陕西省大型灌区渠道防渗技术

2147万亩，其中万亩以上灌区156处 。
2、大型灌溉概况
12个大型灌区总耕地面积 1215万亩，占全省24.3%； 总人口856.2万人，其中农业人口687.8万人，占全省 24.8%。灌区有大中型水库11座，总库容11.4亿m3，各级 抽水站669处，总装机容量3467km，各类渠系建筑物 26135座。大型灌区设施灌溉面积1144万亩，有效灌溉面 积972万亩。 这些大型灌区有悠久的历史，著名的泾、洛、渭灌区已 运行五、六十年，灌区普遍存在的问题是工程老化失修、 破坏严重、设备陈旧、带病运行、效率低下、水费价格不 合理等。目前灌区的灌溉水利用系数仅为0.43～0.57，灌 区年实际损失水量高达20亿m3，其中渠道渗漏损失约占2/3, 田间损失约占1/3。
二、有关渠道防渗防冻的几个问题
1、冻层深度的确定 根据陕西关中灌区近10年的实际观测资料分析，地面标准冻深与 气温的关系为：
1/ 2
H 地 ＝ AF 气 － B
式中：F气—年冻结指数（℃、d）,设计时选用近10～20年的最大值。 A、B—系数，由观测资料确定。 对宝鸡峡灌区:A=5.81, B=26.2； 对陕西泾惠灌区： A＝3.88 , B＝14.0。 设计冻深
谢 谢！
3、大型灌区节水改造概况
大型灌区续建配套节水改造项目实施以来，共完成干 支渠衬砌428km，改造建筑物1300座，处理险工段210处， 改造泵站10处。增加支渠输水能力60.3m3/s，新增灌溉面 积13.7万亩，恢复和改善灌溉面积530万亩；年均增产 16.4万吨，年平均节约水量2.1亿m3；因节水年均增加工 农业产值3.8亿元。
图1 弧脚梯形渠示意图 3 图2 弧底梯形渠示意图
衬砌板 膜料等
α
r θ
衬砌板
Fra Baidu bibliotek
α
r
H
θ
膜料等
图3
加 横 撑 U型 渠 断 面
图4
U型 渠 断 面
H
H
（2）U型渠道断面设计要求见表2
表2 U型渠水深H与半径r关系
倾角α(度) r/H
0 0.65~0.72
5.7 0.62~0.68
11.3 0.56~0.63
H 设 k1 k 2 H 地
式中： K1－遮荫系数。可选用K1＝1.2； K2－频率模比系数，其大小参考“渠系抗冻胀设计规范”。
2、冻胀量的确定
建议按下式计算
h α
p
f H 100
设
式中： αp－荷载系数，可选αp=1.0； f－土壤平均冻胀深度，见“渠系抗冻胀设计规范”。 若h>2cm，则必须采取防冻措施； h>5cm，则必须采取高标准的防冻措施。

