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【摘 要】本篇文章主要针对我国当前灌区渠道的节水防渗加固修复技术在当前的发展现状以及实际应用状况进行了全面详细的介绍，并对土工膜应用中所存在的部分问题提出了相应的解决措施，以期为其他区域在进行土工膜渠道防渗节水改造工程的过程中提供参考。
【关键词】灌区；渠道防渗；土工膜
在我国的渠道防渗节水改造工程中，目前使用最为广泛的加固技术便是土工膜，该技术在与其他大量防渗修复技术进行对比之后，可以明显发现该技术所带来的效果以及经济效果远比其他防渗改造方式要高。因此，土工膜防渗节水加固修复方式能够充分的满足渠道节水、防渗、加固、修复等多个方面的要求，有着极为广泛的使用途径，应当大力推广。
1.灌区渠道节水防渗加固修复发展现状及趋势
我国绝大部分渠道其水资源综合利用系数非常低，据不完全统计我国渠系渠道水利资源利用系数在0.45～0.50的渠道约占全国所有渠道总长的80%左右，有的渠道由于长期使用缺乏相应完善的检修维护制度措施，出现水资源利用系数在0.3以下，甚至出现长期失修不能使用等恶性现象。据一些统计文献数据资料可知，我国绝大部分土渠其平均灌溉水利用系数仅为42.89%～45.31%，水资源浪费现象十分严重。若灌区田间水资源综合利用效率采用0.80，而输配水综合利用效率才只能达到52.35%。土工膜防渗材料不仅可以取得很好的防渗效果，同时其具有结构简单、施工方便、工程整体造价经济性高等优点，只要在设计方案正确、施工技术先进、施工质量可靠，其所取得的防渗加固经济效益十分可观，在灌区渠道防渗加固工程中具有非常大的推广使用意义。
2.北方某灌区渠道运营基本概况
北方某灌区属于水库引水重力自流明渠灌溉灌区，其规划设计控灌面积高达39000公顷（ha），由于实际运营过程中缺乏有效的管理措施，没有形成一个完善的供配水方案，加上水资源来水量的不断减少，而从多年实际运营资料数据发现，该灌区的实际平均年灌溉面积仅为18700公顷（ha），其渠系水利用系数只有0.479。由于渠道在日常运行过程中缺乏有效完善的检修维护制度体系，在几十年的散漫式运营管理中，造成渠道及相应水工建筑物遭受到严重破坏，其中干渠、分干渠、以及支渠的破坏率分别高达22.12%、31.87%、45.19%，闸门损毁率则高达81.2%，灌区中88%以上的机电设备存在丢失或失修等不利情况。相应灌区自动化观测和监控控制装置基础自动化水平相当低甚至没有。灌区渠道老损破坏引起实际灌溉面积逐年大幅度减少，同时还引起周围居民日常灌溉田块抢水、不服从供水管理乱开挖引水槽等不利现象出现，不仅影响到灌区渠道灌溉水资源综合调度管理水平，同时还破坏了渠道应有的灌溉性能水平，恶化了灌区渠道水资源运行环境和渠道沿线种植农作物的生长环境。因此，在结合灌区渠道的实际情况的基础上，采用有效的防渗节能修复方案，对提高灌区水资源利用系数，实现节水节能目的已成为整个灌区可持续运营发展研究的重要内容。
3.灌区渠道复合土工膜防渗节水加固修复方案
3.1节水加固修复方案比选
在实际渠道工程进行修复的过程中，其渠道自身的节水防渗修复方案中所主要涉及到的处理工作包括了渠道重建、原渠道基础上现浇翻新、直接在原衬砌板之上铺上有着良好效果的土工膜来达到了节水修复加固的目的。