论文部分内容阅读
摘要：水力渠道防渗工程与我国节水工程技术水平与农业灌溉技术水平具有密切的关系，对改善我国水资源紧缺的现状具有一定的作用。本文对水力渠道防渗工程的主要相关工程技术进行了介绍，主要包括了防渗材料的选用、特殊基土的处理、渠道断面的设计等。
关键词：水利渠道；防渗；工程技术
随着我国经济与社会的不断的发展，我国社会发展中也越来越重视水资源短缺的问题。近些年来，我国的水利建设部门对于相关水利工程的投资逐年增加，越来越注重水力渠道防渗工程的建设。根据相关水利建设资料可以看到，我国农业用水占到了我国全国用水总量的一半左右，采用哪一种类型节水工程成为了相关学者研究的热点问题。而我国农业用水工程中水资源的利用系数与发达国家相比具有一定的差距。为了改善这一问题，需要注意水利渠道的防渗工程，由于水利渠道防渗工程技术的渠道长度占据了水利渠道的百分之二十左右，所以使用渠道防渗工程技术能够有效提高水利渠道的利用系数，有效地减少水利渠道的渗水量。
一、水利渠道防渗工程的材料选用
水利渠道防渗是我国目前应用最为广泛的节水工程技术，在我国的水利渠道防渗工程的材料选取范围为土料、水泥土、石料、混凝土、沥青混凝土和膜料等。近些年来，我国水利渠道防渗工程的材料、防渗断面结构设计预计防治冻胀技术方面取得了一些研究进展。而水利渠道防渗工程的材料选用由单一材料向复合材料、由单一结构向复合结构和人工施工向机械化与半机械化的方向发展。
1.土料防渗
土料防渗是指以粘土、粘沙混合土、灰土、三合一土和四合一土等为主要防渗材料的水利渠道防渗工程措施。土料防渗的优点如下能夠就地取材、材料来源丰富、采集技术简单、施工方便、施工造价较低、工程投资需要较少资金等特点。根据相关资料显示，我国水利渠道工程技术施工历史上存在了使用土料防渗的记载，其中每平方米的渗透量为0.01立方米左右。由于土料的优点，在很多中等以下规模的水利渠道工程上应用较多。但是由于材料特性，土料防渗拥有难以避免的缺陷，使用土料防渗的渠道工程要求对水流的流速进行限制，并且需要注意抗冻性的限制。
2.水泥土防渗
水泥土主要指将土料、水泥和水混合搅拌支持的防渗工程材料。水泥土具有就地取材、材料来源多、工艺简单、造价较低的优势。水泥土防渗主要依靠水泥与土料之间的硬化机制产生防渗的功能、由于水泥土中含有大量的土料，最多超过百分之九十，所以水泥土的材料来源比较多，生产工艺也比较简单，生产成本也较低。但是水泥土存在抗冻性能较差、干燥环境下强度低的缺点。由于水泥土材料性能，通常水泥土防渗主要面向温和气候的无冻地区的水利渠道防渗工程。
3.砌石防渗
砌石防渗的水利渠道防渗工程按照其结构形式分为护面式与挡土墙式。砌石与灰土与水泥土材料相比具有明显的优势。砌石材料的主要优点体现在防冻能力与允许水流流速高等方面，并且砌石防渗工程拥有姣好的防渗效果与较强的稳定性。基于以上优点，砌石防渗在我国拥有非常广泛的使用范围。但是砌石防渗的缺点也相当明显，砌石的实施工程较为复杂，施工质量也难以控制，其工程造价也较高。
4.混凝土防渗
混凝土防渗目前是我国使用最为广泛的渠道防渗技术，混凝土防渗具有较好的防渗效果、混凝土防渗工程强度较高、工程实施便于管理等优点。伴随着混凝土渠道防渗工程技术的不断提高，混凝土防渗已经发展成为与防渗膜结合的复合式防渗结构。混凝土防渗的缺点主要是其不能有效地适应变形的需求，特别在缺乏砂石料的地区混凝土防渗工程施工的造价较高。
5.沥青混凝土防渗
沥青混凝土防渗工程具有防渗效果优良、抗冻能力强以及裂缝自愈等特点。在西方发达国家，沥青混凝土防渗首先在水库大坝的防渗工程中得到了应用，之后才将沥青混凝土防渗应用到了水利渠道的防渗工程方面。在20世纪50年代将沥青混凝土防渗工程技术引入我国，但由于沥青混凝土材料数量的限制，在我国的水利渠道防渗工程的推广范围比较有限。
6.膜料防渗