i 1
η
i 1
渠j
渠

N
式中：N为一年内渠道过水次数。
三、渠道防渗技术
渠道防渗的要求：输水能力强、输沙能力大、防渗和抗 冻效果好，占地少、造价低、耐久时间长、施工简便等。
（一）衬砌渠道断面
渠道断面形式与防渗抗冻效果密切相关，对于干渠应尽 量采用弧脚梯形断面，对支渠应尽量采用弧底梯形断面，条 件具备者最好采用U形断面。在膨胀土地区，U形渠可采用 隔水排水法加设渠口横向支撑措施。对斗以下田间渠道一律 采用U型渠道断面。
陕西省大型灌区渠道 防渗技术
费良军
(西安理工大学水利水电学院)
一、陕西省大型灌区概况 二、有关渠道防渗抗冻的几个问题 三、渠道防渗技术 四、需进一步研究的问题
一、陕西省大型灌区概况
1、自然条件
陕西省年降水量500～900mm，年蒸发量 为1200～1500mm。陕西关中地区属温带大陆性 气候，多年平均气温14℃，最高气温42℃，历年 最低气温－23℃，近十年最低气温－16℃，地面 标准冻层深度0.4~0.5m。目前陕西省总灌溉面积
（2）适宜的流量条件
弧底梯形断面一般适应流量为2～8m3/s，弧脚 梯形断面适应流量8～20m3/s。梯形断面适应于设 计流量大于20m3/s，且原渠道难以改造成弧脚梯 形断面的渠道。渠道断面形式和结构见图1和图2。
（3）弧底梯形断面渠道设计应符合表1要求
表1
边坡系数 水力最佳
弧底梯形渠水深H与弦长b关系
渠道设计流量(m3/s) 标号种类 强度（C） 抗冻（D） 抗渗（S） 寒冷地区 15 50 2 温和地区 15 2
<2
2—20
强度（C） 抗冻（D） 抗渗（S）
强度（C） 抗冻（D） 抗渗（S）
15 50 4
15 100 6
15 50 4
15 50 6
>20
（2）砼板的厚度
现浇砼板：6~10cm 现场预制板：6~8 cm 机制预制板：4~5 cm
1、弧底梯形渠道和弧角梯形渠道
（1）特点
①断面流速大、输沙能力强，对多泥沙水源引水有 利；②水位高便于向下一级渠道自流输水；③渠道断面 无尖角，不易形成冻胀力的应力集中，且圆弧处为一反 拱，能在一定程度上减轻冻胀的不均匀性，较梯形渠道 断面具有较强的抗冻性能；④特别适宜于梯形断面的渠 道改造，且工程量小。
（3）伸缩缝
砼板伸缩缝一般横向缝间距3~5m，多为4m，在圆弧与斜坡 连接处设2条纵向伸缩缝，楔型缝下宽20mm，上宽30mm，缝内 下部用聚氯乙烯胶泥填塞，封口用M5水泥砂浆抹平，伸缩缝大样 见图5。有特殊要求的，可考虑设橡塑止水带处理。
水泥砂浆
现浇砼
20
聚氯乙烯胶泥
图5 伸缩缝大样图
2、过渡层
0.5 1.79 3.22 1.0 1.41 3.25 1.25 1.25 3.44 1.5 1.11 3.50
b/H
允许范围
膜料等
2、U型渠道断面
b
H
衬砌板
o r
o
r
衬砌板 膜料等
θ
（1）特点： U型渠道断面接近佳水力断面，过流量和输沙能 b 力强、省地省材料。由于目前U型渠衬砌机械的限制，目前主要 适用于流量小于3m /s的渠道。U型渠道断面形式见图3和图4。
3、渠道水利用系数的确定
每公里渠道输水损失量S（m3/s· km）与入渠流量Q关系为 S＝aQb 渠道一次输水过程的渠道水利用系数η渠j为
渠j
1 n

n
(1 a Q
b 1 i
L）
式中：Qi— 渠道一次输水过程中第i时段的流量； L — 渠道长度； n — 渠道一次输水过程流量变化次数。 N 年渠道水利用系数为：
四、需进一步研究的问题
1、防治冻胀措施的研究
（1）根据不同类型区，进一步研究水、土、温度与冻深、砌体变位、基 土水分、冻胀量之间的定量关系，得到冻胀类型分布图；（2）研究经济可 行的砼渠道防渗抗冻的最佳断面、结构形式和材料以及防冻设计的基本参数 等技术问题。 2、防渗效果的持续变化规律
通过原型观测，研究渠道防渗抗冻效果在多年行水、冻融交替循环作用 下的变化特性，为工程设计和管理提供科学依据。 3、伸缩缝止水新材料、防渗膜料和保温材料研究 4、施工机械的研制 施工机械直接影响工程施工质量和工程寿命，急需开发渠道衬砌施工新 机具。
16.7 0.45~0.56
（二）衬砌材料与结构
1、衬砌材料 陕西大型灌区渠道衬砌材料一般为砼板、膜复合结构， 一是现浇砼板下铺一布一膜土工织物；二是现浇弧底、预 制板铺砌渠道两侧，下铺膜料。膜料一般利用厚0.25mm、 100g/m2的无纺布。
（1）砼板的结构形式
一般采用等厚板，当渠基有较大冻胀、沉陷等变形时， 也可采用其它板型。砼板设计标号见表3。
在砼板和膜料间一般设过渡层，以避免砼粗骨料扎破膜料。 过渡层可根据实际，采用水泥土、低标号砂浆或其它材料，目前 陕西省多采用50#水泥砂浆，厚度一般为2~3cm。衬砌横断面图 见图6。
3、防渗膜料
膜料设置于过渡层和夯实、平整好的渠床之间，膜
料层是复合式衬砌的防渗主体。防渗膜料一般选用厚
0.25mm、100g/m2PE复合防渗膜料，搭接长度20cm， 接缝用粘接法。