在对渠道进行修复的过程中，还应当与渠道自身的实际情况以及当地天气环境进行勘查，尤其是气候条件要特别加以重视，例如北方区域的地处严格的冰冻环境之下，在这种环境下进行渠道修复的过程中，还要与经济、技术等两个方面来进行比较，最终可以得到如下结果：采用渠道重建方案时，其综合造价远远高过其他两种修复加固方案，因此，重建方案的经济效益不高，并且從整个渠道的技术经济角度上来进行观察，也可以明显看出，渠道并没有必要采取重建这种成本较高的方式；另外，其渠道如果是地处北方寒冷区域，该地区常年处在较低的气候环境之下，导致渠道出现渗漏问题的主要原因便在于渠道受到冻胀影响而出现裂缝，因此，如果在这种情况下采用渠道基础翻新的方式来对渠道进行节水防渗加固的方式，并没有从本质上来解决由于冻胀等因素而导致的渗漏现象。所以，北方等寒冷地区的渠道在选择修复方案的过程中，应当根据渠道当前的实际问题，来选择具有较强防渗能力以及抗冻胀性能的土工膜来作为节水防渗加固的主要防渗材料。
3.2渠道复合土工膜防渗加固修复方案
依据大量灌区多年运行的实际情况，也就是其灌溉面积等数据进行统计之后，便能够统计出渠道在一定周期之内的过流能力，通过该数据才能够设计出完善的渠道防渗节水加固修复方案，以此来使得渠道能够较低成本的修复之后，极大的延长其使用寿命。
例如某案例工程在进行修复的过程中，其渠道修复土工膜选择的是具有较高密度的聚乙烯膜HDPE防渗土工膜，该型号防渗膜能够帮助渠道获得更好的应力开裂、抗老化、寒冷低温冻胀等方面的低温效应，并且该土工膜还有着较大的温度应用范围，其温度适应范围达到了-60℃-60℃，所以，将这类材料应用到渠道之中，能够极大的提升渠道自身的土工膜防渗性能；其渠道的进行修复的过程中，过渡层应当使用敷设的方式利用土工布来作为防渗膜的防护层，利用这一方式能够最大限度的避免土工膜在进行施工的过程中受到损害。支持层选用灌区渠道原有的混凝土衬砌板作为主要的受力体，其平均强度可以达到11kPa，能够支撑渠道中土工膜、水压力等，从而确保灌区渠道安全稳定、节能经济高效运营发展，这样不仅可以减少渠道在防渗节水加固修复工程中的综合投资成本，同时还可以有效提高渠道综合防渗性能水平，增加其运营社会经济效益。
4.防渗土工膜改性建议
（1）开发一种加糙土工膜，可以在其成型过程中，利用模具将土工膜表面压制出规则的纹理，制造凹凸面，使最凹处厚度满足工程要求的厚度，那么，突出的部分就相当于土工膜上同材质的“筋”。这样，不但增大了糙率，而且提高了膜料的抗拉、抗撕裂、抗顶破的能力。这种加糙土工膜可以单独使用，也可以制作为一布一膜的复合土工膜，其工程效果一定比光膜好。两布一膜的复合土工膜中膜材被土工布盖严，不需使用加糙膜材。
（2）将土工膜的防渗性能与聚苯乙烯泡沫板的防冻胀性能结合起来做成一种复合材料，此材料仍为高分子聚合物，共分为三层，上、下两层为平实的防渗层，中间为保温层，呈多孔隙泡沫状。此材料的价格低廉，可以用于寒冷地区渠道防渗防冻胀工程中。
（3）为了防止土工膜及复合土工膜老化过快，在产品的生产过程中，添加适量的抗氧剂，光稳定剂，据有关资料显示，可直接暴露于大气中保持10 年。在生产土工膜时，可以尝试添加适量的无机材料，如高度细化的粉煤灰，不但可以增加其抗老化性能，还可以为环保事业作出贡献。
5.结语
综上所述，在灌区渠道进行防渗节能修复加固方案进行设计的过程中，必须要充分的对该渠道历年来的实际运行情况进行翻阅，此外，还要对当地常年的天气气候规律进行调查，其地质因素也要考虑到修复加固方案之中，通过这种方式所设计出的渠道才能够保持极为良好的性能。土工膜这类修复材料尤其适合北方等地区的渠道防渗节水修复加固施工，能够使得工程能长久的保持自身性能，该修复材料有着极为深远的发展前景。
【参考文献】
[1]水利部建设与管理司·水利工程土工合成材料技术和应用[M].北京：科学普及出版社，2000.
[2]凌刚.广东省三大灌区供水成本水价初探[J].中山大学学报（自然科学版），2001（S2）.
