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【摘 要】渠道衬砌是灌区提高输水效益的有效途径，本文简要介绍了叶尔羌河灌区运用现浇混凝土在渠系工程中，防渗固坡的主要作法及效益。
【关键词】衬砌 节水 效益
在社会高度文明，物质生产发达的今天，水资源严重紧缺，节水灌溉成了一个世界性话题，吸引了越来越多人的关注，节水灌溉主要包括常规节水与高效节水，这里主要分析与研究常规节水，其中主要就是渠系建筑物的高效利用与防渗衬砌。
叶尔羌河流域位于新疆西南部，塔里木盆地边缘，流域地理坐标介于东经74°28′～80°54′，北纬34°50′～40°31′之间，流域东邻塔克拉玛干大沙漠，西接布古里、托乎克拉克沙漠，南以喀喇昆仑山为屏障，北接天山南麓余脉，与阿克苏毗连，与印度、巴基斯坦、阿富汗、塔吉克斯坦等国接壤。总面积为10.81万km2，其中平原区绿洲面积为1.46万km2。叶尔羌河为塔里木河源流之一。
塔里木河由于近几十年源流、干流区各族人民的不断开荒和拦截水源，使各个源流、干流区用水量加大，塔里木河水量逐年减小，从而导致了塔里木河下游的胡杨林迅速衰退，这将引起整个南疆地区的环境恶化和一系列生态问题，为了维护南疆的生态环境和保护南疆各族人民的母亲河，国家对塔里木河进行集中整治，即塔里木河综合治理项目，目的就是保护整个南疆地区的生态环境，具体措施是国家投资进行各源流和干流区的农业灌溉节水，加大下放生态水量，从而保护整个南疆地区的生态环境，同时也保护了叶尔羌河下游河段的生态林，改善了源流灌区的灌溉用水状况。在极端干旱的叶尔羌河灌区，用水必须严格实行合理的调度，积极推行节水灌溉，努力提高渠系水的利用系数。
渠道混凝土护面是常规节水防渗的主要环节之一，叶尔羌河灌区大多数渠道防渗均采用目前深受国内外灌区青睐的混凝土衬砌护面的方法。这种防渗形式不仅施工简单、造型美观、造价低，而且防渗固坡、节水效果好，无需特别的管理养护，经久耐用，一般可使用20~50年。它不但提高了渠道的过水能力、挟砂能力和抗冲能力，而且节省了渠道历年来除障清淤等繁重的维修养护费用。通过实测，可以减少渗水损失85~90%，渠道防渗后通过几年的运行情况来看，防渗效果很好。另外，混凝土衬砌防渗便于管理养护、经久耐用、降低了灌水成本。渠道渗漏对地下水补给的减少，对控制沿渠地下水位和防止渠道两边耕地盐渍化起到了很好的防治作用。
在长期的基层设计工作中，对混凝土衬砌护面防渗我们总结了一些经验，觉得有一定的研讨价值，其中混凝土衬砌分为预制混凝土板衬砌与现浇混凝土板衬砌，这里我们着重研究现浇混凝土板防渗。
一、现浇混凝土板防渗在技术上的可行性
混凝土护面的渠道在推广的过程中遇到的最主要的问题是容易受到地基土冻胀破坏和推移质磨损破坏。叶尔羌河灌区渠道多为半挖半填式，地下水埋藏较深，地基土水分主要靠地面渗水的补给，在渠道浇筑混凝土面层以后，可以切断这部分水量，在混凝土板下面铺设一层厚200～500mm的砂砾石防冻垫层后，就基本上可以控制地基土冻胀对渠道的影响。
二、道断面形式
叶尔羌河灌区在大的地貌单元上，属叶尔羌河冲、洪积倾斜平原区，主要分布第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl），岩性一般均具二元结构，主要地质岩性为Q1砾岩、沙砾石、沙、粉土等。远离河床两侧地形低洼处分布有小面积的淤泥、粉质粘土等。
Q1砾岩：
