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摘 要 为了有效治理灌区渠道渗漏问题，国内外工程实践中采用了土料防渗、砌石防渗、等诸多防渗方案，其中复合土工膜防渗以其防渗抗冻性能好、质轻、性价比较高等优点在渠道防渗改造工程中得到广泛的推广应用。结合某渠道具体工程实例，对复合土工膜在渠道防渗节水加固修复改造工程中的实践应用进行了详细分析研究，供类似改造工程参考借鉴。
关键词 渠道；复合土工膜；防渗节水；改造
中图分类号 TV543 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0178-01
从国内大量渠道防渗节水改造工程实践应用来看，渠道节水改造工程中主要采用土料防渗、砌石防渗、混凝土防渗、土工膜料防渗等多种防渗节水加固处理方案。但土料防渗其自身表现出强度偏低、抗冻性能差、断面较大、土方开挖工程量大等问题；砌石防渗虽具可以克服土料防渗的一些不足，具有抗冲、耐磨、抗冻等优点，但由于其存在砌石工程量较大、糙率较大、机械化施工程度偏差等问题；混凝土防渗抗冻性能较差。而土工膜料防渗，尤其是复合土工膜料防渗，不仅具有良好的防渗性、延伸性，同时期质轻、性价比较高等诸多优点，在渠道防渗节水改造工程中具有非常强大的推广应用价值。
1 渠道运营现状分析
目前，我国灌区渠道总长已达到300万km以上，但实际运营中90%以上渠道渠系水利用系数均非常低，其中渠系水利用系数在0.40～0.49范围内的灌溉渠道就大约占全国渠道总长得79%，进而反应了我国灌溉渠道在水资源输送分配过程中，由于各种原因所带来的水损量非常巨大，具有非常大的节水能力，因此，采取合适的渠道节水加固改造措施对渠道进行节水加固，提高渠道渠系水利用系数，确保有限水资源发挥其应有的灌溉功能，就显得非常有工程实践应用研究意义。
2 某渠道工程概况
某渠道建于上世纪80年代初期，1986年竣工运营，共建成干渠5条，总长90.52 km，其中混凝土预制板渠道总长57.33 km，占渠道总长的63.3%；支渠36条，长210.7 km，其中混凝土预制板渠道总长101.9 km，占48.36%，且混凝土预制板衬砌绝大部分采用塑料薄膜或沥青玻璃丝布进行铺设，工程运营早期其节水防渗效果较为明显。但随着渠道运营时间的加长，加上日常缺乏有效的检修维护管理制度，渠道干渠、支渠及相应水工建筑物破损程度较为严重，其中干渠、支渠的破坏率分别为18.97%、22.95，闸门损毁率则高达69.86%，灌区中90%左右的机电设备存在绝缘老化非常严重、日久失修甚至丢失等问题，灌区水位、气象等基础资料监测设备系统严重短缺。渠道老损破坏严重引起灌溉效率持续下降、灌溉面积也大大缩小，农户在灌溉期抢水、不服从管理乱开挖引水等现象较为严重。因此，对渠道的进行防渗节水加固修复改造，提高灌区渠系水利用系数，确保农户灌溉的高效性，已成为灌区节水节能技术升级改造研究的重点内容。
3 渠道复合土工膜防渗节水加固修复总体方案
灌区渠道防渗节水加固修复的主要目的，在于通过合理的防渗加固修复工程，延长渠道的综合使用寿命、降低渠系水资源分配全过程的渗漏量、解决渠道周围水流态差、杂草丛生等诸多问题。根据该灌区灌溉面积大小合理计算确定渠道过流能力后，结合大量渠道节水加固修复工程实际应用效果，设计出基于负荷土工膜防渗材料的渠道防渗节水加固修复方案，其具体横剖面如图1所示：
从图1可知，整个渠道改造方案分为防渗层（HDPE土工膜为主）、过渡层（复合土工布）、支持层。在拆除渠道中存在裂缝、错位严重的原有混凝土预制板后，进行削坡、夯实整平处理后，待满足设计方案平整度和不刺破土工膜等性能要求的基础上进行施工建设。
4 节能改造修复效益分析
为了验证复合土工膜在灌区渠道防渗节水修复改造工程中的实际应用效果，分别在该灌区渠道A1C干渠中前段和B2D支渠渠末分别按照图1所示的防渗节水节能修复加固改造方案进行实践应用试验，分别敷设700、3000m的复合土工膜性能测试段进行防渗性能测试。从测试结果可知，渠道经复合土工膜防渗改造后，其糙率系数n由改造前的0.021有效降低到0.009；干渠、支渠流速由改造前的0.87 m·s-1和1.03 m·s-1分别升高到1.39 m·s-1和