[3]张兆迅，田茂勤，韩宝华.莱芜市乔店水库灌区渡槽防渗加固措施探讨[J].科技致富向导，2011（27）.
【关键词】灌区；渠道防渗；土工膜
在我国的渠道防渗节水改造工程中，目前使用最为广泛的加固技术便是土工膜，该技术在与其他大量防渗修复技术进行对比之后，可以明显发现该技术所带来的效果以及经济效果远比其他防渗改造方式要高。因此，土工膜防渗节水加固修复方式能够充分的满足渠道节水、防渗、加固、修复等多个方面的要求，有着极为广泛的使用途径，应当大力推广。
1.灌区渠道节水防渗加固修复发展现状及趋势
我国绝大部分渠道其水资源综合利用系数非常低，据不完全统计我国渠系渠道水利资源利用系数在0.45～0.50的渠道约占全国所有渠道总长的80%左右，有的渠道由于长期使用缺乏相应完善的检修维护制度措施，出现水资源利用系数在0.3以下，甚至出现长期失修不能使用等恶性现象。据一些统计文献数据资料可知，我国绝大部分土渠其平均灌溉水利用系数仅为42.89%～45.31%，水资源浪费现象十分严重。若灌区田间水资源综合利用效率采用0.80，而输配水综合利用效率才只能达到52.35%。土工膜防渗材料不仅可以取得很好的防渗效果，同时其具有结构简单、施工方便、工程整体造价经济性高等优点，只要在设计方案正确、施工技术先进、施工质量可靠，其所取得的防渗加固经济效益十分可观，在灌区渠道防渗加固工程中具有非常大的推广使用意义。
2.北方某灌区渠道运营基本概况
北方某灌区属于水库引水重力自流明渠灌溉灌区，其规划设计控灌面积高达39000公顷（ha），由于实际运营过程中缺乏有效的管理措施，没有形成一个完善的供配水方案，加上水资源来水量的不断减少，而从多年实际运营资料数据发现，该灌区的实际平均年灌溉面积仅为18700公顷（ha），其渠系水利用系数只有0.479。由于渠道在日常运行过程中缺乏有效完善的检修维护制度体系，在几十年的散漫式运营管理中，造成渠道及相应水工建筑物遭受到严重破坏，其中干渠、分干渠、以及支渠的破坏率分别高达22.12%、31.87%、45.19%，闸门损毁率则高达81.2%，灌区中88%以上的机电设备存在丢失或失修等不利情况。相应灌区自动化观测和监控控制装置基础自动化水平相当低甚至没有。灌区渠道老损破坏引起实际灌溉面积逐年大幅度减少，同时还引起周围居民日常灌溉田块抢水、不服从供水管理乱开挖引水槽等不利现象出现，不仅影响到灌区渠道灌溉水资源综合调度管理水平，同时还破坏了渠道应有的灌溉性能水平，恶化了灌区渠道水资源运行环境和渠道沿线种植农作物的生长环境。因此，在结合灌区渠道的实际情况的基础上，采用有效的防渗节能修复方案，对提高灌区水资源利用系数，实现节水节能目的已成为整个灌区可持续运营发展研究的重要内容。
3.灌区渠道复合土工膜防渗节水加固修复方案
3.1节水加固修复方案比选
在实际渠道工程进行修复的过程中，其渠道自身的节水防渗修复方案中所主要涉及到的处理工作包括了渠道重建、原渠道基础上现浇翻新、直接在原衬砌板之上铺上有着良好效果的土工膜来达到了节水修复加固的目的。在对渠道进行修复的过程中，还应当与渠道自身的实际情况以及当地天气环境进行勘查，尤其是气候条件要特别加以重视，例如北方区域的地处严格的冰冻环境之下，在这种环境下进行渠道修复的过程中，还要与经济、技术等两个方面来进行比较，最终可以得到如下结果：采用渠道重建方案时，其综合造价远远高过其他两种修复加固方案，因此，重建方案的经济效益不高，并且從整个渠道的技术经济角度上来进行观察，也可以明显看出，渠道并没有必要采取重建这种成本较高的方式；另外，其渠道如果是地处北方寒冷区域，该地区常年处在较低的气候环境之下，导致渠道出现渗漏问题的主要原因便在于渠道受到冻胀影响而出现裂缝，因此，如果在这种情况下采用渠道基础翻新的方式来对渠道进行节水防渗加固的方式，并没有从本质上来解决由于冻胀等因素而导致的渗漏现象。所以，北方等寒冷地区的渠道在选择修复方案的过程中，应当根据渠道当前的实际问题，来选择具有较强防渗能力以及抗冻胀性能的土工膜来作为节水防渗加固的主要防渗材料。
