浅谈中小型灌区更新改造工程设计

浅谈中小型灌区更新改造工程设计

陈锐

阿克苏地区水利水电勘测设计院有限公司新疆库尔勒841000

摘要：我国是一个农业大国，土地面积广阔，中小型灌区在农业发展中发挥着十分重要的作用。然而大多数中小型灌区工程兴建于20世纪60~70年代，主要是以群众投劳为主，国家修建为辅，建设资金短缺，缺少科学的工程建设管理经验和施工技术因素，例如工程材料技术、实验技术、设计勘察技术、施工技术等，导致工程质量参差不一。经多年运行后，灌区各类建筑物逐渐损毁，灌溉设施功能逐年减弱。

关键词：中小型灌区；更新改造工程；设计策略

引言

我国目前灌区数量较多且分布广泛，据不完全统计全国各类灌区约有将近一万处，如此巨大的数量的灌区中有超过一半数量的是偏小型的灌区，约占全部数量的百分之五十五点三；中型灌区约占全部数量的百分之十五点五。目前国家规定的标准是灌溉面积小于100500亩的灌区称为小型灌区，面积在100500亩到300000亩的称为中型灌区，面积大于300000亩的称为大型灌区。

1中小型灌区发展面临的突出问题

1.1灌区管理落后，人为破坏严重

由于管理体制、管理方法、管理手段、管理措施没有从“软件”和“硬件”上作出科学、法定的配置，导致灌区管理落后，水利工程的人为破坏和水资源的大量浪费触目惊心。各灌区都存在“重建轻管”的思想，虽然跨村灌区都建有水管所，村级及村级以下灌区由村民自行管理，但部分灌区工作开展不得力，没有发挥应有的作用。乡村级的群管组织基本没有建立起来，支渠以下渠道、建筑物基本处于无人管理状态，乱扒口子，损坏渠道建筑物现象严重，工程安全无保障。

1.2整体基础设施不完善

大部分灌区的渠道设施都是早年兴建的，这些渠道都已经使用了相当长的时间没有经过很好的维护或者更换，很多渠道都出现了坍塌漏水的现象。这些建于上世纪六七十年代的渠道基本上防渗水的功能都已经老化减弱甚至丧失。如果继续使用这些已经老化的渠道来进行灌溉不仅会浪费相当大的一部分的水资源同时很容易会引发安全事故，后果不堪设想。同样的设备老化失修问题也存在在渠系建筑物当中，很多建筑物都已经服役三四十年没有进行翻修工程，很多建筑物已经废弃不能使用，成了摆设，完好的渠系建筑物所剩无几。早年修建的灌区在修建之前没有政府部门经过统一的规划，有的灌区甚至是由私人承包修建的，在修建的规格以及各项要求方面存在着相当大的出入，施工过程中的偷工减料现象也十分严重，很多设备根本无法进行正常运作，无法真正高效地利用水资源。

2中小型灌区更新改造工程设计策略

农业用水是用水大户，目前渠系水利用系数约为（0.50~0.60），灌溉用水在输水过程中就损失掉了，采用渠道防渗工程技术，可减少输水过程中渗漏损失的70%左右，渠道防渗节水对缓解水资源供需平衡和国民经济持续发展具有重要战略意义。防渗材料应根据地质勘查成果、地区气候特点等情况，按因地制宜、就地取材的原则选用。

2.1防渗材料选用

2.1.1砌石防渗

砌石防渗是山区渠道防渗型式中应用最为广泛的一种方式，结构形式多为浆砌块石挡土墙式，此种防渗方式优点是就地取材、抗冲刷、抗冻性和耐磨性强，但机械化施工程度低，施工质量较难控制，防渗效果略差、渠道糙率大，工程造价较高。适用于中小型灌区中险工险段、原浆砌石渠墙垮塌修复和加高等工程。浆砌石渠道渗漏量（0.1~0.25）m3/（m2?d），使用年限25~40年。

