水在渠道防渗工程冻害中的作用及冻害防治对策

来源 :现代农业科技 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ch12358
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要渭南市灌区渠道防渗工程均为薄板式结构,裸露面大,同时经常与水接触,甚至在冬季负温下仍要输水运用,故其冻胀破坏比较严重,影响了工程效益的充分发挥。在简述水在渠道防渗工程冻害中的作用后,从渠道防渗工程设计、施工和管理运用方面,提出了保证防渗层工程质量、降低基土水分、防止外水渗(流)入渠基、降低地下水位和管理运用等防治冻害的对策。
  关键词水;渠道防渗工程;作用;冻害;防治对策
  中图分类号 TV698.2 6 文献标识码A文章编号 1007-5739(2010)01-0266-02
  
  东雷抽黄灌区是关中东部高扬程大型电力提灌工程,由黄河引水,水费成本较高,为了减少渗漏损失,提高渠道水的利用率,对所有渠道进行了砼防渗处理。但由于该地区气候比较寒冷,存在着严重的冻害问题,使渠道防渗工程发生鼓胀、裂缝、错位、滑塌等事故(总干渠深挖方段滑坡为典型例子),从而降低了工程投资的效益,缩短了工程寿命,使节水效益降低,直接影响渠道正常运行。例如对总干渠和南西干渠进行调查,由于冻害渠道阴坡砼防渗板的裂缝率为75.3%,阳坡为27%,阴坡裂缝率远远大于阳坡,预制安砌法施工裂缝率大于现场浇筑法施工。因此,为了延长渠道防渗工程的使用寿命,充分发挥防渗工程效益,必须对冻害机理进行分析,对冻害进行防治[1-3]。
  
  1水对渠道防渗工程冻害的作用
  
  渠道防渗工程发生冻害的原因是由于渠基土的冻胀。渠基土产生冻胀的3个必备条件是冻胀敏感的土质、初始水分及外界水分的供给和负气温条件。这3个条件缺一不可。因此,如果采取措施削弱其中一个条件便可抑制冻胀,达到防治冻害的目的[4,5]。
  据研究资料介绍,土质对冻胀性是否敏感决定于土颗粒的分散性、矿物成分等。一般随着颗粒粒径减小和分散性增大,其冻胀性也增大。粒径<0.10~0.05mm时,就会发生冻胀,粒径为0.050~0.002mm的土具有最大的冻胀性,当粒径 <0.002mm时,冻胀性相应减弱。在水分、温度及冻结条件大致相似的情况下,各类土的冻胀性强弱是按下列顺序递减的:粉质土、亚砂土>亚黏土>黏土>砾石土(0.05mm粒径的含量超过12%)>粗砂>矽砾石。据此,人们往往采用换基的方法(采用冻胀强度弱的土置换渠基冻胀强度强的土),达到防治冻害的目的。其次,土体的冻结过程,实际上是在负气温作用下土中温度的变化过程。土体在达到起始冻结温度后开始冻结,然后再降温至起始冻胀温度开始冻胀,最后达到停止冻胀温度时停止冻胀。这些温度特征值,因土颗粒的组成、含水量、颗粒的矿物成分和水溶液浓度的不同而异。对黏土来说,起始冻胀温度比冻结温度高0.5~0.8℃;砂性土低0.2~0.3℃;砂砾石则接近冻结温度。在封闭体系中,黏土的冻胀停止温度为-10~-8℃;亚黏土为-7~-5℃,亚砂土为 -5~-3℃,砂土为-2℃左右。在工程中,根据上述规律常采用保温法或隔热法,阻止负气温的侵入,提高渠基土温,使其不冻或少冻胀,从而减轻冻害。
  产生冻胀的水分条件,因潮湿的黏土、粉质土及含有较多细颗粒的土体在冻结过程中,土体内水分冻结,每1cm3体积膨胀0.09cm3,从而使土颗粒产生位移。尤其是在冻结过程中,土体冻结锋面前缘吸收了外界水源供给而迁移来的水分冻结形成冰聚合体,此水分结晶体引起的体积膨胀为1.09cm3,致使土体冻胀量急剧增大。在封闭体系中,土体冻胀性的强弱,主要取决于土体的持水量。在开敞系统中,尽管土体初始含水量很小,但在冻结过程外界水源的补给可以大大增加土体的冻胀性。也可以说,在土体冻胀性的3个基本条件中,水分条件是决定性因素。尤其像渠道防渗这样的水利工程,经常与水接触,甚至在冬季负温条件下仍要输水运用,同时渠道两岸经过的灌区,由于灌溉往往导致渠基土的含水量较高,因而在土体冻结时,使土的含水量大于起始冻胀含水量,加剧了冻胀和冻害。更为严重的是在地下水位较高情况下,在冻结过程中由于水分迁移,地下水不断补充冻结锋面,使冻害更为严重。因此,从渠道防渗工程的特点出发,进一步说明了水分是决定其冻害强弱的重要条件。为了防治渠道防渗工程的冻害,除在料场充足和投资允许的条件下,可以采用换基法、保温法或隔热法等防治冻害外,重点在设计、施工和运行管理中尽力降低渠基土的含水量,从隔断外界水源的补给和降低地下水位等方面采取措施。
  