为一套浅灰色冲洪积层，结构紧密、半胶结、胶结物为钙质、沙质、泥质，透水性差工程地质条件良好。
沙砾石：
为一套浅灰色冲洪积层，厚度由几米至几十米，结构较为紧密，充填物为沙、泥，透水性好工程地质条件良好。
沙层：主要于沙砾石成互层分布或成透镜体，厚度不等。结构较为松散遇水易成流沙。
粉土层：主要分布于地表，厚度由几十厘米至十几米，灰黄或黄褐色沙质含量较高、孔隙发育，无遇水的自然层具有一定的湿陷性。
组成中部地带的主要地质岩性为中细沙、、粉土、淤泥质粘土等。
中细沙：青灰色、密实厚度较大一般埋藏于地表3~10m以下。部分地区较为松散存在着地震液化的可能。
粉土层：灰黄色或黄褐色，结构较为紧密、植物根系发育。该层主要为地表的耕作层一般厚度3~8m，局部地段夹有薄层粉细沙。
淤泥质粘土层：该层主要分布于地形较为低洼地带和沼泽湿地处，颜色灰黑色、含大量植物根系和腐植质具有醒臭味、具有良好的可塑、高压缩性。该层厚度由几十厘米至几米。
组成下部地带的主要地质岩性为细沙、粉沙、粉土、淤泥质粘土、粘土等。
细沙层：青灰色、密实厚度较大一般埋藏于地表3~5m以下，泥质含量较高、愈近河床颗粒有变粗的趋势。部分地区较为松散存在着地震液化的可能性。局部地段夹有中、粗沙层透镜体。
粉土层：灰黄色或黄褐色，结构较为紧密、植物根系发育、含石膏和盐粒。该层主要为地表的耕作层一般厚度3~8m，局部地段夹有薄层粉细沙。
淤泥质粘土层：该层主要分布于地形较为低洼地带和沼泽湿地处，颜色灰黑色、含大量植物根系和腐植质具有醒臭味、具有良好的可塑、高压缩性。该层厚度由几十厘米至几米。
粘土层：砖红色，致密可塑性好、厚度0.5~1m。主要分布于克孜河冲积平原或克孜河冲积平原与叶尔羌河冲积平的交汇处。一般顶板埋深为3.5~5m。
由上可见不同区域工程地质条件各有其特点，但具有冲洪积平原的一般特征和普遍规律，灌区工程要根据各工程特性、规模及工程建设地工程地质问题做具体的勘察评价。在总体上来看，灌溉渠道在断面形式比较，灌溉渠道采用梯形断面在经济安全比较过程中属于比较经济的。而在渠道改造时，结合工程造价等方面的因素，多采用寬浅式梯形断面。
三、护面混凝土标号的确定
叶尔羌河灌区多年平均气温为11.41℃，历年最高气温达41.8℃，最低气温达-22.4℃。年内气温变化为：春季气温回升快，但不稳定，常伴有回寒现象；夏季气温高持续时间长；秋季气温下降迅速；冬季气温低时间长。月平均最高气温25.4℃，最低气温－6.6℃，历年平均无霜期为173天，最长199天，最短142天。按照《渠道防渗工程技术规范》与当地实际情况的要求，混凝土板标号为：混凝土强度标号为C20，抗冻标号为F150，抗渗强度为W6；现浇混凝土板采用Ⅱ级配，水泥采用普通硅酸盐水泥。 四、护面厚度的确定
在土壤的冻融作用、渗透压力、浮托力和不均匀沉陷下，衬砌混凝土可能受到弯矩作用而产生裂缝和断裂现象，通过内力计算，初步确定现浇混凝土衬砌厚度为：流速小于2.5m3/s的渠道浇混凝土衬砌厚度为80~100mm；流速大于2.5m3/s以上的渠道浇混凝土衬砌厚度按照计算加大或者采用浆砌石底板以解决高速水流产生的脉动破坏和稳定问题。
五、伸缩缝的设置
在现浇混凝土的下面设置砂砾石垫层。为了减少渗透压力和浮托力对护坡的破坏，衬砌混凝土受温度变化的影响，加上混凝土本身的收缩，基础土壤浸水后膨胀、不均匀沉陷、冬天结冰、夏天暴晒等可能出现裂缝，为了解决这些问题，必须布置纵横向伸缩缝。横缝间距3m，纵缝设置在坡脚处，对底宽较大的渠道在坡脚和底面均要设置纵缝，间距一般为3~5m，分缝采用用闭孔板填缝，表层10mm用聚胺脂灌缝，缝宽2cm。
