多种渠道衬砌形式灌溉节水试验分析

2018-05-19李萌

东北水利水电 2018年5期

李萌

（辽宁泽峰水利工程规划设计有限公司，辽宁沈阳 110004）

［文章编号］1002—0624（2018）05—0063—02

1 概述

渠道衬砌与防渗是当前世界各国应用最广泛的节水灌溉工程技术措施之一，可以极大地减少输水过程中的渗漏损失。据统计，每年由灌溉渠道损失的水量为我国总用水量的1/3，为农业总用水量的45%。由此可见提高灌区渠道衬砌质量的重要性。目前，随着全国各个灌区更新改造工程的不断建设，渠道衬砌形式也在逐渐的多样化，采用的衬砌材料也在与时俱进，文中以兴城市海滨灌区为例，阐述了几种不同的渠道衬砌形式在工程中的节水应用情况。

2 灌区和渠道概况

海滨灌区位于兴城市西南方向，烟台河两侧，是兴城市重要商品粮基地之一。海滨灌区属中型灌区，灌区现状灌溉面积约0.187万hm2。灌区地处北温带，属于温带大陆性季风气候区，其特点是冬季以西北季风为主，严寒干燥；夏季以东南季风为主炎热多雨，四季冷暖干湿分明。多年平均降水量为586.8 mm；多年平均蒸发量为1 519.9 mm；多年平均气温在9.1℃，极端最低气温在-27.5～40.8℃之间。气温由北向南递增；多年平均风速为2.8 m/s，最大风速可达23.7 m/s，其相应风向为SW，汛期多年平均最大风速18 m/s。受季风和地形影响，春季盛行南风，冬季盛行北风。主导风向为北风和西南风。最大冻土深度1.02 m。

灌区内主要渠道衬砌形式,多为U型槽渠道以及梯形断面钢筋混凝土渠道和浆砌石渠道。渠道衬砌形式比较单一，由于渠道衬砌受气候影响，冬季冻胀破坏十分严重，渠道渗漏量大，造成极大的水资源浪费。这次试验引进4种不同的渠道衬砌形式，目的在于提高渠道的衬砌质量，减少灌区渠道的渗漏量，增加渠道输水利用率，具体衬砌形式见表1。

表1 试验渠道衬砌型式

3 渗漏试验及节水效益分析

试验渠道断面较小，因此采用静水法试验观测。由于试验条件有限，选择了静水法试验中的变水位法。静水渗漏试验按照SL18-91《渠道防渗工程技术规范》进行。按规范要求，试验渠道长度应为30～50 m，这次试验每种衬砌形式渠道长度均为30 m，测验时间以渠道渗漏达到稳渗开始。根据规范中关于静水法试验结果分析过程，对这次试验数据进行相应的分析计算，包括渗漏强度计算和渗漏强度与水深的变化关系分析等等。

试验中以对渠道不能造成任何破坏且不漏水为原则，采用塑料布加土袋进行阻水，缝隙采用黏土封堵。根据灌区实际情况，用抽水泵一次性引水至试验渠道。观测方法：从渠道渗漏达到稳渗开始，每2 h观测一次水位下降值，当水位降到起始水位的1/6～1/8时停止观测。渗漏试验测量时间为3 d，得到如下一条渠道测验水位H随时间t的变化曲线，见图1。渠道水位变化曲线是一条确定的曲线，反应渠道的渗漏过程和渗漏属性，称为渠道渗漏特征曲线。根据曲线分析，苯板衬砌水位下降速率最大，渗漏量也最大，最小的是膨润土防水毯。

图1 海滨灌区试验渠道渗漏特征曲线

通过对渠道试验数据进行渗漏强度计算不但可以得到不同衬砌形式之间渗漏强度间的差异，而且同种衬砌形式下渗漏强度随水深也会发生一定的变化规律，见图2。入渗强度随水深增大，这是由于水深越大压力也越大，渗透性与压力成正比，因此入渗也越大。具体不同水深对应的平均渗漏强度可以由下图的回归曲线表示。同等水深条件下，渗漏强度由大到小依次为苯板、机织模袋、混凝土预制板、膨润土防水毯。

图2 海滨灌区试验渠道入渗强度随水深变化曲线

渠道防渗是节约灌溉用水和提高水利用率的一项重要措施，试验证明，4种渠道衬砌形式均解决了土质渠道的严重渗漏问题，渠道糙率大大降低，输水速度明显加快，渠系水利用系数提高，渠道行水时间越长，输水量越大，渠道衬砌体的利用率越高，节水越多，衬砌效益越高。根据海滨灌区多年灌溉用水方案，试验渠道每年每公里的节水量计算公式为：