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摘 要：随着灌区水利基础设施建设的开展，灌区内砼板防渗渠道的运用越来越广泛，但渠道冻胀和淤积问题较为突出，不仅影响了渠道的运行安全，而且增加了管理成本。因此，找出原因并加以防治，成为运行管理中亟待解决的问题。通过对灌区内砼防渗渠道的现场调查，结合实际情况，分析渠道冻胀破坏和泥沙淤积的原因，提出管理中应注意的几个问题。
关键词：砼板 防渗渠道 淤积 冻胀 工程管理
一、概述
新疆巴州博湖县位于新疆维吾尔自治区中部，天山南麓，焉耆盆地东南部，开都河下游，博斯腾湖西岸。区内降水稀少，蒸发强烈，气候干燥，水资源紧缺。灌区经济中农业比重较大，由于水资源浪费现象严重，致使水资源供需矛盾日益突出。
随着灌区水利基础设施建设的开展，为节约和高效利用水资源，灌区建设了一大批砼板防渗渠道，提高了灌区的渠系水利用系数，在实现节水目标的同时，美化了灌区环境，改善了灌溉条件，促进了灌区农民的增收。
但是随着砼板防渗渠道的推广，也给灌区水利管理带来了新的问题。通过近2年来对灌区内防渗渠系的调查，发现部分砼板渠道冻胀和淤积问题较为突出，不仅影响了渠道的运行安全，而且增加了管理成本。
二、砼板渠道运行中存在的主要问题
通过两年来的调查，通过水利基础设施建设，全县建成的渠道防渗工程中，90%渠道采用砼板防渗。砼板防渗渠道有抗冲性能强、防渗效果好的特点，由于渠系建筑物均配套完善，便于工程管理。与土渠相比砼板防渗渠道的流速有较大提高，有利于农民灌溉引水。但在每年的水毁维修检查过程中，发现50%的防渗渠存在淤积严重和清淤困难的问题；30%的渠道局部渠段存在冻胀破坏问题。
1.淤积问题
经过调查，淤积渠段主要有2个共同点，一是主要发生在老渠道改造工程，渠道中的挡水建筑物多保留了原渠道的节制分水工程；二是渠道的引用水源是河道水。引用水库和湖泊水源的渠道很少有淤积现象。
淤积部位大多在节制分水闸上游，或是分水口密集的渠段。
这些渠道改造前均为土渠，原来就有淤积问题，每年农闲停水时段，管理部门调用挖掘机统一对灌区内淤积渠道进行清淤。防渗改造后的砼板渠道出现淤积后，无法用挖掘机清淤，受淤积影响，渠道断面缩小，达不到设计引水流量，无法正常运行，给农业生产带来困难。
2.凍胀问题
博湖县1月平均气温为-11.6℃，极端最低气温为-35.2℃，最大冻土深为105cm，属于寒冷地区，砼板防渗渠道易产生冻胀破坏。
2.1部分破坏渠段表现为，水位线附近砼板粉碎性破坏，砼板失去原有强度，来年通水过程中，受冲刷后产生大面积塌陷破坏，甚至冲毁渠堤；
2.2部分破坏渠段表现为，边坡砼板特别是阴坡部分向渠道内拱起，与下部砼板脱离，部分渠道上部砼板完全脱离原断面，滑入渠道中。
三、渠道淤积和冻胀破坏的原因分析
1.渠道淤积原因分析
1.1引水水源含沙量大
本县内的引水渠，除了引用湖泊、水库水外，主要引用河水。洪水期河水内含沙量大，是造成渠道淤积的主要原因之一。引水口洪水期含沙量在4.2～6.5kg/m3，一旦水流受阻，流速减缓，就会造成泥沙沉淀。
1.2原有建筑物不满足灌溉要求
河水中的泥沙在渠道和农田中淤积，通过多年运行，现状的农田高程已经发生较大变化，部分土地比原有渠道的引水口高程还要高，原有建筑物已不能满足灌溉要求。特别是老灌区，渠道、道路等交叉建筑物多，交通部门在建设交叉建筑物时与相关水利部门沟通不畅，虽然交通部门建设的建筑物标准较高，但在高程系统上无法与上下游渠道衔接。
渠道改造过程中为节省投资，保留原有建筑物，也是造成渠道淤积的原因之一。