六、隔墙的设置
以前许多设计者认为刚性护面渠道不需要设隔墙，而在混凝土渠道的施工过程中我们发现，渠道伸缩缝的处理不好，或者渠道出现裂缝后，在渠道运行过程中，会出现混凝土板块沉陷或者裂缝，对渠道冲刷是比较严重的，往往会成片淘刷，为了防止出现这种情况，将损失降低到最小，保证混凝土渠道的施工和维修方便，混凝土渠道每隔30~50米设一道隔墙，隔墙宽30cm，深60~80cm。
七、现浇混凝土护面的施工
混凝土浇筑前，首先要清除渠道中的杂物和淤泥，对局部因水流冲刷造成的崩陷、坑洼，要分層填土、夯实、整平，否则，极易出现裂缝。完成上述工作以后，按设计要求的断面尺寸测量放线。在渠底和边坡上铺平砂砾石垫层，安装好分缝闭孔板就可以进行混凝土的浇筑、机械振捣、人工抹面了。如果发现渠坡表面较干燥要先淋水润湿。浇筑顺序为先渠底后渠坡，先边坡下部后边坡上部。
在项目实施过程中，还要对护面进行防冻养护方面的管理。为了保证混凝土表面光滑，增加防渗性能，浇好后用原混凝土浆抹面。混凝土护面浇筑七天内，洒水养护的同时，护面上覆盖砂、麦秸或稻草等，以确保养护质量。冬天，在浇筑护面混凝土时，用草袋遮盖住浇筑完的混凝土，防止冰冻破坏。除了技术上的因素外，还要加强建设方、设计方、监理方和施工方的联系和协调，确定实施方案后，必须严格按照相关的规范、规程进行操作，各施其责，相互配合，防止出现纰漏，力争优良工程。
八、实行节水灌溉，提高农业效益
除了采取工程措施节水以外，推行合理的灌溉制度也很重要，针对灌区内的作物组成，采取不同的灌溉模式，根据作物灌水试验，总结出合理的灌溉制度，争取将有限的水量发挥较大的效益。
在今后的工作中，我们将密切关注国内外最新灌区节水的先进经验和管理模式，努力消化吸收，把叶尔羌河灌区的节水灌溉技术提高一大步，达到全国先进水平。
【关键词】衬砌 节水 效益
在社会高度文明，物质生产发达的今天，水资源严重紧缺，节水灌溉成了一个世界性话题，吸引了越来越多人的关注，节水灌溉主要包括常规节水与高效节水，这里主要分析与研究常规节水，其中主要就是渠系建筑物的高效利用与防渗衬砌。
叶尔羌河流域位于新疆西南部，塔里木盆地边缘，流域地理坐标介于东经74°28′～80°54′，北纬34°50′～40°31′之间，流域东邻塔克拉玛干大沙漠，西接布古里、托乎克拉克沙漠，南以喀喇昆仑山为屏障，北接天山南麓余脉，与阿克苏毗连，与印度、巴基斯坦、阿富汗、塔吉克斯坦等国接壤。总面积为10.81万km2，其中平原区绿洲面积为1.46万km2。叶尔羌河为塔里木河源流之一。
塔里木河由于近几十年源流、干流区各族人民的不断开荒和拦截水源，使各个源流、干流区用水量加大，塔里木河水量逐年减小，从而导致了塔里木河下游的胡杨林迅速衰退，这将引起整个南疆地区的环境恶化和一系列生态问题，为了维护南疆的生态环境和保护南疆各族人民的母亲河，国家对塔里木河进行集中整治，即塔里木河综合治理项目，目的就是保护整个南疆地区的生态环境，具体措施是国家投资进行各源流和干流区的农业灌溉节水，加大下放生态水量，从而保护整个南疆地区的生态环境，同时也保护了叶尔羌河下游河段的生态林，改善了源流灌区的灌溉用水状况。在极端干旱的叶尔羌河灌区，用水必须严格实行合理的调度，积极推行节水灌溉，努力提高渠系水的利用系数。
