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【摘 要】在农田灌溉中,渠道输水是灌溉的主要方式,但传统的农田灌溉主要以土渠作为输水渠道,但这种方式的水渗透程度较大,不仅严重浪费了水资源,更严重的是导致了水土流失。本文主要是阐述了农田水利存在的问题,并分析了膜料的铺设防渗施工的要点,提出相应的施工方法,以供同行借鉴。
【关键词】农田水利;膜料防渗;施工技术
1.农田水利存在以下问题
(1)农田灌溉水源日益短缺,水资源无法满足灌区用水的需要。随着工业化和城市化的不断发展,缺水矛盾日益突出。
(2)由于农田灌溉有效利用低,农田水利渗水量浪费较大,一般自流灌区渠系有效利用系数仅0.4~0.6。加剧了灌溉水源的供需矛盾。
(3)水利工程设施尚未全部改造,由于种种的原因,如缺乏田间工程、有灌无排,陈旧设施的灌区等,人为方面如管理体制不健全,管理措施不力,未充分发挥工程效益。
(4)投入新建工程少,各级政府重视不够。农业生产效益低,工程难度越来越大,造价越来越高,缺乏人力物力的投入。
2.农田水利防渗材料应以复合材料
用混凝土或砌石等单一防渗材料,防渗效果和耐久性很难达到预期。随着防渗膜料的发展,新的防渗复合材料出现,用柔性膜料作防渗层如塑膜、沥青玻璃布油毡或复合膜料等,起防渗作用;膜料防渗层上层增加刚性材料或土料作保护层,如用混凝土等。主要起保护膜料防渗层延长工程寿命。扬长避短,主要优点如下:
(1)防渗效果好,明显优于不同材料防渗渠道的渗漏量。
(2)降低渠基土的水分,在保护层下,明铺式膜料防渗减轻自然形成危害,减少保护层裂缝破坏,互补短处,优势发挥,延长了工程寿命。
(3)成本低。混凝土防渗时的厚度10-14cm,采用混凝土作膜料防渗层的保护层时,减薄至4-8cm。节约的投资购买膜料使总造价低,复合材料防渗具有抵御自然侵蚀,减少维修和管理费用。
(4)防渗渠道大多旧渠改建工程,施工与行水时间存在矛盾。采用膜料,预制好混凝土板。工程施工可以在停水期,不影响行水。
3.U形防渗渠道新断面
U形断面、弧形坡脚梯形断面、弧形底梯形断面等防渗渠道的应用,突破原有梯形或矩形。近年来结合工程具体条件,工程施工的地形特点。小型渠道推广U形断面,大、中型渠道逐渐采用弧形坡脚梯形断面、弧形底梯形断面。优点主要是:
(1)U形断面防渗渠道或比U形断面更接近于最优水力断面抛物线形断面,近似于最佳水力断面,水流条件好、流速快、输水输沙能力强。每km输水损失小3.7%,防渗效果最佳。
(2)采用弧形坡脚梯形断面或弧形渠底梯形断面防渗渠道的优点是:流速分布均匀,流速较快,缓解防渗渠道冻胀变形分布的不均匀性,渠底起了反拱作用,近似最佳水力断面,减少抵御自然侵蚀,裂缝和错台现象,成本较低。
4.复合材料膜的施工应用
4.1施工工艺流程
基础面开挖→土工膜铺设→搭齐焊接缝→焊接→现场检测→修补→再检→回填土。
4.2铺设前准备工作
4.2.1开挖地基及清理。开挖地基后,清理,清除渠床尖锐物、石块、铁丝、杂草、树根、硬土块等杂物和淤积物。然后开挖铺膜基槽断面,根据尺寸挖成锯齿形基槽。土工膜铺设面要求基本平整,土体坚实,不能凹凸不平,裂纹等。清扫防渗范围内的草皮、树根,有杂草要喷洒灭草剂。
4.2.2复合材料膜接触面。复合材料膜接触面与保护层之间的防护层,用粒径小的砂土或粘土层铺设厚度≥30cm。填方先填到铺膜高度,上部与保护层填筑,沿一定方向铺设,铺设平顺,松紧适度,填土应分别夯实,其密度应符合沟填方标准。清除的淤积物和其他杂物,另行堆放。渠槽土基要夯实、整平、顺直。遇到巖石或砂砾石基槽,用适宜材料整平,铺设防护层。预留10cm 左右的边,焊接用专用热焊机焊接,土工布用缝包机缝合。
