关于农田水利工程灌溉防渗渠道衬砌设计问题的探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 29 日 作者简介：高月坤（1995），男，汉族，河南鹤壁人，研究方向为水利工程设计和农田水利设计。-109-关于农田水利工程灌溉防渗渠道衬砌设计问题的探讨 高月坤 河南省水务规划设计研究有限公司，河南 安阳 455000 摘要：摘要：近年来，随着我国农田水利工程建设的不断推进，防渗渠道衬砌技术得到了广泛的应用和研究。农田灌溉防渗渠道衬砌技术是小型水利工程中一种非常重要的施工技术，这项技术可以提高农田灌溉工程的质量和使用寿命。进行农田灌溉防渗渠道衬砌时，要使用科学的结构设计，从而保障灌区的综合效益。基于此，本文分析了农田水利工程灌溉防渗渠道衬砌的结构形式并讨论了一些具体方法。关键词：关键词：农田灌溉；防渗渠道；衬砌结构 中图分类号：中图分类号：S277 在我国，农田水利工程是农业发展的重要基础设施，其中灌溉渠道是农田水利工程的核心组成部分。然而，由于自然环境和工程质量等因素，灌溉渠道存在较为严重的渗漏问题，导致水资源浪费和农田土壤盐碱化等问题。为了解决这一问题，提高农田灌溉水的利用效率，保证农业生产的稳定发展，农田水利工程灌溉防渗渠道衬砌技术应运而生。进行农田灌溉防渗渠道衬砌施工时要选择合适的材料、结构形式，以及科学的施工方法，以提高渠道的质量。1 渠道防渗衬砌结构形式 渠道防渗衬砌主要包括 1/2U 形、人工现浇全 U 形和板膜复合结构。在实际应用中，可根据工程地质条件、灌溉需求、施工环境和预算等因素，选择合适的防渗衬砌结构。合理运用这些结构形式，可为农田水利工程提供有效的防渗保障，提高水资源利用效率，促进农业生产和农村经济发展。1.1 1/2U 形预制安砌 1/2U 形预制安砌是一种常用的防渗渠道衬砌结构。该结构采用预制混凝土块体，形状为半圆形，两端开口。这种结构具有较好的力学性能和防渗效果。施工过程中，通过预制块体的铺设和砂浆填充，使渠道形成稳定的防渗结构。该结构适用于不同地质条件和灌溉需求，施工简便，成本相对较低。1.2 人工现浇全 U 形渠 人工现浇全 U 形渠是一种现场施工的防渗衬砌结构。采用混凝土现场浇筑，形成全 U 形的渠道衬砌。全 U 形结构有利于提高渠道的抗渗性能和使用寿命。该结构形式适用于较大型的农田水利工程，施工周期较长，成本较高。1.3 板膜复合结构 板膜复合结构是一种集防渗、排水、支撑于一体的渠道衬砌结构。采用混凝土板材和土工膜复合结构，混凝土板材起到支撑和防渗作用，土工膜则负责防止水分渗透。板膜复合结构具有较好的整体稳定性和防渗效果，适用于不同地质条件和灌溉需求。该结构形式成本较低，施工简便，维护方便。2 关于灌溉防渗渠道衬砌具体方法的探讨 2.1 衬砌材料选择（1）混凝土：混凝土是一种广泛应用的衬砌材料，具有较好的防渗性能和抗压性能。其成本相对较低，易于施工，因此在许多工程项目中得到了广泛应用。（2）钢筋混凝土：钢筋混凝土是在混凝土的基础上加入钢筋，从而提高了其抗压性能和耐久性能。由于其强度高、耐久性好，因此在一些重要的工程项目中得到了广泛应用。（3）砖石：砖石衬砌材料具有较好的防渗性能和抗压性能，同时其成本相对较低，易于施工。但其耐久性相对较差，因此在一些对耐久性要求不高的工程项目中得到了广泛应用。（4）塑料：塑料衬砌材料具有较好的防渗性能和耐久性能，同时其成本相对较低，易于施工。但其抗压性能相对较差，因此在一些对抗压性能要求较高的工程项目中应用较少。2.2 结构布置 中国科技期刊数据库 工业 A-110-结构布置是结构设计中的一个重要环节，进行结构布置时，需要考虑以下几个方面：荷载的分布直接影响到结构的受力情况，因此在布置结构构件时，需要根据荷载的分布情况来确定构件的尺寸和位置。不同的构件类型具有不同的受力特点和性能，因此在布置结构构件时，需要根据荷载的类型和大小来选择合适的构件类型。构件的尺寸直接影响到其受力和稳定性，因此在布置结构构件时，需要根据构件的受力情况来确定其尺寸。