  2防治渠道防渗工程冻害的对策
  
  根据水在渠道防渗工程冻害中的突出作用,并考虑了该类工程的特点后,为了防治冻害,应主要降低渠基土的水分,隔断外界水源对渠基的补给和降低地下水位[6,7]。
  
  2.1降低渠基土壤含水量
  已知土的初始含水量小于该土的起始冻胀含水量时不会产生冻胀。因此,在土的起始含水量较大时,应采取如下措施予以降低,以减轻冻害。
  2.1.1提前开挖土渠。新建渠道的防渗工程,在防渗层施工前,可提前15d(提前时间长更好)开挖土渠。开挖时应预留3~5cm,开挖至设计断面线。这样,使渠基土的水分,在自然风干下尽量降低,以减轻冻害。在防渗层施工时,可按设计细心刷去预留的土层,使土面天然湿润,又便于混凝土等防渗层的施工。
  2.1.2回填基土,重新开挖。改建渠道的防渗工程,其渠基土往往含水量很高,甚至是饱和状态。同时渠基断面形式和尺寸多不符合防渗工程的要求。因此,在防渗层施工前,常需经过回填土基,重新开挖,并修整至设计断面的工序。在完成此工序的过程中,为了降低渠基土的含水量,应区别情况采取如下措施。一是为了防渗层施工,渠道应尽早停水,并扒松渠基表面,使渠基风干;二是渠道无法提前停水,同时防渗层又需渠道停水后立即施工时,应采用抽排法降低渠基水分;三是在采用上述2种方法仍达不到设计要求时,要采用掺混的办法,将含水量低的土与渠基土掺混均匀,使含水量一致,并与塑限含水量接近后回填。对大型的重要工程,或设计采用换基法防冻措施的工程,要挖去原渠基含水量大的土层,回填含水量符合要求的土料,或砂砾石料等。其挖去的范围,可根据冻胀及设计要求而定。
  
