干支渠渠道防渗技术及发展趋势探讨.docVIP

干支渠渠道防渗技术及其发展趋势探讨 摘要：随着国民经济的发展，农业用水量随之上升，水利用系数越来越的到人们的重视。本文根据近年来干支渠渠道防渗技术的发展，结合桃曲坡水库实际工程，对渠道防渗技术、防渗效果以及经济效益进行分析，并提出目前渠道防渗技术难点，以及可实施的解决方案。 关键字：干支渠 防渗技术 渗透理论 方案 1 前言 随着我国工业农业的迅速发展，以及人民生活水平的不断提高，各行业用水量也随之增加，尤其是农业灌溉用水更是占全国用水量70%以上，其中灌溉用水约占农业用水的92%。然而由于某些地区灌溉技术的限制使得本来有限的水资源不能得到充分的利用，据统计，我国目前灌溉水的利用系数不足0.5，全国已建防渗渠道还只占渠道总长的18%。 渠道防渗是我国目前农田灌溉节水措施中最为经济而且易于实施的节水措施之一，是我国目前最优先使用的也是使用范围最为广泛的节水技术措施。渠道防渗的作用不仅可以显著减少水的渗漏，提高渠系水利用系数，而且可以提高输水、输沙能力，水在防渗渠道中的流速一般较土渠高30%左右，引水能力比土渠增加50%左右，同时渠道防渗还有调控地下水水位、防止土壤盐碱化、沼泽化，改良生态环境和降低渠道管理养护费用以及减小渠道尺寸等作用。 正是由于渠道防渗有着如此经济且显著的使用效果才使得进一步发展和优化渠道防渗技术具有了重要的意义。 2 渗透理论 水由渠道深入渠床究其原因是水的渗流引起。渗流指的是水或其他流体透过岩土体孔隙流动的现象，水在岩土体中的渗流，一方面会引起水头损失，另一方面将引起土体变形。 法国工程师达西在垂直圆管中装砂进行渗透试验，得出层流条件下，土中水渗透速度与能量（水头）损失之间关系的渗流规律：达西定律即单位时间内的渗出水量q（cm3/s）与水力梯度i和渗透断面面积A成正比，且与图的透水性质有关： (1) 其中：k是反映土的透水性大小的一个很有用的系数，称为土的渗透系数，相当于水力梯度i=1时的渗透速度，其量纲与渗透速度相同（cm/s）。 渗流的计算就是为了减少因水的渗流而引起的水利用系数下降，导致工程经济效益下降。对于水的渗流可以根据水流的形态分一维、二维、三维计算。灌溉渠道可按一维水流态进行计算即一维渗流计算方法。 3 防渗设计 3.1 防渗材料 渠道防渗常用的防渗材料有土料、石料、水泥土、混凝土、膜料、沥青混凝土等。各种防渗措施用料及特点如下表所示： 表1防渗措施用料及特点 防渗材料 用料 优点 缺点 土料 粘性土、黏砂混合土、灰土、三合土和四合土等 该材料能就地取材，料源丰富，技术简单，造价低廉，可以利用碾压设备 渠道允许流速较低，抗冻性差 水泥土 水泥、土 便于就地取材、防渗性能较好、施 工简便 水泥土的早期强 度低以及抗冻性差 砌石 干砌卵石、干砌块石、浆砌料石、浆砌块石、浆砌石板等 抗流速大、能就地取材、抗冻和防冻害能力强、耐磨能力强，有较好的防渗效果以及较强的稳定性等 不易机械化施工，故施工质量难于控制；造价不一定低，采用时应进行经济技术论证 混凝土 混凝土 防渗效果好、糙率低、强度高、便于管理等 适应变形的能力差， 在缺乏砂石料的地区造价较高 沥青混凝土 沥青、混凝土 具有良好的不透水性、耐久性和柔性等 该材料应用发展较慢，究其原因，主要是存在料源不足、植物穿透和施工工艺严格等问题 土工膜料 聚乙烯（PE ）、聚氯乙烯（PVC ）等 防渗性能好、适应变形能力强、质量轻、用量少、运输量小、施工简便、工期短、耐腐蚀性强、造价低等 土工膜较薄，在施工和运行管理期易被刺破，使得其防渗性能大大降低 新型固化土防渗材料 土壤固化剂 可就地取材、工程造价低、施工简单方便、防渗效果较好等 抗冻性不稳定、耐久性差等 3.2 衬砌结构型式 目前我国渠道衬砌的断面形式大多采用梯形、矩形、U形及复合形。矩形和梯形渠道优点是施工简单，但水流速度慢，抗冻性能不好。U形断面的渠道较矩形与梯形防渗效果更好而且具有水流条件佳、体积小、结构稳定性好、抗冻胀变形能力强、造价低、使用寿命较长等优点。 4 工程实例 4.1工程概况 桃曲坡水库是一座以农业灌溉为主，兼有城市供水的中型水利工程。水库位于石川河支流沮水河的下游，地处铜川市耀州区城北15km处的沮河峡谷地带，是一座以农业灌溉为主，兼有城市供水的中型水利工程，总库容5720万m3有效库容3949万m3。桃曲坡水库灌区位于关中北部的渭北旱塬区，辖铜川市耀州区、铜川市新区、渭南市富平县和咸阳市三原县等两区两县21个乡镇，198个行政村，916个村民小组，总人口46.7万人，其中农业人口37.9万人。灌区灌溉是以桃曲坡水库供水为主，兼有引清、引洪，跨流域调水，蓄、引、提结合多渠首多水源的灌溉系统。