渠道混凝土护面是常规节水防渗的主要环节之一，叶尔羌河灌区大多数渠道防渗均采用目前深受国内外灌区青睐的混凝土衬砌护面的方法。这种防渗形式不仅施工简单、造型美观、造价低，而且防渗固坡、节水效果好，无需特别的管理养护，经久耐用，一般可使用20~50年。它不但提高了渠道的过水能力、挟砂能力和抗冲能力，而且节省了渠道历年来除障清淤等繁重的维修养护费用。通过实测，可以减少渗水损失85~90%，渠道防渗后通过几年的运行情况来看，防渗效果很好。另外，混凝土衬砌防渗便于管理养护、经久耐用、降低了灌水成本。渠道渗漏对地下水补给的减少，对控制沿渠地下水位和防止渠道两边耕地盐渍化起到了很好的防治作用。
在长期的基层设计工作中，对混凝土衬砌护面防渗我们总结了一些经验，觉得有一定的研讨价值，其中混凝土衬砌分为预制混凝土板衬砌与现浇混凝土板衬砌，这里我们着重研究现浇混凝土板防渗。
一、现浇混凝土板防渗在技术上的可行性
混凝土护面的渠道在推广的过程中遇到的最主要的问题是容易受到地基土冻胀破坏和推移质磨损破坏。叶尔羌河灌区渠道多为半挖半填式，地下水埋藏较深，地基土水分主要靠地面渗水的补给，在渠道浇筑混凝土面层以后，可以切断这部分水量，在混凝土板下面铺设一层厚200～500mm的砂砾石防冻垫层后，就基本上可以控制地基土冻胀对渠道的影响。
二、道断面形式
叶尔羌河灌区在大的地貌单元上，属叶尔羌河冲、洪积倾斜平原区，主要分布第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl），岩性一般均具二元结构，主要地质岩性为Q1砾岩、沙砾石、沙、粉土等。远离河床两侧地形低洼处分布有小面积的淤泥、粉质粘土等。
Q1砾岩：
为一套浅灰色冲洪积层，结构紧密、半胶结、胶结物为钙质、沙质、泥质，透水性差工程地质条件良好。
沙砾石：
为一套浅灰色冲洪积层，厚度由几米至几十米，结构较为紧密，充填物为沙、泥，透水性好工程地质条件良好。
沙层：主要于沙砾石成互层分布或成透镜体，厚度不等。结构较为松散遇水易成流沙。
粉土层：主要分布于地表，厚度由几十厘米至十几米，灰黄或黄褐色沙质含量较高、孔隙发育，无遇水的自然层具有一定的湿陷性。
组成中部地带的主要地质岩性为中细沙、、粉土、淤泥质粘土等。
中细沙：青灰色、密实厚度较大一般埋藏于地表3~10m以下。部分地区较为松散存在着地震液化的可能。
粉土层：灰黄色或黄褐色，结构较为紧密、植物根系发育。该层主要为地表的耕作层一般厚度3~8m，局部地段夹有薄层粉细沙。
淤泥质粘土层：该层主要分布于地形较为低洼地带和沼泽湿地处，颜色灰黑色、含大量植物根系和腐植质具有醒臭味、具有良好的可塑、高压缩性。该层厚度由几十厘米至几米。
组成下部地带的主要地质岩性为细沙、粉沙、粉土、淤泥质粘土、粘土等。
细沙层：青灰色、密实厚度较大一般埋藏于地表3~5m以下，泥质含量较高、愈近河床颗粒有变粗的趋势。部分地区较为松散存在着地震液化的可能性。局部地段夹有中、粗沙层透镜体。
粉土层：灰黄色或黄褐色，结构较为紧密、植物根系发育、含石膏和盐粒。该层主要为地表的耕作层一般厚度3~8m，局部地段夹有薄层粉细沙。
淤泥质粘土层：该层主要分布于地形较为低洼地带和沼泽湿地处，颜色灰黑色、含大量植物根系和腐植质具有醒臭味、具有良好的可塑、高压缩性。该层厚度由几十厘米至几米。
粘土层：砖红色，致密可塑性好、厚度0.5~1m。主要分布于克孜河冲积平原或克孜河冲积平原与叶尔羌河冲积平的交汇处。一般顶板埋深为3.5~5m。