3.2渠道复合土工膜防渗加固修复方案
依据大量灌区多年运行的实际情况，也就是其灌溉面积等数据进行统计之后，便能够统计出渠道在一定周期之内的过流能力，通过该数据才能够设计出完善的渠道防渗节水加固修复方案，以此来使得渠道能够较低成本的修复之后，极大的延长其使用寿命。
例如某案例工程在进行修复的过程中，其渠道修复土工膜选择的是具有较高密度的聚乙烯膜HDPE防渗土工膜，该型号防渗膜能够帮助渠道获得更好的应力开裂、抗老化、寒冷低温冻胀等方面的低温效应，并且该土工膜还有着较大的温度应用范围，其温度适应范围达到了-60℃-60℃，所以，将这类材料应用到渠道之中，能够极大的提升渠道自身的土工膜防渗性能；其渠道的进行修复的过程中，过渡层应当使用敷设的方式利用土工布来作为防渗膜的防护层，利用这一方式能够最大限度的避免土工膜在进行施工的过程中受到损害。支持层选用灌区渠道原有的混凝土衬砌板作为主要的受力体，其平均强度可以达到11kPa，能够支撑渠道中土工膜、水压力等，从而确保灌区渠道安全稳定、节能经济高效运营发展，这样不仅可以减少渠道在防渗节水加固修复工程中的综合投资成本，同时还可以有效提高渠道综合防渗性能水平，增加其运营社会经济效益。
4.防渗土工膜改性建议
（1）开发一种加糙土工膜，可以在其成型过程中，利用模具将土工膜表面压制出规则的纹理，制造凹凸面，使最凹处厚度满足工程要求的厚度，那么，突出的部分就相当于土工膜上同材质的“筋”。这样，不但增大了糙率，而且提高了膜料的抗拉、抗撕裂、抗顶破的能力。这种加糙土工膜可以单独使用，也可以制作为一布一膜的复合土工膜，其工程效果一定比光膜好。两布一膜的复合土工膜中膜材被土工布盖严，不需使用加糙膜材。
（2）将土工膜的防渗性能与聚苯乙烯泡沫板的防冻胀性能结合起来做成一种复合材料，此材料仍为高分子聚合物，共分为三层，上、下两层为平实的防渗层，中间为保温层，呈多孔隙泡沫状。此材料的价格低廉，可以用于寒冷地区渠道防渗防冻胀工程中。
（3）为了防止土工膜及复合土工膜老化过快，在产品的生产过程中，添加适量的抗氧剂，光稳定剂，据有关资料显示，可直接暴露于大气中保持10 年。在生产土工膜时，可以尝试添加适量的无机材料，如高度细化的粉煤灰，不但可以增加其抗老化性能，还可以为环保事业作出贡献。
5.结语
综上所述，在灌区渠道进行防渗节能修复加固方案进行设计的过程中，必须要充分的对该渠道历年来的实际运行情况进行翻阅，此外，还要对当地常年的天气气候规律进行调查，其地质因素也要考虑到修复加固方案之中，通过这种方式所设计出的渠道才能够保持极为良好的性能。土工膜这类修复材料尤其适合北方等地区的渠道防渗节水修复加固施工，能够使得工程能长久的保持自身性能，该修复材料有着极为深远的发展前景。
【参考文献】
[1]水利部建设与管理司·水利工程土工合成材料技术和应用[M].北京：科学普及出版社，2000.
[2]凌刚.广东省三大灌区供水成本水价初探[J].中山大学学报（自然科学版），2001（S2）.
[3]张兆迅，田茂勤，韩宝华.莱芜市乔店水库灌区渡槽防渗加固措施探讨[J].科技致富向导，2011（27）.