1.3设计阶段考虑不周
由于是老灌区改造，在设计阶段，设计单位仅考虑原有建筑的高程衔接，未复核渠道分水口与农田高程的关系衔接。原有节制分水闸的底板高程一般低于分水口高程，要满足引水高程，必须抬高节制闸前水位，引起闸前水面壅高，流速减缓，水流挟带泥沙能力降低，从而使泥沙在节制闸前淤积。
1.4管理不科学
支渠以下渠道应采用轮灌方式灌溉，引水系统应按轮灌要求合理归并选择引水口。管理单位为减少灌溉程序，仍要求按续灌渠道设置引水口。部分渠段在未复核高程的情况下，改造了大量引水口，引水渠系规划不合理，在实际运行过程中造成淤积。
2.渠道冻胀原因分析
2.1渠道施工过程中砼质量存在问题
目前设计的砼板防渗渠道，抗冻、抗渗及强度要求基本是F150、W6、C20，可满足管理使用年限内的冻融循环次数。但施工单位在施工过程中通过采用不达标水泥、减少水泥用量等方法降低施工成本。这些工程在运行1年后均会出现较多的冻胀破坏情况。
2.2抗冻垫层不达标
目前实施的砼板渠道，抗冻垫层有砂砾石垫层、砂垫层和苯板垫层。砂砾石垫层和砂垫层在实施过程中，含泥量指标较难控制。为追求利润，施工方有减小垫层厚度的行为，造成渠道冻胀破坏。
另外设计过程中考虑了渠道的阴坡和阳坡不同厚度抗冻垫层，在施工过程中，阴坡厚度大多与阳坡一致，未达到设计要求，造成阴坡冻胀破坏严重。
2.3运行管理中的问题
管理单位为满足农业用水，在冬季负温期引水，先在渠道内形成冰盖，然后在冰下输水。但运行过程中，违反操作规定，频繁开启关闭闸门，造成渠内水位骤涨骤落，引起渠道防渗层内外压力变化，形成破坏。
四、管理中应注意的问题
1.加强渠道工程前期管理
在前期工作阶段，与设计部门、服务对象多沟通、多交流，摸清工程现状及存在的问题，认真分析解决的方法。
要求设计单位从灌区全局出发，科学合理的进行设计，认真复核、精心设计，在保证工程安全的同时，满足灌区的灌溉要求。
2.施工阶段严把质量关
施工质量是工程安全运行的重要条件，因此在施工阶段要求监理、施工方严把质量关，对于砼质量、抗冻垫层质量、厚度等关键环节，严格按规程实施。避免因工程质量不合格造成渠道破坏。
3.发现问题及时维修补救
冻胀现象往往一年比一年严重，不及时治理将导致渠道更为严重的破坏。维修应遵循“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的原则，具体办法主要有：①置换冻胀部位的不合格的垫层，基土含水量较高、冻胀较为严重的部位，可加厚至冻深厚度。②修补损坏的板间分缝。③对变形严重的渠堤挖开重新填筑，提高土体密实度。④对已损坏的砼板揭去后重新砌筑。
4.运行阶段科学管理
工程运行期间加强渠道的管理工作。由于干渠直接从大河引水，洪水期河水含沙量大，加大了工程在运行期间对泥沙控制的管理难度。因此要科学选择灌溉方式，避免因灌溉方式造成的过度淤积。
合理安排和确定每年冬灌和开春灌溉的时间，适当提前冬灌时间，尽量减少基土水分的补给量。
冬季行水，在负温期宜连续行水，并保持在冬季最低水位以上运行。渠道水位不宜骤涨骤落，同时，加强田间灌溉水的调度管理，勿使超灌，控制入冬前灌区地下水位，与渠道相邻的农田及林带，宜在气温降低至负温前15天～30天结束灌水。
五、初步结论
通过近年来防渗节水工程的实施，灌区的渠系水利用系数得到了大幅的提高，在节约了水资源的同时，改善了农业生产条件，提高了农民的收入。随着砼板防渗渠道的应用推广，冻胀破坏和渠道淤积问题也显得越来越突出。对于已建成的防渗渠道，应运用科学的手段加强管理和维护，并在不断总结经验的基础上逐步建立一套系统化的行之有效的运行管理制度，为节水农业的发展奠定坚实的基础。