4.2.3质量控制和检查验收。开挖地基按设计标准,基槽的高程和断面尺寸严格按制,以符合保护层的厚度,开挖地基防止超挖。开挖后,检查验收符合各项要求,才能开始铺设膜料。
5.防渗施工方法
5.1膜料加工与铺设方法
5.1.1膜料加工。膜料加工主要是剪裁、接缝等工作。成卷膜料应因材施剪、因材施接,结合基槽断面尺寸大小,以及每段长度剪裁。纵向铺膜按基槽断面尺寸,计所需膜料的幅数。横向铺膜的长度为一幅铺设基槽断面。膜料具有伸缩性,基槽实际轮廓长度长约50%剪裁的长度,同时应满足大块膜料搬运和铺设的方便。
5.1.2铺设方法。(1)搭接法用于小型的膜料防渗渠道,或大中膜料施工的现场的连接,以20cm 搭接宽度。膜层应平顺,层间要洁净,上游膜料一幅压下游一幅,缝口吻合紧密。(2)铺设方法重点介绍焊接法,首先铺一层稍宽于顶部的平整的报纸或水泥袋纸在横架顶部,沿接缝口拉顺、拉齐、铺平、擦试干净下层膜料齐模架。铺上层接缝膜料,再铺一层纸,用预热至规定温度的调温电熨斗,以30cm/min 的速度沿膜架顶均匀加压行进。焊缝现场检测方法:具体做法如下:首先焊缝现场检查一般情况多为目测,看两条焊缝是否平整、清晰、无皱、透明、无挟渣、气泡漏点、熔点或焊缝泡边等。或或者将焊缝之间用焊枪焊死,用带有压力表的气筒,夹住气针,穿进焊缝之间的一个孔,检测的每段间距为:1.5m≤间距≤3.0m 范围为宜,复合材料测试规程要求压力的控制在0.5Mpa≤控制≤2Mpa,时间范围30s 左右。焊缝里面的气不会泄漏,就视为连接合格。或者用显微镜检测,放在可疑处,发现有漏点、虚点、就用焊枪或胶粘剂处理。可用手提封包机对复合材料上的无纺土工织物的缝合,松紧适度,使膜与织物联合受力。要求工作人员应穿软底、平底鞋,铺好后及时覆土以免破坏铺设平整。
5.2填筑保护层的方法
5.2.1浸水泡实法。砂土、湿陷性黄土等不易压实的土类作为保护层,填筑过程把填土稍加拍实,留10%-15%填筑断面尺寸的沉陷量。放小水逐渐使水位升高,反复浸水沉稳定后,缓慢泄水。在填筑保护层裂缝,拉实,整修成设计断面。
5.2.2压实法。保护层填土时,首先把土中含有的杂物拣出,使用湿润松软的土料填第一层土,由水流方向由上向下填土,填土注意排气。保护层根据需要的厚度,一次回填或多次回填。采用人工夯实,铺土20cm 为宜,采用覆带式拖拉机碾压,铺土30cm 为宜,切勿使用羊角碾压实。靠近膜料处,应小心夯实,采用木夯、小铁柞等轻型夯具。按设计要求控制夯实干密度,层与层需洒水、扒松,使层与层之间结合处更夯实。按斜面衔接接茬处,回填段交错行夯,形成牢固的整体。边坡宽需出20cm-25cm,便于削坡。严格控制保护层高程和厚度。
5.2.3粘贴法。以砂砾料和刚性材料作为保护层时,必须在铺好膜料后,先铺膜面防护层,以保护膜料的作用。然后再铺砂砾料保护层,铺设符合级配要求,振压密实或逐层插捍。关键是防护层的铺设,注意防止刚性材料撞破膜料,发现有孔洞或被穿破,要立即采取粘贴法修补。
6.结语
总而言之,农田灌溉是保证农业生产增收的一项重要工程,渠道防渗技术能够控制水资源的浪费,节约灌溉的成本方法。膜料防渗施工广泛的应用,有效地促进农业节本增效的措施,值得推广和应用。 [科]
【参考文献】
[1]王安亮,马凤超.混凝土防渗墙在水利工程施工中常见问题的原因分析[J].农村实用科技信息,2011,(1).
