多種渠道襯砌形式灌溉節(jié)水試驗(yàn)分析

李萌

（遼寧澤峰水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110004）

［文章編號(hào)］1002—0624（2018）05—0063—02

1 概述

渠道襯砌與防滲是當(dāng)前世界各國(guó)應(yīng)用最廣泛的節(jié)水灌溉工程技術(shù)措施之一，可以極大地減少輸水過(guò)程中的滲漏損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年由灌溉渠道損失的水量為我國(guó)總用水量的1/3，為農(nóng)業(yè)總用水量的45%。由此可見(jiàn)提高灌區(qū)渠道襯砌質(zhì)量的重要性。目前，隨著全國(guó)各個(gè)灌區(qū)更新改造工程的不斷建設(shè)，渠道襯砌形式也在逐漸的多樣化，采用的襯砌材料也在與時(shí)俱進(jìn)，文中以興城市海濱灌區(qū)為例，闡述了幾種不同的渠道襯砌形式在工程中的節(jié)水應(yīng)用情況。

2 灌區(qū)和渠道概況

海濱灌區(qū)位于興城市西南方向，煙臺(tái)河兩側(cè)，是興城市重要商品糧基地之一。海濱灌區(qū)屬中型灌區(qū)，灌區(qū)現(xiàn)狀灌溉面積約0.187萬(wàn)hm2。灌區(qū)地處北溫帶，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，其特點(diǎn)是冬季以西北季風(fēng)為主，嚴(yán)寒干燥；夏季以東南季風(fēng)為主炎熱多雨，四季冷暖干濕分明。多年平均降水量為586.8 mm；多年平均蒸發(fā)量為1 519.9 mm；多年平均氣溫在9.1℃，極端最低氣溫在-27.5～40.8℃之間。氣溫由北向南遞增；多年平均風(fēng)速為2.8 m/s，最大風(fēng)速可達(dá)23.7 m/s，其相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镾W，汛期多年平均最大風(fēng)速18 m/s。受季風(fēng)和地形影響，春季盛行南風(fēng)，冬季盛行北風(fēng)。主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)和西南風(fēng)。最大凍土深度1.02 m。

灌區(qū)內(nèi)主要渠道襯砌形式,多為U型槽渠道以及梯形斷面鋼筋混凝土渠道和漿砌石渠道。渠道襯砌形式比較單一，由于渠道襯砌受氣候影響，冬季凍脹破壞十分嚴(yán)重，渠道滲漏量大，造成極大的水資源浪費(fèi)。這次試驗(yàn)引進(jìn)4種不同的渠道襯砌形式，目的在于提高渠道的襯砌質(zhì)量，減少灌區(qū)渠道的滲漏量，增加渠道輸水利用率，具體襯砌形式見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)渠道襯砌型式

3 滲漏試驗(yàn)及節(jié)水效益分析

試驗(yàn)渠道斷面較小，因此采用靜水法試驗(yàn)觀測(cè)。由于試驗(yàn)條件有限，選擇了靜水法試驗(yàn)中的變水位法。靜水滲漏試驗(yàn)按照SL18-91《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行。按規(guī)范要求，試驗(yàn)渠道長(zhǎng)度應(yīng)為30～50 m，這次試驗(yàn)每種襯砌形式渠道長(zhǎng)度均為30 m，測(cè)驗(yàn)時(shí)間以渠道滲漏達(dá)到穩(wěn)滲開(kāi)始。根據(jù)規(guī)范中關(guān)于靜水法試驗(yàn)結(jié)果分析過(guò)程，對(duì)這次試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算，包括滲漏強(qiáng)度計(jì)算和滲漏強(qiáng)度與水深的變化關(guān)系分析等等。