1.67 m·s-1；相应渠道内的水最大流量由改造前的2.90 m3·s-1和3.25 m3·s-1上升到5.2 m3·s-1和5.8 m3·s-1；水深也由改造前的1.2m下降到0.90m和0.85m，基本接近渠道明渠原设计水深要求，说明改造效果能够满足工程设计要求。从上述分析可知，采用复合土工膜对灌区水损过大渠道进行防渗节水修复加固改造后，原渠道的过流能力得到明显改进，渠道中水量损失量也得到明显减少，测试段干渠和支渠每km流量损失率由改造前的0.76%、1.15%有效降低到0.046%、0.049%，防渗节水效果非常明显；渠道在敷设防渗复合土工膜后，渠道干渠和支渠流速分别比改造前流速增大约30%和45%，这在很大程度上大大提高了渠道过水挟沙能力，确保渠道具有较好的过水能力，渠道泥沙淤积量由改造前0.21 m～0.38 m有效降低到小于0.06 m～0.12 m。采用复合土工膜后，不仅渠道过水能力得到有效提高，水损量大大减少，渠道运营经济效益得到进一步提高；同时，渠道节水改造后，泥沙淤积得到有效控制，供水量得到有效保证，用户用水更加科学文明，农作物生长环境得到进一步改善，作物产量大大提高，农民增收效益非常明显。
5 结束语
从大量工程实践应用效果表明：复合土工膜防渗材料在我国渠道防渗工作中应用效果非常明显，取得非常良好的防渗节水加固修复应用经济、社会和环境效益。复合土工膜在本渠道节水防渗加固工程中的成功应用，其防渗加固修复和节水效果十分明显。且在灌溉周期也在改造前的基础上有效压缩3d，最大程度上降低了灌区灌溉成本，基本获得渠道改造预期的社会、经济和环境效益。另外，本工程的优质完工，也在很大程度上验证了复合土工膜防渗性能在渠道节水改造工程中的强大效益，其施工工艺简便合理、工程造价低，值得在类似工程中广泛推广和实践
应用。
参考文献
[1]赵霜君.复合土工膜在灌区渠道防渗中的应用及效果[J].陕西水利，2009（Z2）：172-173.
[2]石金堂.渠道防渗工程设计及冻害防治问题研究[D].武汉：武汉大学，2004.
作者简介
罗海兵（1975—），男，汉族，湖南常德人，本科，总经理，就职于湖南省洞庭水电咨询监理有限公司，研究方向：工程监理。
关键词 渠道；复合土工膜；防渗节水；改造
中图分类号 TV543 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0178-01
从国内大量渠道防渗节水改造工程实践应用来看，渠道节水改造工程中主要采用土料防渗、砌石防渗、混凝土防渗、土工膜料防渗等多种防渗节水加固处理方案。但土料防渗其自身表现出强度偏低、抗冻性能差、断面较大、土方开挖工程量大等问题；砌石防渗虽具可以克服土料防渗的一些不足，具有抗冲、耐磨、抗冻等优点，但由于其存在砌石工程量较大、糙率较大、机械化施工程度偏差等问题；混凝土防渗抗冻性能较差。而土工膜料防渗，尤其是复合土工膜料防渗，不仅具有良好的防渗性、延伸性，同时期质轻、性价比较高等诸多优点，在渠道防渗节水改造工程中具有非常强大的推广应用价值。
1 渠道运营现状分析
目前，我国灌区渠道总长已达到300万km以上，但实际运营中90%以上渠道渠系水利用系数均非常低，其中渠系水利用系数在0.40～0.49范围内的灌溉渠道就大约占全国渠道总长得79%，进而反应了我国灌溉渠道在水资源输送分配过程中，由于各种原因所带来的水损量非常巨大，具有非常大的节水能力，因此，采取合适的渠道节水加固改造措施对渠道进行节水加固，提高渠道渠系水利用系数，确保有限水资源发挥其应有的灌溉功能，就显得非常有工程实践应用研究意义。
2 某渠道工程概况
