新疆灌区防渗防冻胀技术应用

新疆灌区防渗防冻胀技术应用

王卫

麦盖提县水利局，新疆喀什地区麦盖提县 844600

摘要：渠道输水是我们国家农田灌溉的主要输水方式，我国的灌区大多数兴建于上个世纪50到70年代之间，由于当时科学技术水平较低，导致水资源浪费严重，灌溉率降低，灌溉效益大幅度衰减。本文通过分析灌区的特点和渠道发生渗漏冻胀的原因，并对防冻防冻胀技术的应用进行阐述，并总结技术应用的体会和经验，目的是更加深入了解技术特点，解决渠道渗漏和冻胀破坏问题，节约水资源，提高灌溉效益（效率）。

关键词：新疆灌区；防渗；防冻胀

引言

灌区一般指的是有可靠水源和引、输、配水渠道系统和相应排水沟道的灌溉面积，是人类经济活动的产物。随着社会经济的发展而发展，我国建造的灌区年代久远，再加上长时间的疲劳运作，大多数的灌区建筑老化失修严重，处于超期服役或带病运作状态，出现严重浪费水资源的现象，直接影响农田经济效益。在新疆地区，气候干燥，冬季寒冷，为了提高灌溉效益，一定要对渠道输水应用防渗漏防冻胀技术，切实节约水资源。

1. 新疆灌区概况

新疆位于我国的西北边陲，地处亚欧大陆中部，占全国陆地总面积的六分之一。由于地理位置深处内陆，距海遥远，加上地形封闭，海洋水汽难以到达，常年受大陆气团的影响，降水稀少，气候干旱。新疆是温带大陆性气候，其主要的特点是昼夜温差大，是典型的的大陆性干旱气候，光照时间长，降雨量稀少，政法（蒸发）强烈，年降水量仅20-100毫米。水资源总量位居全国前列，但分布非常不均匀。实际上，由于新疆多样的地形，其气候类型也具有多样化的特点，冬季漫长寒冷，夏季干燥炎热，春秋时长短而变化剧烈。新疆的地貌可以被形象地概括为“三山夹两盆”，全疆南北跨度比较大，有寒、温、暖带之分，而东西部存在明显的干湿差别，同一区域由于地势不同形成垂直气候，形成不同的自然景观，新疆是中国最干，最热，最冷，风沙最大以及温差最大的地区之一。

2. 渠道输水发生渗漏冻胀的原因

1. 由于新疆的气候特点，有些灌区需要在寒冷的冬季进行长时间运作（运行）（如果为了查重，可不修改），气温常常为零下，水资源在运送（输送）过程中发生冻结，但输水工作仍在进行，而温度不断降低，导致冻结的厚度越来越大，渠道两侧也会出现不同程度的冻结，严重的话会形成冰坝，不利于水的流动。为了保证输水工作的顺利进行，相关工作人员要定期对冰进行扫除，但长时间的破冰操作会直接损害渠道工程（+耐久），降低输水效率，造成水资源的浪费。

2. 渠道工程在建造（防渗）时所选取的材料都有一定的吸水性。在输水过程中，水不断向下或渠道两侧渗漏（水不断从底板及渠道两侧渗漏），进入土中，导致一定的水资源渗漏。除此之外，渠道的地基和衬砌材料中始终含有水分，在温度极低的情况下，会发生冻结膨胀，长此以往，渠道（衬砌面板）的表面会发生脱落（面板强度降低直至酥化），降低输水效率。（新疆天气昼夜温差大，常常达到10℃以上，砼面板中含有水分时，晚上受冻结冰，白天气温升高冰融化，一冻一融，面板强度降低，所以在气候变化较大地区都设计采用抗冻标号较高的砼）

3. 渠道底部是地基土，具有很好的渗水性，导致地基土中含水量过高。水在寒冷情况下会发生冻结并产生膨胀，由于地基土中水分很多，当气温降到负温后，土地中的水分凝结成冰，地基土发生膨胀，导致地基变形，甚至会出现裂痕，损害渠道工程。

4. 渠道工程中有砂砾，目的是起到垫层的作用，但在长时间的输水过程中，水分不断向下渗漏，细小砂砾会随着水分进入地基土层中，长时间下去，垫层中土量逐渐增加，砂砾的垫层（防冻）效果越来越差，加剧渠道冻胀破坏的速度。