試驗(yàn)中以對(duì)渠道不能造成任何破壞且不漏水為原則，采用塑料布加土袋進(jìn)行阻水，縫隙采用黏土封堵。根據(jù)灌區(qū)實(shí)際情況，用抽水泵一次性引水至試驗(yàn)渠道。觀測(cè)方法：從渠道滲漏達(dá)到穩(wěn)滲開(kāi)始，每2 h觀測(cè)一次水位下降值，當(dāng)水位降到起始水位的1/6～1/8時(shí)停止觀測(cè)。滲漏試驗(yàn)測(cè)量時(shí)間為3 d，得到如下一條渠道測(cè)驗(yàn)水位H隨時(shí)間t的變化曲線，見(jiàn)圖1。渠道水位變化曲線是一條確定的曲線，反應(yīng)渠道的滲漏過(guò)程和滲漏屬性，稱為渠道滲漏特征曲線。根據(jù)曲線分析，苯板襯砌水位下降速率最大，滲漏量也最大，最小的是膨潤(rùn)土防水毯。

圖1 海濱灌區(qū)試驗(yàn)渠道滲漏特征曲線

通過(guò)對(duì)渠道試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行滲漏強(qiáng)度計(jì)算不但可以得到不同襯砌形式之間滲漏強(qiáng)度間的差異，而且同種襯砌形式下滲漏強(qiáng)度隨水深也會(huì)發(fā)生一定的變化規(guī)律，見(jiàn)圖2。入滲強(qiáng)度隨水深增大，這是由于水深越大壓力也越大，滲透性與壓力成正比，因此入滲也越大。具體不同水深對(duì)應(yīng)的平均滲漏強(qiáng)度可以由下圖的回歸曲線表示。同等水深條件下，滲漏強(qiáng)度由大到小依次為苯板、機(jī)織模袋、混凝土預(yù)制板、膨潤(rùn)土防水毯。

圖2 海濱灌區(qū)試驗(yàn)渠道入滲強(qiáng)度隨水深變化曲線

渠道防滲是節(jié)約灌溉用水和提高水利用率的一項(xiàng)重要措施，試驗(yàn)證明，4種渠道襯砌形式均解決了土質(zhì)渠道的嚴(yán)重滲漏問(wèn)題，渠道糙率大大降低，輸水速度明顯加快，渠系水利用系數(shù)提高，渠道行水時(shí)間越長(zhǎng)，輸水量越大，渠道襯砌體的利用率越高，節(jié)水越多，襯砌效益越高。根據(jù)海濱灌區(qū)多年灌溉用水方案，試驗(yàn)渠道每年每公里的節(jié)水量計(jì)算公式為：

式中：n為渠道每年放水時(shí)間，d；Q設(shè)為渠道設(shè)計(jì)流量，m3/d。

根據(jù)灌區(qū)渠道總長(zhǎng)度推算全灌區(qū)節(jié)水情況，灌水時(shí)間按150 d計(jì)算，渠道襯砌率按70%計(jì)算。若分別采用以下渠道襯砌形式，則全灌區(qū)每年節(jié)水量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 海濱灌區(qū)節(jié)水量計(jì)算表

4 結(jié)語(yǔ)

文中選取興城市海濱灌區(qū)部分渠道作為試驗(yàn)渠道，擇優(yōu)選取了幾種襯砌形式，通過(guò)滲漏試驗(yàn)估算了幾種渠道襯砌形式的節(jié)水量，襯砌形式推廣后灌區(qū)每年節(jié)水量將達(dá)到2 000萬(wàn)m3以上，可見(jiàn)推廣新型的渠道襯砌形式,可以為灌區(qū)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，文中數(shù)據(jù)也對(duì)灌區(qū)渠道襯砌工程設(shè)計(jì)具有一定的參考和借鑒作用。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］吳玉柏，黃俊友，俞青榮，等.幾種新型防滲渠道防滲效果的測(cè)試［J］.灌溉排水,，2002，4（21）：35-39.

［2］宋偉，高春燕.渠道防滲的節(jié)水效果與經(jīng)濟(jì)效益分析［J］.吉林水利，2007，6：35-41.

［3］遲俊民.大型灌區(qū)水資源供需平衡與節(jié)水改造效益分析［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2007，7：51-56.