渠道防渗工程技术

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

发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、发展喷灌与微灌、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，渠系水的利用系数很低，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）。也就是说，从水源到田间，有50％以上的灌溉水因渠道渗漏而损失掉了。由于渠道渗漏浪费的水量很大，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高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很大作用。因此，必须首先做好渠道防渗工程，堵住这个浪费水的大洞，提高渠系水的利用率。

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，浪费了水资源，而且会引起地下水位上升，招致农田渍害，在有盐碱化威胁的地区，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。为了减少渠道输水损失，提高渠系水利用系数，一方面要加强渠系工程配套和维修养护，有计划地引水和配水，不断提高灌区管理工作水平；另一方面要采取渠道防渗工程措施，减少渗漏损失水量。（二）渠道防渗的作用

渠道防渗工程措施除了减少渠道渗漏损失、节省灌溉用水量、更有效地利用水资源外，还有以下作用：

1．提高渠床的抗冲能力，防止渠坡坍塌，增强渠床的稳定性。

2．减小渠床糙率系数，加大渠道内水流流速，提高渠道输水能力。

3．减少渠道渗漏对地下水的补给，有利于控制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，节省工程维修费用。

5．降低灌溉成本，提高灌溉效益。

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计算确定，地下水位较高和有防冻要求时，可采用宽浅：断面。

2．地下水位高于渠底时，应设置排水设施。

3．防渗材料及配合比应通过试验选定。

4．采用刚性材料防渗时，应设置伸缩缝。

5．标准冻深大于10cm的地区，应考虑采用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％；井灌区如采用固定渠道输水，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

根据所使用的材料，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主要形式。各类材料防渗效果和适用条件见表3-1。

表3-1 常见渠道防渗形式的主要特性

项目

防渗材料主要原材料

允许最大

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

和地区的中、小型渠道灰土

三合土

四合土

10～25

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，且附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，但防渗能力一般较难

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。一般适用于有

冻害的地区，且附近有沥青料源

渠道

埋辅式膜料土料保护层

刚性保护层

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，

用土作保护层时，造价较低，但

自地多，允许流速小。适用于中、

型低流速渠道。当用刚性保护层

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 防渗效果、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主要问题是衬砌技术成本较高，影响大面积推对于西北地区特殊的湿陷性黄土、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根据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，根据渠道流量大小，表层采用水泥砂浆抹面和涂刷硫酸亚铁溶液的办法。

2．水泥土防渗。水泥土防渗层的配合比应通过试验确定。防渗层的厚度宜采用8～10cm，小型渠道不应小于5cm。水泥土预制板的尺寸，应根据制板机、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、石板等材料作保护层。此种防渗层结构，水泥土的水泥掺量可以适当减少，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)，浆砌料石采用15～25cm；浆砌块石采用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般采用15～30cm。

为了防止渠基淘刷，提高防渗效果，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