  2.2防止外界水源渗(流)入渠基
  外界水源有渠道渗水、渠堤顶及高边坡的地面水和田间的渗入水等。为了防止这些水源渗入渠基,应分别采用如下措施。
  2.2.1采用先进技术,做好防渗体的设计。
  (1)我国曾用石料,混凝土(现场浇筑法或预制安砌法施工)、膜料(用土料、石料、混凝土等作保护层)等材料作防渗层,在同一渠道深下,复合土工膜防渗的稳渗量最小,防渗效果最高,其次是现浇法施工及预制安砌法施工的混凝土防渗,防渗效果最低的是砌石防渗。因此,为了减少渠水渗入渠基,防止冻害,同时也为了提高防渗效果和投资效益,应积极采用复合土工膜防渗。
  (2)提高刚性材料防渗层伸缩缝填料的投资,采用性能满足要求的填料。以往我国多采用沥青砂浆及沥青油氈作填料,造价虽低,但低温塑性很差,经过冬季负温的考验后,伸缩缝多严重开裂,大量水渗入渠基,加剧了冻害。为此,为减轻冻害,应提高填料的投资,应采用实践证明其粘结性(在 -15℃下,与混凝土的粘结为8.9kg/cm2)及低温形性能(在12.5℃下,拉抻变形为46.7%~260.0%)好的焦油塑料胶泥这种新型填料或其他类似材料。对于大型工程可以采用塑料(或橡胶)止水带等。
  (3)在渠道防渗层的顶部应设置水平封顶层(板)。为了延长渗径和防止外界水渗入渠基,在防渗层的顶部应设置水平封顶板,封顶板宽度一般为15~30cm。当防渗层高度小于渠深时,应将封顶板嵌入渠堤。封顶扳的材料一般与防渗层材料或膜料防渗时保护层的材料相同。
  (4)防渗渠道顶应做成向外倾斜1/200~1/100的斜坡。堤岸为高连坡时,应在其坡脚处设纵向排水沟,将坡面水排出提外或渠內。
  2.2.2认真施工,保证渠道防渗工程的施工质量。没有好的施工质量,再好的防渗工程设计也无法发挥工程效益。
  (1)将渠基填筑密实,提高渠基土的密实度。据参考资料的规定,压实度应不低于0.89,且不小于原天然干密度的1.05倍。这不仅为防渗工程提供了坚实、稳固的基础,而且在渠基土冻结过程中,能阻止水分向冻结锋面迁移,具有一定的防冻胀效果。
  (2)准确掌握混凝土等各种原料的配合比,认真拌合浇筑,做好伸缩缝的填筑,务必使填筑密实,粘结牢固,达到设计要求的防渗标准。
  (3)膜料防渗应从渠道下游向上游,由渠道一岸向另一岸横向小心铺设,尽量减少施工损伤。如有损伤,应及时修补。
  (4)应按设计建好封顶扳、堤顶和坡面的排水工程。
  
  2.3降低地下水位
  在原来地下水位较高、地下水埋藏较浅的地段,或者由于外界水流入(或渗入)渠基提高了地下水位,给渠道防渗工程造成冻害威胁或浮托力影响的,应采取如下措施降低地下水位。
  (1)在新建渠道防渗工程的规划设计中,应结合地形,在可能的情况下,尽量采用填方渠道设计方案,以提高渠床、加大渠床与地下水位的距离,避免或减轻地下水在冻结过程中向冻结锋面迁移,减轻冻害。国内外主要根据土的毛管上升高度来确定。各类土的最大冻结深度线与地下水位间的最小距离。根据资料介绍,含蒙脱石和水云母基质的黏土为3.5m;含高陵石基质的黏土、亚黏土(包括粉质亚黏土)为2.5m;亚砂土、粉质亚砂土为1.5m;粉质砂土为1.0m;细砂为0.6m,粗砂为0.4m。
  (2)在无法修建填方渠道,或虽能修建填方渠道,但土的最大冻结深度与地下水位间的距离仍不能满足要求时,可单独或在采用填方渠道方案的同时,沿渠道的两岸(或一岸)修建与防渗渠道平行的排水渠道,降低地下水位。
  (3)在改建的防渗渠道或无法采取上述方法降低地下水位时,可在渠基设纵横向排水设施,降低地下水位,减轻冻害。在地形允许、地下水有排出条件下时,可将水排出堤外。否则,可将水排入渠内送入渠道下游。
  
  2.4加强防渗渠道的工程管理工作
  为了减轻渠道防渗工程的冻害,在工程管理工作上,应做到如下几点。
  (1)与挖方渠道相邻的农田及林带,应在气温降至负温前15~20d结束灌水。
  (2)冬季不行水的渠道,宜在平均气温稳定小于0℃前停水。冬季行水渠道,在负温期宜连续行水,并保持在冬季最低水位以上运行。
  (3)渠道内和渠堤外冬季不应积水。
  (4)防渗渠道在放水前(尤其是秋灌放水前)、暴雨后,应全面进行检查,务必保证防渗层、伸缩缝、砌筑缝,封顶板以及前文提出的防水和排水设施等完整无损,安全可靠。如有损坏、裂缝、错位、堵塞和失修等,应及时修补,防止防渗工程带病运行。
  