某渠道建于上世纪80年代初期，1986年竣工运营，共建成干渠5条，总长90.52 km，其中混凝土预制板渠道总长57.33 km，占渠道总长的63.3%；支渠36条，长210.7 km，其中混凝土预制板渠道总长101.9 km，占48.36%，且混凝土预制板衬砌绝大部分采用塑料薄膜或沥青玻璃丝布进行铺设，工程运营早期其节水防渗效果较为明显。但随着渠道运营时间的加长，加上日常缺乏有效的检修维护管理制度，渠道干渠、支渠及相应水工建筑物破损程度较为严重，其中干渠、支渠的破坏率分别为18.97%、22.95，闸门损毁率则高达69.86%，灌区中90%左右的机电设备存在绝缘老化非常严重、日久失修甚至丢失等问题，灌区水位、气象等基础资料监测设备系统严重短缺。渠道老损破坏严重引起灌溉效率持续下降、灌溉面积也大大缩小，农户在灌溉期抢水、不服从管理乱开挖引水等现象较为严重。因此，对渠道的进行防渗节水加固修复改造，提高灌区渠系水利用系数，确保农户灌溉的高效性，已成为灌区节水节能技术升级改造研究的重点内容。
3 渠道复合土工膜防渗节水加固修复总体方案
灌区渠道防渗节水加固修复的主要目的，在于通过合理的防渗加固修复工程，延长渠道的综合使用寿命、降低渠系水资源分配全过程的渗漏量、解决渠道周围水流态差、杂草丛生等诸多问题。根据该灌区灌溉面积大小合理计算确定渠道过流能力后，结合大量渠道节水加固修复工程实际应用效果，设计出基于负荷土工膜防渗材料的渠道防渗节水加固修复方案，其具体横剖面如图1所示：
从图1可知，整个渠道改造方案分为防渗层（HDPE土工膜为主）、过渡层（复合土工布）、支持层。在拆除渠道中存在裂缝、错位严重的原有混凝土预制板后，进行削坡、夯实整平处理后，待满足设计方案平整度和不刺破土工膜等性能要求的基础上进行施工建设。
4 节能改造修复效益分析
为了验证复合土工膜在灌区渠道防渗节水修复改造工程中的实际应用效果，分别在该灌区渠道A1C干渠中前段和B2D支渠渠末分别按照图1所示的防渗节水节能修复加固改造方案进行实践应用试验，分别敷设700、3000m的复合土工膜性能测试段进行防渗性能测试。从测试结果可知，渠道经复合土工膜防渗改造后，其糙率系数n由改造前的0.021有效降低到0.009；干渠、支渠流速由改造前的0.87 m·s-1和1.03 m·s-1分别升高到1.39 m·s-1和
1.67 m·s-1；相应渠道内的水最大流量由改造前的2.90 m3·s-1和3.25 m3·s-1上升到5.2 m3·s-1和5.8 m3·s-1；水深也由改造前的1.2m下降到0.90m和0.85m，基本接近渠道明渠原设计水深要求，说明改造效果能够满足工程设计要求。从上述分析可知，采用复合土工膜对灌区水损过大渠道进行防渗节水修复加固改造后，原渠道的过流能力得到明显改进，渠道中水量损失量也得到明显减少，测试段干渠和支渠每km流量损失率由改造前的0.76%、1.15%有效降低到0.046%、0.049%，防渗节水效果非常明显；渠道在敷设防渗复合土工膜后，渠道干渠和支渠流速分别比改造前流速增大约30%和45%，这在很大程度上大大提高了渠道过水挟沙能力，确保渠道具有较好的过水能力，渠道泥沙淤积量由改造前0.21 m～0.38 m有效降低到小于0.06 m～0.12 m。采用复合土工膜后，不仅渠道过水能力得到有效提高，水损量大大减少，渠道运营经济效益得到进一步提高；同时，渠道节水改造后，泥沙淤积得到有效控制，供水量得到有效保证，用户用水更加科学文明，农作物生长环境得到进一步改善，作物产量大大提高，农民增收效益非常明显。
5 结束语
从大量工程实践应用效果表明：复合土工膜防渗材料在我国渠道防渗工作中应用效果非常明显，取得非常良好的防渗节水加固修复应用经济、社会和环境效益。复合土工膜在本渠道节水防渗加固工程中的成功应用，其防渗加固修复和节水效果十分明显。且在灌溉周期也在改造前的基础上有效压缩3d，最大程度上降低了灌区灌溉成本，基本获得渠道改造预期的社会、经济和环境效益。另外，本工程的优质完工，也在很大程度上验证了复合土工膜防渗性能在渠道节水改造工程中的强大效益，其施工工艺简便合理、工程造价低，值得在类似工程中广泛推广和实践
应用。
参考文献
[1]赵霜君.复合土工膜在灌区渠道防渗中的应用及效果[J].陕西水利，2009（Z2）：172-173.
[2]石金堂.渠道防渗工程设计及冻害防治问题研究[D].武汉：武汉大学，2004.
作者简介
罗海兵（1975—），男，汉族，湖南常德人，本科，总经理，就职于湖南省洞庭水电咨询监理有限公司，研究方向：工程监理。