膜料防渗具有非常明显的防渗效果，通常在实施膜料防渗之后能够减少百分之九十以上的渗漏损失。国外从上个世纪30年代开始研究将膜料应用到防渗工程上去。我国则从上个世纪60年代开始使用膜料防渗工程，在80年代以后随着各种材料的膜料的应用，膜料防渗工程发展的速度非常快，目前主要使用的膜料材料为PE、PVC以及PVC复合防渗布以及沥青玻璃丝布油毡等。但是膜料的缺点主要是在施工过程以及运输过程中容易被穿透，从而大大降低其防渗的能力。
本文将不同防渗材料的性能总结如表1。
二、水利渠道防渗断面选择以及优化设计
水利渠道防渗工程技术中主要使用的断面类型包括：梯形断面、弧形梯形断面、U型断面等。应该根据不同的施工情况下选择不同的断面类型，以上断面的使用特点如下：
梯形断面。梯形断面形状较为简单，施工相对简单，并且目前施工的经验与技术相对比较完善，能够实现较高的质量，能够节省一定的施工成本。梯形断面是实在不同规模的水利渠道防渗工程之中。通常梯形断面设计中使用方法为使用经济设计与水力最优设计。
弧形梯形断面。弧形梯形断面的使用场合主要是大型的水利渠道建设与水利渠道的改建工程中。弧形梯形断面性质具有对水流阻力最小的优势，能够实现较好的防渗效果与防湿效果。在弧形梯形设计中主要根据边坡系数来计算不同的水力值。
U型断面。U型断面的整体性强、具备较好的水力条件，水力半径较大，输水输砂的能力较强。在使用U型断面的水利渠道工程能够保持较少的水量损失，并且施工量较少。U型断面的设计主要依据水利渠道对于流水量的要求计算得到相应的参数。也可以根据需要将U型断面底部的圆弧改进为抛物线。
对于水利渠道的断面参数优化设计过程中，通常会选用一定的优化设计目标来求解出各个参数的最优结果。首先应该需求选定合适的断面形状，然后通过遗传算法、马尔科夫算法以及粒子群算法来求解出参数的最优值。
参考文献：
[1]冯立强，侯鹏丽.试论水利渠道工程施工测量与监控[J].科技致富向导， 2011（23）： 250-250.
[2]周洪鑫.水利渠道施工方法探究[J].中国水运：下半月，2012（6）：167-168.
[3]秦安苗.刍议水利渠道工程的施工[J].世界华商经济年鉴 （高校教育研究），2012 （03）.
关键词：水利渠道；防渗；工程技术
随着我国经济与社会的不断的发展，我国社会发展中也越来越重视水资源短缺的问题。近些年来，我国的水利建设部门对于相关水利工程的投资逐年增加，越来越注重水力渠道防渗工程的建设。根据相关水利建设资料可以看到，我国农业用水占到了我国全国用水总量的一半左右，采用哪一种类型节水工程成为了相关学者研究的热点问题。而我国农业用水工程中水资源的利用系数与发达国家相比具有一定的差距。为了改善这一问题，需要注意水利渠道的防渗工程，由于水利渠道防渗工程技术的渠道长度占据了水利渠道的百分之二十左右，所以使用渠道防渗工程技术能够有效提高水利渠道的利用系数，有效地减少水利渠道的渗水量。
一、水利渠道防渗工程的材料选用
水利渠道防渗是我国目前应用最为广泛的节水工程技术，在我国的水利渠道防渗工程的材料选取范围为土料、水泥土、石料、混凝土、沥青混凝土和膜料等。近些年来，我国水利渠道防渗工程的材料、防渗断面结构设计预计防治冻胀技术方面取得了一些研究进展。而水利渠道防渗工程的材料选用由单一材料向复合材料、由单一结构向复合结构和人工施工向机械化与半机械化的方向发展。
1.土料防渗
土料防渗是指以粘土、粘沙混合土、灰土、三合一土和四合一土等为主要防渗材料的水利渠道防渗工程措施。土料防渗的优点如下能夠就地取材、材料来源丰富、采集技术简单、施工方便、施工造价较低、工程投资需要较少资金等特点。根据相关资料显示，我国水利渠道工程技术施工历史上存在了使用土料防渗的记载，其中每平方米的渗透量为0.01立方米左右。由于土料的优点，在很多中等以下规模的水利渠道工程上应用较多。但是由于材料特性，土料防渗拥有难以避免的缺陷，使用土料防渗的渠道工程要求对水流的流速进行限制，并且需要注意抗冻性的限制。
2.水泥土防渗