作者简介：任培强，男，汉，江苏省丰县人，大学本科学历，工程师，现任新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州博湖县水管总站站长。
关键词：砼板 防渗渠道 淤积 冻胀 工程管理
一、概述
新疆巴州博湖县位于新疆维吾尔自治区中部，天山南麓，焉耆盆地东南部，开都河下游，博斯腾湖西岸。区内降水稀少，蒸发强烈，气候干燥，水资源紧缺。灌区经济中农业比重较大，由于水资源浪费现象严重，致使水资源供需矛盾日益突出。
随着灌区水利基础设施建设的开展，为节约和高效利用水资源，灌区建设了一大批砼板防渗渠道，提高了灌区的渠系水利用系数，在实现节水目标的同时，美化了灌区环境，改善了灌溉条件，促进了灌区农民的增收。
但是随着砼板防渗渠道的推广，也给灌区水利管理带来了新的问题。通过近2年来对灌区内防渗渠系的调查，发现部分砼板渠道冻胀和淤积问题较为突出，不仅影响了渠道的运行安全，而且增加了管理成本。
二、砼板渠道运行中存在的主要问题
通过两年来的调查，通过水利基础设施建设，全县建成的渠道防渗工程中，90%渠道采用砼板防渗。砼板防渗渠道有抗冲性能强、防渗效果好的特点，由于渠系建筑物均配套完善，便于工程管理。与土渠相比砼板防渗渠道的流速有较大提高，有利于农民灌溉引水。但在每年的水毁维修检查过程中，发现50%的防渗渠存在淤积严重和清淤困难的问题；30%的渠道局部渠段存在冻胀破坏问题。
1.淤积问题
经过调查，淤积渠段主要有2个共同点，一是主要发生在老渠道改造工程，渠道中的挡水建筑物多保留了原渠道的节制分水工程；二是渠道的引用水源是河道水。引用水库和湖泊水源的渠道很少有淤积现象。
淤积部位大多在节制分水闸上游，或是分水口密集的渠段。
这些渠道改造前均为土渠，原来就有淤积问题，每年农闲停水时段，管理部门调用挖掘机统一对灌区内淤积渠道进行清淤。防渗改造后的砼板渠道出现淤积后，无法用挖掘机清淤，受淤积影响，渠道断面缩小，达不到设计引水流量，无法正常运行，给农业生产带来困难。
2.凍胀问题
博湖县1月平均气温为-11.6℃，极端最低气温为-35.2℃，最大冻土深为105cm，属于寒冷地区，砼板防渗渠道易产生冻胀破坏。
2.1部分破坏渠段表现为，水位线附近砼板粉碎性破坏，砼板失去原有强度，来年通水过程中，受冲刷后产生大面积塌陷破坏，甚至冲毁渠堤；
2.2部分破坏渠段表现为，边坡砼板特别是阴坡部分向渠道内拱起，与下部砼板脱离，部分渠道上部砼板完全脱离原断面，滑入渠道中。
三、渠道淤积和冻胀破坏的原因分析
1.渠道淤积原因分析
1.1引水水源含沙量大
本县内的引水渠，除了引用湖泊、水库水外，主要引用河水。洪水期河水内含沙量大，是造成渠道淤积的主要原因之一。引水口洪水期含沙量在4.2～6.5kg/m3，一旦水流受阻，流速减缓，就会造成泥沙沉淀。
1.2原有建筑物不满足灌溉要求
河水中的泥沙在渠道和农田中淤积，通过多年运行，现状的农田高程已经发生较大变化，部分土地比原有渠道的引水口高程还要高，原有建筑物已不能满足灌溉要求。特别是老灌区，渠道、道路等交叉建筑物多，交通部门在建设交叉建筑物时与相关水利部门沟通不畅，虽然交通部门建设的建筑物标准较高，但在高程系统上无法与上下游渠道衔接。
渠道改造过程中为节省投资，保留原有建筑物，也是造成渠道淤积的原因之一。
1.3设计阶段考虑不周
由于是老灌区改造，在设计阶段，设计单位仅考虑原有建筑的高程衔接，未复核渠道分水口与农田高程的关系衔接。原有节制分水闸的底板高程一般低于分水口高程，要满足引水高程，必须抬高节制闸前水位，引起闸前水面壅高，流速减缓，水流挟带泥沙能力降低，从而使泥沙在节制闸前淤积。