[2]陈功民.水利工程中堤坝灌浆防渗加固技术[J].河南科技,2010,(10).
[3]任长远,李德智,班玉刚.水利工程防渗控制措施[J].农村实用科技信息,2010,(5).
【关键词】农田水利;膜料防渗;施工技术
1.农田水利存在以下问题
(1)农田灌溉水源日益短缺,水资源无法满足灌区用水的需要。随着工业化和城市化的不断发展,缺水矛盾日益突出。
(2)由于农田灌溉有效利用低,农田水利渗水量浪费较大,一般自流灌区渠系有效利用系数仅0.4~0.6。加剧了灌溉水源的供需矛盾。
(3)水利工程设施尚未全部改造,由于种种的原因,如缺乏田间工程、有灌无排,陈旧设施的灌区等,人为方面如管理体制不健全,管理措施不力,未充分发挥工程效益。
(4)投入新建工程少,各级政府重视不够。农业生产效益低,工程难度越来越大,造价越来越高,缺乏人力物力的投入。
2.农田水利防渗材料应以复合材料
用混凝土或砌石等单一防渗材料,防渗效果和耐久性很难达到预期。随着防渗膜料的发展,新的防渗复合材料出现,用柔性膜料作防渗层如塑膜、沥青玻璃布油毡或复合膜料等,起防渗作用;膜料防渗层上层增加刚性材料或土料作保护层,如用混凝土等。主要起保护膜料防渗层延长工程寿命。扬长避短,主要优点如下:
(1)防渗效果好,明显优于不同材料防渗渠道的渗漏量。
(2)降低渠基土的水分,在保护层下,明铺式膜料防渗减轻自然形成危害,减少保护层裂缝破坏,互补短处,优势发挥,延长了工程寿命。
(3)成本低。混凝土防渗时的厚度10-14cm,采用混凝土作膜料防渗层的保护层时,减薄至4-8cm。节约的投资购买膜料使总造价低,复合材料防渗具有抵御自然侵蚀,减少维修和管理费用。
(4)防渗渠道大多旧渠改建工程,施工与行水时间存在矛盾。采用膜料,预制好混凝土板。工程施工可以在停水期,不影响行水。
3.U形防渗渠道新断面
U形断面、弧形坡脚梯形断面、弧形底梯形断面等防渗渠道的应用,突破原有梯形或矩形。近年来结合工程具体条件,工程施工的地形特点。小型渠道推广U形断面,大、中型渠道逐渐采用弧形坡脚梯形断面、弧形底梯形断面。优点主要是:
(1)U形断面防渗渠道或比U形断面更接近于最优水力断面抛物线形断面,近似于最佳水力断面,水流条件好、流速快、输水输沙能力强。每km输水损失小3.7%,防渗效果最佳。
(2)采用弧形坡脚梯形断面或弧形渠底梯形断面防渗渠道的优点是:流速分布均匀,流速较快,缓解防渗渠道冻胀变形分布的不均匀性,渠底起了反拱作用,近似最佳水力断面,减少抵御自然侵蚀,裂缝和错台现象,成本较低。
4.复合材料膜的施工应用
4.1施工工艺流程
基础面开挖→土工膜铺设→搭齐焊接缝→焊接→现场检测→修补→再检→回填土。
4.2铺设前准备工作
4.2.1开挖地基及清理。开挖地基后,清理,清除渠床尖锐物、石块、铁丝、杂草、树根、硬土块等杂物和淤积物。然后开挖铺膜基槽断面,根据尺寸挖成锯齿形基槽。土工膜铺设面要求基本平整,土体坚实,不能凹凸不平,裂纹等。清扫防渗范围内的草皮、树根,有杂草要喷洒灭草剂。
4.2.2复合材料膜接触面。复合材料膜接触面与保护层之间的防护层,用粒径小的砂土或粘土层铺设厚度≥30cm。填方先填到铺膜高度,上部与保护层填筑,沿一定方向铺设,铺设平顺,松紧适度,填土应分别夯实,其密度应符合沟填方标准。清除的淤积物和其他杂物,另行堆放。渠槽土基要夯实、整平、顺直。遇到巖石或砂砾石基槽,用适宜材料整平,铺设防护层。预留10cm 左右的边,焊接用专用热焊机焊接,土工布用缝包机缝合。