水泥土主要指将土料、水泥和水混合搅拌支持的防渗工程材料。水泥土具有就地取材、材料来源多、工艺简单、造价较低的优势。水泥土防渗主要依靠水泥与土料之间的硬化机制产生防渗的功能、由于水泥土中含有大量的土料，最多超过百分之九十，所以水泥土的材料来源比较多，生产工艺也比较简单，生产成本也较低。但是水泥土存在抗冻性能较差、干燥环境下强度低的缺点。由于水泥土材料性能，通常水泥土防渗主要面向温和气候的无冻地区的水利渠道防渗工程。
3.砌石防渗
砌石防渗的水利渠道防渗工程按照其结构形式分为护面式与挡土墙式。砌石与灰土与水泥土材料相比具有明显的优势。砌石材料的主要优点体现在防冻能力与允许水流流速高等方面，并且砌石防渗工程拥有姣好的防渗效果与较强的稳定性。基于以上优点，砌石防渗在我国拥有非常广泛的使用范围。但是砌石防渗的缺点也相当明显，砌石的实施工程较为复杂，施工质量也难以控制，其工程造价也较高。
4.混凝土防渗
混凝土防渗目前是我国使用最为广泛的渠道防渗技术，混凝土防渗具有较好的防渗效果、混凝土防渗工程强度较高、工程实施便于管理等优点。伴随着混凝土渠道防渗工程技术的不断提高，混凝土防渗已经发展成为与防渗膜结合的复合式防渗结构。混凝土防渗的缺点主要是其不能有效地适应变形的需求，特别在缺乏砂石料的地区混凝土防渗工程施工的造价较高。
5.沥青混凝土防渗
沥青混凝土防渗工程具有防渗效果优良、抗冻能力强以及裂缝自愈等特点。在西方发达国家，沥青混凝土防渗首先在水库大坝的防渗工程中得到了应用，之后才将沥青混凝土防渗应用到了水利渠道的防渗工程方面。在20世纪50年代将沥青混凝土防渗工程技术引入我国，但由于沥青混凝土材料数量的限制，在我国的水利渠道防渗工程的推广范围比较有限。
6.膜料防渗
膜料防渗具有非常明显的防渗效果，通常在实施膜料防渗之后能够减少百分之九十以上的渗漏损失。国外从上个世纪30年代开始研究将膜料应用到防渗工程上去。我国则从上个世纪60年代开始使用膜料防渗工程，在80年代以后随着各种材料的膜料的应用，膜料防渗工程发展的速度非常快，目前主要使用的膜料材料为PE、PVC以及PVC复合防渗布以及沥青玻璃丝布油毡等。但是膜料的缺点主要是在施工过程以及运输过程中容易被穿透，从而大大降低其防渗的能力。
本文将不同防渗材料的性能总结如表1。
二、水利渠道防渗断面选择以及优化设计
水利渠道防渗工程技术中主要使用的断面类型包括：梯形断面、弧形梯形断面、U型断面等。应该根据不同的施工情况下选择不同的断面类型，以上断面的使用特点如下：
梯形断面。梯形断面形状较为简单，施工相对简单，并且目前施工的经验与技术相对比较完善，能够实现较高的质量，能够节省一定的施工成本。梯形断面是实在不同规模的水利渠道防渗工程之中。通常梯形断面设计中使用方法为使用经济设计与水力最优设计。
弧形梯形断面。弧形梯形断面的使用场合主要是大型的水利渠道建设与水利渠道的改建工程中。弧形梯形断面性质具有对水流阻力最小的优势，能够实现较好的防渗效果与防湿效果。在弧形梯形设计中主要根据边坡系数来计算不同的水力值。
U型断面。U型断面的整体性强、具备较好的水力条件，水力半径较大，输水输砂的能力较强。在使用U型断面的水利渠道工程能够保持较少的水量损失，并且施工量较少。U型断面的设计主要依据水利渠道对于流水量的要求计算得到相应的参数。也可以根据需要将U型断面底部的圆弧改进为抛物线。
对于水利渠道的断面参数优化设计过程中，通常会选用一定的优化设计目标来求解出各个参数的最优结果。首先应该需求选定合适的断面形状，然后通过遗传算法、马尔科夫算法以及粒子群算法来求解出参数的最优值。
参考文献：
[1]冯立强，侯鹏丽.试论水利渠道工程施工测量与监控[J].科技致富向导， 2011（23）： 250-250.
[2]周洪鑫.水利渠道施工方法探究[J].中国水运：下半月，2012（6）：167-168.
[3]秦安苗.刍议水利渠道工程的施工[J].世界华商经济年鉴 （高校教育研究），2012 （03）.