。适用于石料来源丰富、有抗冻与抗冲要求的渠道

浆砌块石 浆砌卵石 浆砌料石 浆砌石板

0.09~0.25

沥青混凝土 现场浇筑预制辅砌 沥青、砂、石、矿粉等 0.04~0.14 25~30 防渗能力强,适应冻胀变形能力较好,造价与混凝土相近,但目前沥青料源缺乏。一样适用于有

冻害的地区,且邻近有沥青料源渠道

埋辅式膜料 土料爱护层 刚性爱护层 膜料、土料、砂、石、水泥等 0.04~0.08 20~30 防渗能力强,质轻、运输便利,用土作爱护层时,造价较低,但自地多,承诺流速小。适用于中、型低流速渠道。当用刚性爱护层时,造价较高,可用于大、中型渠道

混凝土 现场浇筑 砂、石、水泥、速凝剂等 0.04~0.14 30~50 防渗成效、抗冲性和耐久性好,可用于各类地区的各种运用条件下的各级渠道;喷射法施工宜用于岩基、风化岩基以及山区渠道

预制辅砌 0.06~0.17 20~30 喷射法施工 0.05~0.16 25~35 目前,我国渠道防渗中存在的要紧咨询题是衬砌技术成本较高,阻碍大面积推关于西北地区专门的湿陷性黄土、盐胀土和膨胀土层,渠道衬砌需解决大变形。 (三)渠道防渗层的结构及厚度 1.土料防渗。土料防渗层的厚度应按照防渗要求通过试验确定。中、小型渠道可参照表3-1选用。为增加防渗层的表面强度,按照渠道流量大小,表层采纳水泥砂浆抹面和涂刷硫酸亚铁溶液的方法。 2.水泥土防渗。水泥土防渗层的配合比应通过试验确定。防渗层的厚度宜采纳8~10cm,小型渠道不应小于5cm。水泥土预制板的尺寸,应按照制板机、压实功能、运输条件和渠道断面尺寸等功能确定,每块预制板的重量不宜超过50kg。板间用砂浆挤压、填平,并及时勾缝与养护。 因水泥土的抗冻性较差,故对耐久性要求高的明渠水泥土防渗层,宜用塑性水泥土铺筑,表面再用水泥砂浆、混凝土预制板、石板等材料作爱护层。此种防渗层结构,水泥土的水泥掺量能够适当减少,但水泥土28d的抗压强度不应低于1.5MPa。 表3-2 土料防渗层厚度表

土料种类 防渗层厚度表(cm) 渠底 渠坡 侧墙 高液限黏质土 中液限黏质土 灰土 三合土 四合土 20~40 30~40 10~20 10~20 15~20 20~40 30~60 10~20 10~20 15~25 20~30 20~40 3.砌石防渗。护面式砌石防渗层的厚度(见图3-1),浆砌料石采纳15~

25cm;浆砌块石采纳20~30cm;浆砌石板厚度不宜小于3cm。浆砌卵石、干砌卵石(见图3-2)挂淤护面式防渗层的厚度一样采纳15~30cm。 为了防止渠基淘刷,提升防渗成效,干砌卵石挂淤渠道可在砌体下面设置砂砾石垫层或低标号砂浆垫层。浆砌石板防渗层下,可铺厚度2~3cm的砂料或低标号砂浆垫层。对防渗要求高的大中型渠道,可在砌石层下加铺粘土、三合土、塑性水泥土或塑膜层。

图3-1 浆砌石渠道护面结构 (a)护面式结构 (b)挡土墙式结构 护面式浆砌石防渗层一样不基上挡土墙式浆砌石防渗层宜设10~15m。 4.膜料防渗。膜料的差不多和沥青。按防渗材料可分为塑料类、沥青和环氧树脂类。按加大不加大土工膜(直喷式土工膜加大土工膜(玻璃纤维布、聚酯纤维布作加大材料)、复合型土工膜(土工织物作基材)。 目前我国渠道防渗工程普遍采纳聚乙烯和聚氯乙烯塑料薄膜,其次是沥青玻璃纤维布油毡。此外,复合土工膜近几年也连续采纳。 膜料防渗多用埋铺式,其结构一样包括:膜料防渗层、过渡层、爱护层等。如图3-2所示。

图3-2 埋铺式膜料防渗体的构造 (a)无过渡层的防渗体;(b)有过渡层的防渗体 用作过渡层的材料专门多,应因地制宜地选用。过渡层的厚度见表3-3。 表3-3 过渡层厚度 过渡层厚度 厚度(cm) 灰土、塑性水泥土、砂浆素土、砂 2~3 3~5 素土爱护层厚度,当时,全铺式的梯形、台阶形、锯齿形断面,

半铺式的梯形和底铺式断面爱护层的厚度,边坡与渠底相同。见表3-4;当时,梯形和五边形渠底土爱护层的厚度见表3-4,渠坡膜层顶部土爱护层最小厚度,温顺地区为30cm,冰冷地区为35cm。 表3-4 素土爱护层的厚度 单位:cm

爱护层土质 渠道设计流量(m3/s) <2 2~5 5~20 >20~ 砂壤土、轻壤土 中壤土 重壤土、粘土 45~50 40~45 35~40 50~60 45~55 40~50 60~70 55~60 50~55 70~75 60~65 55~60 刚性材料爱护层厚度见表3-5。也可在渠底、渠坡和不同渠段,采纳具

有不同抗冲能力、不同材料的组合式爱护层。 表3-5 不同材料爱护层的厚度 单位:cm

爱护层材料 水泥土 块石、卵石 砂砾石 混凝土 现浇 预制

爱护层厚度 4~6 20~30 25~40 ≥30 4~10 4~8 5.沥青混凝土。沥青混凝土防渗层厚度一样5~6cm(见图3-3),大型渠道可采纳8~10cm。有抗冻要求的地区,渠坡防渗层可采纳上薄下厚的断面,一样坡顶厚度5~6cm,坡底厚度8~l0cm。整平胶结层采纳等厚断面。沥青混凝土边长不宜大于1.0m,厚度采纳5~8cm。预制板一样用沥青砂浆砌筑;在地基有较大变形时,也可采纳焦油塑料胶泥填筑。

图3-3 沥青混凝土防渗体的结构形式 (a)无整平胶结层的防渗体;(b)有整平胶结层的防渗体 1-封闭层;2-防渗层;3-整平胶结层;4-土(石)渠基;5-封顶板 6.混凝土防渗。混凝土防渗层采纳等厚板,当渠基有较大膨胀、沉陷等变形时,除采以 取必要的地基处理措施外,对大型渠道宜采纳楔形板、肋梁板、中部加厚板或“Ⅱ”形板。混凝土防渗体的结构形式如图3-4所示。

图3-4 混凝土防渗体的结构形式 3.1.3选择防渗技术措施应考虑的因素 表3-1系我国SL18-91《渠道防渗工程技术规范》规定的各种渠道防渗材料的技术特点、防渗成效、运用条件等,可按照拟建渠道的差不多资料,在上述设计总则指导下,具体的进行设计。设计时尚应综合考虑下列阻碍因素。 (一)气候条件