构件的位置直接影响到结构的受力和稳定性，因此在布置结构构件时，需要根据构件的受力情况来确定其位置。构件之间的连接方式直接影响到结构的受力和稳定性，因此在布置结构构件时，需要根据构件的连接方式来确定其位置和尺寸。2.3 衬砌厚度设计 在农田水利工程灌溉防渗渠道的衬砌设计中，厚度设计是一个非常重要的环节。衬砌的厚度需要根据渠道的流量、水头、土壤渗透系数等因素进行设计。如果衬砌的厚度设计得过薄，可能会导致防渗效果不佳，从而影响渠道的使用效果。相反，如果衬砌的厚度设计得过厚，会增加工程成本，造成不必要的浪费。因此，在进行衬砌厚度设计时，需要充分考虑各种因素，以达到最佳的防渗效果和工程成本的平衡。在进行衬砌厚度设计时，可以采用以下方法：根据国家和行业的相关设计规范，确定衬砌厚度的基本要求。这些规范通常考虑了渠道的流量、水头、土壤渗透系数等因素，以保证防渗效果和结构稳定性。通过分析渠道的水力条件和土壤特性，计算出衬砌所需的厚度。计算过程中需要考虑渠道的防渗性能、结构稳定性、施工条件等因素，以确保设计方案的合理性。参考同类工程的设计经验和实践，结合工程的具体条件，确定衬砌厚度。这种方法适用于类似工程，但在实际应用中需注意工程之间的差异。在设计过程中，可以进行模型试验或现场试验，以验证衬砌厚度的合理性。试验结果可以为设计提供依据，有助于调整和完善设计方案。在确定衬砌厚度时，还需综合考虑工程的投资、施工周期、运行维护等方面因素，以确保工程的经济性和可持续性。在实际工程中，可以根据工程的实际情况和施工条件，不断优化衬砌厚度设计。这包括采用新材料、新工艺、新技术等，以提高防渗效果、降低成本和提高施工效率。2.4 渠道开挖 渠道开挖是指在农田水利工程中，为了建设灌溉渠道或排洪渠道，对地表进行挖掘和修整的过程。渠道开挖的目的是形成稳定、规则的渠道形状，以便于水流通过，同时达到防渗、排水等效果。在渠道开挖过程中，需要考虑以下几个方面：根据农田水利工程的设计要求，确定渠道的形状、尺寸和位置。这需要参照相关标准和规范，如渠道防渗衬砌工程技术标准（GB/T506002020）。考虑渠道所处的地质条件，如土壤类型、地下水位、地震活动等。不同的地质条件会对渠道的稳定性和防渗效果产生影响，因此在开挖过程中需要采取相应的保护措施。在渠道开挖过程中，应尽量减少对环境的破坏，如合理利用土地资源、减少扬尘污染、保护植被等。根据地质条件和设计要求，选择合适的施工方法。同时，要对渠道基土的密实程度进行检测，以保证渠道的稳定性和防渗效果。2.5 渠坡填筑 渠坡填筑是农田水利工程中的一项重要工序，它是指在渠道两侧或单侧进行填充加固，以提高渠道的稳定性、防止渠道坍塌和渗漏。渠坡填筑的过程主要包括以下几个方面：根据农田水利工程的设计要求，确定渠坡的填筑材料、填筑高度、坡度等参数。设计时要考虑渠道的稳定性、抗渗性能、排水能力等因素；选择合适的填筑材料。常见的填筑材料有土壤、砂石、混凝土等。选择时需考虑材料的力学性能、防渗性能、环保要求等因素；根据设计要求和材料特性，选择合适的施工方法。同时要对渠坡进行监测，及时发现并处理可能出现的问题1。2.6 混凝土砌筑方法的讨论（1）模板安装 模板安装是混凝土砌筑过程中非常重要的一步，它直接影响到混凝土的浇筑质量和效果。以下是模板安装的基本要求：应选择坚固、耐用、不易变形的材料，如钢模板、木模板等。模板的尺寸应与混凝土构件的尺寸相匹配，保证混凝土浇筑后的形状和尺寸符合设计要求。模板之间的连接应牢固可靠，防止在浇筑过程中模板松动或变形。模板应设置足够的支撑，以保证模板在浇筑过程中的稳定性和安全性。模板之间的接缝应严密，防止混凝土在浇筑过程中漏浆。在模板安装前，应将模板表面清理干净，涂刷隔离剂，中国科技期刊数据库 工业 A-111-以防止混凝土粘连模板。在模板安装完成后，应进行检查，确保模板安装质量符合要求。混凝土浇筑完成后，应根据规定的时间和顺序进行模板拆除，避免对混凝土构件造成损伤。（2）混凝土拌和 混凝土拌和是混凝土制备过程中的一项关键工序，它涉及到将经过配料的各种原材料（如水泥、砂石骨料、水及其他外加剂等）搅拌均匀，制成混凝土拌合物。