由上可见不同区域工程地质条件各有其特点，但具有冲洪积平原的一般特征和普遍规律，灌区工程要根据各工程特性、规模及工程建设地工程地质问题做具体的勘察评价。在总体上来看，灌溉渠道在断面形式比较，灌溉渠道采用梯形断面在经济安全比较过程中属于比较经济的。而在渠道改造时，结合工程造价等方面的因素，多采用寬浅式梯形断面。
三、护面混凝土标号的确定
叶尔羌河灌区多年平均气温为11.41℃，历年最高气温达41.8℃，最低气温达-22.4℃。年内气温变化为：春季气温回升快，但不稳定，常伴有回寒现象；夏季气温高持续时间长；秋季气温下降迅速；冬季气温低时间长。月平均最高气温25.4℃，最低气温－6.6℃，历年平均无霜期为173天，最长199天，最短142天。按照《渠道防渗工程技术规范》与当地实际情况的要求，混凝土板标号为：混凝土强度标号为C20，抗冻标号为F150，抗渗强度为W6；现浇混凝土板采用Ⅱ级配，水泥采用普通硅酸盐水泥。 四、护面厚度的确定
在土壤的冻融作用、渗透压力、浮托力和不均匀沉陷下，衬砌混凝土可能受到弯矩作用而产生裂缝和断裂现象，通过内力计算，初步确定现浇混凝土衬砌厚度为：流速小于2.5m3/s的渠道浇混凝土衬砌厚度为80~100mm；流速大于2.5m3/s以上的渠道浇混凝土衬砌厚度按照计算加大或者采用浆砌石底板以解决高速水流产生的脉动破坏和稳定问题。
五、伸缩缝的设置
在现浇混凝土的下面设置砂砾石垫层。为了减少渗透压力和浮托力对护坡的破坏，衬砌混凝土受温度变化的影响，加上混凝土本身的收缩，基础土壤浸水后膨胀、不均匀沉陷、冬天结冰、夏天暴晒等可能出现裂缝，为了解决这些问题，必须布置纵横向伸缩缝。横缝间距3m，纵缝设置在坡脚处，对底宽较大的渠道在坡脚和底面均要设置纵缝，间距一般为3~5m，分缝采用用闭孔板填缝，表层10mm用聚胺脂灌缝，缝宽2cm。
六、隔墙的设置
以前许多设计者认为刚性护面渠道不需要设隔墙，而在混凝土渠道的施工过程中我们发现，渠道伸缩缝的处理不好，或者渠道出现裂缝后，在渠道运行过程中，会出现混凝土板块沉陷或者裂缝，对渠道冲刷是比较严重的，往往会成片淘刷，为了防止出现这种情况，将损失降低到最小，保证混凝土渠道的施工和维修方便，混凝土渠道每隔30~50米设一道隔墙，隔墙宽30cm，深60~80cm。
七、现浇混凝土护面的施工
混凝土浇筑前，首先要清除渠道中的杂物和淤泥，对局部因水流冲刷造成的崩陷、坑洼，要分層填土、夯实、整平，否则，极易出现裂缝。完成上述工作以后，按设计要求的断面尺寸测量放线。在渠底和边坡上铺平砂砾石垫层，安装好分缝闭孔板就可以进行混凝土的浇筑、机械振捣、人工抹面了。如果发现渠坡表面较干燥要先淋水润湿。浇筑顺序为先渠底后渠坡，先边坡下部后边坡上部。
在项目实施过程中，还要对护面进行防冻养护方面的管理。为了保证混凝土表面光滑，增加防渗性能，浇好后用原混凝土浆抹面。混凝土护面浇筑七天内，洒水养护的同时，护面上覆盖砂、麦秸或稻草等，以确保养护质量。冬天，在浇筑护面混凝土时，用草袋遮盖住浇筑完的混凝土，防止冰冻破坏。除了技术上的因素外，还要加强建设方、设计方、监理方和施工方的联系和协调，确定实施方案后，必须严格按照相关的规范、规程进行操作，各施其责，相互配合，防止出现纰漏，力争优良工程。
八、实行节水灌溉，提高农业效益
除了采取工程措施节水以外，推行合理的灌溉制度也很重要，针对灌区内的作物组成，采取不同的灌溉模式，根据作物灌水试验，总结出合理的灌溉制度，争取将有限的水量发挥较大的效益。
在今后的工作中，我们将密切关注国内外最新灌区节水的先进经验和管理模式，努力消化吸收，把叶尔羌河灌区的节水灌溉技术提高一大步，达到全国先进水平。