2.1.2混凝土防渗

混凝土防渗是采用最广的一种渠道防渗措施，优点是防渗效果好、糙率较浆砌石小，一般为（0.015~0.017），一般运用在原渠道自身稳定的情况下，在表面凿毛后，浇筑（8~10）cm厚现浇混凝土防渗，较浆砌石渠道可提高输水能力1.1~1.2倍。喷射混凝土宜用于基岩及深挖、填方渠道衬砌。混凝土防渗方式可减少土石方挖填工程量，减少工程占地面积，具有强度高、耐久性好、便于质量控制等特点，缺点是适应变形能力较差，容易开裂。现浇混凝土防渗渠道渗漏量（0.04~0.14）m3/（m2?d），使用年限一般为30~50年。

2.1.3膜料防渗

膜料防渗效果较好，具有施工便捷、工程造价低等特点，一般大型梯形渠道可采用复合土工膜防渗，但土工膜较薄，容易被刺穿，影响防渗效果，其耐久性较差，且土工膜上需覆盖土层保护，新型抗紫外线复合土工膜虽然可不覆盖保护土层，但造价较高，在渠道工程中应用较为少见。膜料防渗渠道渗漏量（0.04～0.08）m3/（m2?d），使用年限15～30年。

2.2新型防渗技术

近年来，随着工程建设日益发展，以提高防渗材料的防渗、抗冻性、耐久性和环保性为目的，积极推广新型材料及应用技术。

2.2.1新型复合土工膜

目前高分子聚合物新型防渗膜开始在水利工程应用，例如SCL防渗膜应用在渡槽防渗中：适应结构变形能力大，其渗透系数为1×10-14cm/s，糙率仅为0.01，可提高渡槽输水能力1.3倍以上。相比传统的混凝土防渗技术，不仅会缩小过流断面，而且大幅增加槽身自重，对渡槽整体稳定不利，而新型的SCL防渗膜不仅施工便捷，无需大型机械设备施工，对渡槽影响较小，是一种相对经济的防渗技术。SCL管道软衬法是通过水下摄像检查管道内壁情况，采用清淤器和高压冲洗设备清理管道内壁，然后安装SCL防渗膜并用压力灌浆方式将SW107聚合物灰浆灌入管壁与防渗膜之间，待其固化后会将防渗膜锚固在旧管壁上。此种方法适用于倒虹吸管、坝内涵管、暗渠等不便开挖、更换管道工程，该材料环保无毒，亦可用于饮水管道工程。

2.2.2管道输水

管道输水一般可节省渗漏损失的90%以上，管道一般要求埋入地下，管顶覆土不少于0.8m-1.5m，彻底解决了冻害、工程占地、生态、防洪、农业生产等问题，对地形适应能力强，对交通及耕种更加便利。虽然一次性投资较大，但管道使用年限长，且可回收利用，相比传统防渗材料在拆除过程中产生大量建筑垃圾，管道灌溉更为环保。目前管道灌溉已在发达国家广泛应用，尤其是山区，地形、地质条件复杂，一般情况下富余水头较多，我们应加大对中小型灌区中各级渠道中渠道与管道的串、并联水力性能研究和设计方法，解决管道淤积问题，应用和推广在缺水地区，进一步提高水资源利用率。

3.2.2改性混凝土防渗材料

混凝土防渗是目前广泛采用的一种渠道防渗工程技术措施，但其抗冻性能较差，国内已开始利用纳米技术对混凝土进行性能改进，在混凝土中掺合纳米矿粉，如纳米SiO2、纳米CaCO3和低温稻壳灰等，通过研究试验其强度、抗渗性、耐久性、流动性和稳定性高于一般常态混凝土，早期强度提高，韧性增强。

结语

灌区的发展不仅关系到农业生产，也是社会稳定的重要因素，是农村经济和社会发展中的基础设施。渠道设计要结合工程实际情况，针对工程所在地区的特点，采取针对性措施，采用最适合的防渗技术处理，根据当地农业生产发展规划，结合当地经济实力，推广新型防渗材料的应用，实现水资源合理利用，推动现代农业生产的高效发展。

参考文献

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