混凝土拌和通常采用混凝土搅拌机进行。混凝土搅拌机的类型有很多，基本上可分为自落式和强制式两类。自落式搅拌机的滚筒转动，使物料在滚筒内自行翻滚混合；强制式搅拌机则是通过搅拌叶片强制推动物料混合。在混凝土拌和过程中，需要注意以下几点：严格按照设计要求的配合比进行配料，确保混凝土的强度、耐久性等性能指标达到设计要求。混凝土拌和的时间应根据搅拌机类型、物料性质和设计要求进行调整，一般为 30-40 秒。搅拌过程中应控制好温度，避免混凝土过热或变质。搅拌过程中应确保混凝土拌合物搅拌均匀，无结块、无气泡、无分层现象。应定期检查和维护搅拌设备，确保设备正常运行，搅拌效果良好2。（3）混凝土结构浇筑 进行混凝土浇筑时要注意以下几点：进行混凝土浇筑之前，要对混凝土的配合比进行严格控制。施工过程中，要根据不同的施工环境，合理控制混凝土的配合比；要加强对施工机械设备的管理和维护，保证其工作性能良好。施工过程中要尽量减少对模板的破坏和碰撞；混凝土浇筑时要合理安排施工顺序和施工工序。混凝土浇筑时，可以先浇筑渠道底部的基础层，再对渠坡进行衬砌。进行渠道底部基础层的施工时要保证其浇筑厚度满足设计要求，而且还要对施工材料进行合理选择。进行渠坡衬砌时要按照一定的顺序进行，并严格按照设计要求控制好衬砌厚度；还需要渠道顶部设置预留槽和伸缩缝，保证其使用功能得到充分发挥。（4）混凝土养护 混凝土养护是指在混凝土硬化过程中，为保证其强度、耐久性等技术指标，采取一系列措施对其进行保护和管理的工艺过程。养护的目的是使混凝土中的水泥充分发挥水化作用，形成水化产物，从而提高混凝土的强度和耐久性。混凝土养护的方法主要有以下几种：自然养护是指通过覆盖、洒水、保持混凝土表面湿润等方式，使混凝土在自然环境下逐渐硬化。自然养护适用于小批量、小体积的混凝土工程。常压蒸汽养护是指在一定温度和湿度条件下，通过蒸汽加热使混凝土加速硬化。常压蒸汽养护适用于大规模、高质量的混凝土工程。高温高压养护是指在高温（通常为 90-100）和高压（通常为 0.8-1.2MPa）条件下，使混凝土迅速硬化。高温高压养护适用于紧急工程和特殊性能要求的混凝土。混凝土养护剂是一种新型养护材料，可喷涂在混凝土表面，形成一层保护膜，使混凝土表面与空气隔绝，防止水分蒸发，从而利用混凝土自身的水分最大限度地完成水化作用3。2.7 接缝设计 接缝设计应充分考虑防渗性能、抗压性能、耐久性能和施工性能等因素，以确保渠道的整体稳定和使用效果。以下是一些关于农田水利工程灌溉防渗渠道衬砌接缝设计的关键点：根据渠道的特点和需求，接缝可分为纵向接缝、横向接缝和竖向接缝等。不同类型的接缝在设计时需考虑其适用场景和构造方法4。接缝的位置应根据渠道的结构特点、荷载分布、材料性能等因素来确定。合理设置接缝位置可以有效降低结构应力集中、减小裂缝扩展的可能性。接缝的尺寸包括宽度、深度和长度。设计时应根据渠道的防渗要求、材料性能和施工条件来确定合适的接缝尺寸，以确保接缝的稳定性和耐久性。接缝材料应具有较好的防渗性能、抗压性能、耐久性能和施工性能5。3 结束语 总之，农田水利工程灌溉防渗渠道衬砌施工技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。通过本文的研究，旨在为我国农田水利工程建设提供科学依据，推动防渗渠道衬砌技术的创新发展，为保障国家粮食安全和农业可持续发展作出贡献。参考文献 1宋向平,杨振宇.现浇混凝土防渗渠道衬砌施工工艺及效果J.河南水利与南水北调,2019,48(3):50-51.中国科技期刊数据库 工业 A-112-2白玉.水利工程中农田灌溉防渗渠道衬砌技术研究J.科技与创新,2023(8):92-94.3张大红.水利工程中农田灌溉防渗渠道衬砌施工技术分析J.科学与财富,2019(29):324.4徐占成.水利工程中农田灌溉防渗渠道衬砌施工技术探究J.河北农机,2022(11):67-69 5张迪.水利工程中农田灌溉防渗渠道衬砌技术措施分析J.科技风,2018(20):219.