3. 灌区渠道防渗冻胀技术的应用

虽然新疆水资源丰富，由于分布不均，需要通过渠道将水资源进行运送，但输水过程受自然气候影响严重，需要采取有效的防渗防冻胀措施来缓解水资源浪费，提高灌溉效率。

1. 1. 采用更加合理的渠道截面形式

渠道常用的截面有两种：弧形底梯形断面和U形断面（现在常用的是梯形断面，小渠道采用预置U型断面，弧形底梯形断面在新疆并不常见），这两种形式是目前最为优质的水利断面，在一定程度上，可以有力的缓解因为冻胀而产生的的变形和崩裂问题。相对来说，U形断面具有更多的优势，例如，输水流量大、防渗性能好、密实性更优等特点。除此之外，U形截面还具有良好的防冻胀优点，占地面积小，更适合应用于农田渠道。

1. 2. 优化衬砌结构

渠道送水（防渗）主要采用的是透水衬砌形式，这种形式能够缓解一定的渠道变形，能够解决高寒地区地下水位冻胀破坏问题，但不能有效改变（缓解）水资源渗漏的情况，因此这种结构不适合水资源紧缺的地区。

1. 3. 引进防渗防冻胀的新型材料

随着科学技术的飞速发展，抗冻抗渗漏材料也在不断更新。目前，我国使用最多的防渗漏材料有：混凝土、砌石、模料等。传统的工程材料已经无法满足当下人们对灌溉效率的需要，所以大多采用新型复合材料以及纳米级防渗漏材料，可以说融入不少现代先进技术。除了选材方面，设计人员还可以从材料应用方面下手。可以根据实际情况，适当提高混凝土的标号，并结合塑模现浇混凝土的形式，同时提高防渗漏和防冻胀的能力。这种做法既能有效加强渠道防冻效能，还可以延长混凝土材料的使用时长，节约经济成本。还可以设计合理的排水结构，定期对地基、垫层进行排水，降低其中的含水量，进而防止渠道产生冻胀的情况。（如果对高性能砼有研究，刻意增加一些内容）

1. 4. 应用有效的冬季抗冻保温手段

渠道发生冻胀的主要原因是外界的低气温，所以，在砌体下方铺设一层可塑性好，隔热效果好的保温材料，这能够缓解渠道在负温情况下的变形。最常采用的是去苯乙烯泡沫板，这种材料的生产容易控制，具有不易分解、不受污染、使用年限较长等优点，在多数土质中都可以正常发挥作用，是一种不错的保温材料。此外，在进入寒冷天气后，相关工作人员应加强对灌区保温的管理工作，有效缓解渠道冻胀现象。定期检查，对于存在积水的渠道要暂停输水工作，缓解地基土中的含水量，进行破冰行动，防止渠道发生冻结。一些地区在渠道中设置冻胀变形缝，主要是用来缓解由于冻结产生的变形，顺着水流方向设置两到三米的变形缝，并做好防渗漏措施。

4. 防渗防冻胀技术措施应用体会和经验

   1. 建立并完善质量保证体系

灌区输水是一项非常重要的工程，需要有一定的体系进行保障。各个部门都有自己的任务，做到责任到人，设计单位合理安排，施工单位保质保量，政府部门履行好监管职能。为了渠道工程更加优质，对工程的每一个环节都要进行评估和检查，确保整个工程的质量都达标。定期组织相关工作人员针对质量问题进行探讨。监管人员应经常进入现场，对项目的进度和质量进行验收，实时掌握渠道建设信息，不断完善控制管理体系，各个部门要加强沟通，协调与其他部门的工作，保证渠道（+建设）质量。

1. 2. 因地制宜，选择合适方案

新疆地貌多样，不同地区的灌区都不尽相同，主要根据当地的地形和气候进行设计施工。没有通用的设计模板，选择不同的防渗漏防冻胀设计。即使是同一条渠道，由于外界的多种变化，也存在不同的结构设计，根据相应区域的特点，将多种方案进行比较，选择最合理的防冻胀设计。

1. 3. 加大宣传力度，普及防冻胀技术

相关宣传单位要加大宣传力度，将防渗防冻胀技术应用于各个环节，增加（防渗）渠道的使用年限，相关人员应加大研究力度。

结语：新疆地理位置特殊，气候多变，做好灌区的防渗防冻胀工作至关重要，措施采取合理与否直接影响渠道工程的质量和成本。主要是降低水在流动过程中的渗漏，提高水资源的利用率，加强灌溉效益。在应用技术之前，相关人员应对灌区的实际情况进行了解，抓住渗漏冻胀的原因，根据当地的不同特点采用不同的设计手段，改变农田灌溉现状，促进灌区综合效能的提高。

参考文献：

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