1.4管理不科学
支渠以下渠道应采用轮灌方式灌溉，引水系统应按轮灌要求合理归并选择引水口。管理单位为减少灌溉程序，仍要求按续灌渠道设置引水口。部分渠段在未复核高程的情况下，改造了大量引水口，引水渠系规划不合理，在实际运行过程中造成淤积。
2.渠道冻胀原因分析
2.1渠道施工过程中砼质量存在问题
目前设计的砼板防渗渠道，抗冻、抗渗及强度要求基本是F150、W6、C20，可满足管理使用年限内的冻融循环次数。但施工单位在施工过程中通过采用不达标水泥、减少水泥用量等方法降低施工成本。这些工程在运行1年后均会出现较多的冻胀破坏情况。
2.2抗冻垫层不达标
目前实施的砼板渠道，抗冻垫层有砂砾石垫层、砂垫层和苯板垫层。砂砾石垫层和砂垫层在实施过程中，含泥量指标较难控制。为追求利润，施工方有减小垫层厚度的行为，造成渠道冻胀破坏。
另外设计过程中考虑了渠道的阴坡和阳坡不同厚度抗冻垫层，在施工过程中，阴坡厚度大多与阳坡一致，未达到设计要求，造成阴坡冻胀破坏严重。
2.3运行管理中的问题
管理单位为满足农业用水，在冬季负温期引水，先在渠道内形成冰盖，然后在冰下输水。但运行过程中，违反操作规定，频繁开启关闭闸门，造成渠内水位骤涨骤落，引起渠道防渗层内外压力变化，形成破坏。
四、管理中应注意的问题
1.加强渠道工程前期管理
在前期工作阶段，与设计部门、服务对象多沟通、多交流，摸清工程现状及存在的问题，认真分析解决的方法。
要求设计单位从灌区全局出发，科学合理的进行设计，认真复核、精心设计，在保证工程安全的同时，满足灌区的灌溉要求。
2.施工阶段严把质量关
施工质量是工程安全运行的重要条件，因此在施工阶段要求监理、施工方严把质量关，对于砼质量、抗冻垫层质量、厚度等关键环节，严格按规程实施。避免因工程质量不合格造成渠道破坏。
3.发现问题及时维修补救
冻胀现象往往一年比一年严重，不及时治理将导致渠道更为严重的破坏。维修应遵循“重伤不拖延，轻伤不放过，合理安排，逐步解决”的原则，具体办法主要有：①置换冻胀部位的不合格的垫层，基土含水量较高、冻胀较为严重的部位，可加厚至冻深厚度。②修补损坏的板间分缝。③对变形严重的渠堤挖开重新填筑，提高土体密实度。④对已损坏的砼板揭去后重新砌筑。
4.运行阶段科学管理
工程运行期间加强渠道的管理工作。由于干渠直接从大河引水，洪水期河水含沙量大，加大了工程在运行期间对泥沙控制的管理难度。因此要科学选择灌溉方式，避免因灌溉方式造成的过度淤积。
合理安排和确定每年冬灌和开春灌溉的时间，适当提前冬灌时间，尽量减少基土水分的补给量。
冬季行水，在负温期宜连续行水，并保持在冬季最低水位以上运行。渠道水位不宜骤涨骤落，同时，加强田间灌溉水的调度管理，勿使超灌，控制入冬前灌区地下水位，与渠道相邻的农田及林带，宜在气温降低至负温前15天～30天结束灌水。
五、初步结论
通过近年来防渗节水工程的实施，灌区的渠系水利用系数得到了大幅的提高，在节约了水资源的同时，改善了农业生产条件，提高了农民的收入。随着砼板防渗渠道的应用推广，冻胀破坏和渠道淤积问题也显得越来越突出。对于已建成的防渗渠道，应运用科学的手段加强管理和维护，并在不断总结经验的基础上逐步建立一套系统化的行之有效的运行管理制度，为节水农业的发展奠定坚实的基础。
作者简介：任培强，男，汉，江苏省丰县人，大学本科学历，工程师，现任新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州博湖县水管总站站长。