  3参考文献
  
  [1] 张茹.季节性冻土地区衬砌渠道冻胀及防治措施[J].山西水利科技,2006(2):34-36.
  [2] 燕树立,孙艳坤,杨庆华.关于灌区渠道防渗形式的探讨[J].水利科技与经济,2003(1):23.
  [3] 王振铎,李淑珍.冻胀区渠道防渗工程应用土工合成材料的几个问题[J].吉林水利,2005(12):53-56.
  [4] 杨辉振,刘春友,王林春.季节性冻土区水工建筑物冻害防治措施初探[J].黑龙江水专学报,2000(1):70.
  [5] 陈青生,王政章.西藏水工混凝土的冻蚀及防治措施[J].水利水电科技进展,2001(6):26-29,69-70.
  [6] 张俊书,刘玉兰.谈渠道防渗工程的科学管理[J].河北水利,2002(2):37.
  [7] 李自勇.安西双塔总干渠改建渠道冻胀处理方法[J].西部探矿工程,2009,21(11):8-10.
  
其他文献
设计了一个基于BP(Back—Propagation)算法的多层前馈网络模型,用于预测有机物闪点.以有机物沸点作为网络的输人参数,闪点作为输出.取24类共210种有机物作为实验样本,并随机取其中15
针对区间值模糊集合,在完备格的基础上建立一种更为广泛的区间值模糊集——格区间值模糊集,构造了8种新的格区间值模糊集截集和相应的一种新的格区间与格区间值模糊集截集的运
高校图书馆做好服务育人工作,优化学习环境是基础,提升馆员素质是前提,提升服务水平是关键,加强素质教育是重点,促进学生成才是根本。
采用冷压陶瓷技术制备了锰掺杂及镨锰共掺杂钛酸钡陶瓷.1.0%锰在钛酸钡中的掺杂导致形成四方和六方钙钛矿混合结构;镨的进一步掺杂导致六方相消失,形成四方钙钛矿单相结构.同
总结了舒城县万佛湖镇农机化发展现状,分析了其存在的问题,并提出相应对策,以期为乡镇农机化发展提供参考。
摘要 草鱼是我国大宗淡水鱼类主要养殖品种之一,该鱼生长快、肉质好,深受大众消费者欢迎。2010年在黄河故道区进行池塘主养草鱼试验,在面积6 670 m2池塘内放养规格350~400 g/尾草鱼5 200尾,同时套养滤食性鱼类、寡食性鱼类和掠夺性鱼类,进行生物调控水质及控制小型野杂鱼类。结果表明:草鱼产量达20 812.5 kg/hm2,平均规格2.89 kg/尾,增重6.6倍,成活率92%,饵料系
阐述了干旱半干旱山区山杏的育苗、造林及其病虫防治技术,以为加快三北地区生态建设步伐提供参考。
本文通过对响水盐业有限公司以稳定促发展,两手抓,两手硬,两促进的剖析研究,浅述企业管理工作必须坚持以思想政治工作为先导,引导教育干部职工,增进发展共识;以改革创新为动力,充分调
摘要香榧系第三纪孑遗植物,为我国特有的珍贵经济树种,是我国近年来发展较快、经济效益最好的经济林树种之一,介绍了香榧种子繁育技术,包括苗圃地选择、采种、催芽、播种及苗期管理等,为种植户提供参考。  关键词香榧;播种;育苗技术  中图分类号S791.53;S792.990.5文献标识码B文章编号 1007-5739(2010)03-0233-01  香榧(Torreya grandis Fort)又名
培养日语专业学生翻译技能的同时,要指导学生充分利用计算机及网络以解决翻译中生僻词汇、专业词汇的查询问题,并通过实例实现快速、准确的查询。