4.2.3质量控制和检查验收。开挖地基按设计标准,基槽的高程和断面尺寸严格按制,以符合保护层的厚度,开挖地基防止超挖。开挖后,检查验收符合各项要求,才能开始铺设膜料。
5.防渗施工方法
5.1膜料加工与铺设方法
5.1.1膜料加工。膜料加工主要是剪裁、接缝等工作。成卷膜料应因材施剪、因材施接,结合基槽断面尺寸大小,以及每段长度剪裁。纵向铺膜按基槽断面尺寸,计所需膜料的幅数。横向铺膜的长度为一幅铺设基槽断面。膜料具有伸缩性,基槽实际轮廓长度长约50%剪裁的长度,同时应满足大块膜料搬运和铺设的方便。
5.1.2铺设方法。(1)搭接法用于小型的膜料防渗渠道,或大中膜料施工的现场的连接,以20cm 搭接宽度。膜层应平顺,层间要洁净,上游膜料一幅压下游一幅,缝口吻合紧密。(2)铺设方法重点介绍焊接法,首先铺一层稍宽于顶部的平整的报纸或水泥袋纸在横架顶部,沿接缝口拉顺、拉齐、铺平、擦试干净下层膜料齐模架。铺上层接缝膜料,再铺一层纸,用预热至规定温度的调温电熨斗,以30cm/min 的速度沿膜架顶均匀加压行进。焊缝现场检测方法:具体做法如下:首先焊缝现场检查一般情况多为目测,看两条焊缝是否平整、清晰、无皱、透明、无挟渣、气泡漏点、熔点或焊缝泡边等。或或者将焊缝之间用焊枪焊死,用带有压力表的气筒,夹住气针,穿进焊缝之间的一个孔,检测的每段间距为:1.5m≤间距≤3.0m 范围为宜,复合材料测试规程要求压力的控制在0.5Mpa≤控制≤2Mpa,时间范围30s 左右。焊缝里面的气不会泄漏,就视为连接合格。或者用显微镜检测,放在可疑处,发现有漏点、虚点、就用焊枪或胶粘剂处理。可用手提封包机对复合材料上的无纺土工织物的缝合,松紧适度,使膜与织物联合受力。要求工作人员应穿软底、平底鞋,铺好后及时覆土以免破坏铺设平整。
5.2填筑保护层的方法
5.2.1浸水泡实法。砂土、湿陷性黄土等不易压实的土类作为保护层,填筑过程把填土稍加拍实,留10%-15%填筑断面尺寸的沉陷量。放小水逐渐使水位升高,反复浸水沉稳定后,缓慢泄水。在填筑保护层裂缝,拉实,整修成设计断面。
5.2.2压实法。保护层填土时,首先把土中含有的杂物拣出,使用湿润松软的土料填第一层土,由水流方向由上向下填土,填土注意排气。保护层根据需要的厚度,一次回填或多次回填。采用人工夯实,铺土20cm 为宜,采用覆带式拖拉机碾压,铺土30cm 为宜,切勿使用羊角碾压实。靠近膜料处,应小心夯实,采用木夯、小铁柞等轻型夯具。按设计要求控制夯实干密度,层与层需洒水、扒松,使层与层之间结合处更夯实。按斜面衔接接茬处,回填段交错行夯,形成牢固的整体。边坡宽需出20cm-25cm,便于削坡。严格控制保护层高程和厚度。
5.2.3粘贴法。以砂砾料和刚性材料作为保护层时,必须在铺好膜料后,先铺膜面防护层,以保护膜料的作用。然后再铺砂砾料保护层,铺设符合级配要求,振压密实或逐层插捍。关键是防护层的铺设,注意防止刚性材料撞破膜料,发现有孔洞或被穿破,要立即采取粘贴法修补。
6.结语
总而言之,农田灌溉是保证农业生产增收的一项重要工程,渠道防渗技术能够控制水资源的浪费,节约灌溉的成本方法。膜料防渗施工广泛的应用,有效地促进农业节本增效的措施,值得推广和应用。 [科]
【参考文献】
[1]王安亮,马凤超.混凝土防渗墙在水利工程施工中常见问题的原因分析[J].农村实用科技信息,2011,(1).
[2]陈功民.水利工程中堤坝灌浆防渗加固技术[J].河南科技,2010,(10).
[3]任长远,李德智,班玉刚.水利工程防渗控制措施[J].农村实用科技信息,2010,(5).