渠道防渗防冻胀技术应用讲座

第二期:大型灌区渠道防渗防冻胀技术应用(二)

六、黑龙江音河灌区渠道防渗防冻胀技术应用

(一)灌区概况

音河灌区位于黑龙江省甘南县境内,为音河水库配套工程,行政归音河水库管理处管辖。

音河灌区地处嫰江右岸一级支流音河中下游两岸,东北为双河农场,南与齐齐哈尔梅里斯区相连,西南为龙江县哈拉海乡。

灌区范围包括甘南镇、长山乡、音河镇、青年林场、县良种场和向日葵研究所等6个乡(场),14个村。总人口9.23万人,其中农业人口2.72万人。灌区总面积55万亩,耕地面积40.92万亩。

灌区内交通便利,齐甘公路(301国道)南北贯通,东南向有甘音公路、甘双公路,其它等级公路四通八达。水库自有电站,装机容量1000kw,多年平均发电量323万度,能够保证电力供应,为灌区全面配套打下电力基础。

灌区地处高纬度,属于寒温带大陆性季风气候,季节变化明显,冬季漫长,严寒少雪;春季多风少雨,气候干旱;夏季温热多雨,空气湿润;秋季降温急速。年平均温度2摄氏度-3摄氏度,年平均降水量470㎜,年平均蒸发量1350㎜,冻土深度为2.0~2.4m,多年平均风速3.0米每秒。

区域地势西北高、东西低,由扇形平原和河谷平原两部分组成,河谷平原呈条带状分布于音河河床两侧,地面平坦开阔,河曲、沼泽、湿地发育。

区内土壤主要土类为草甸土,砂底或砂砾底,质地为中壤,黑土层20~40㎝,PH值6.6~7.0,耕作层有机质含量丰富,土层结构及透水性好,保水、肥能力强,适宜种植水稻。

地下水类型为音河河谷冲积潜水,含水层为混合砂砾石构成,潜水埋深1~3m,呈季节性变化,含水层厚度25~50m,储量丰富。地下水补给水源主要是大气降水及地下径流侧向补给,其次为干渠渗漏及田间补给。由于地下水补给及排泄条件好,形成良好的地下水质。

音河灌区环围甘南县城,灌溉面积占甘南县耕地总面积的八分之一,区内人口9.23万人,占全县总人口的三分之一,上缴商品粮占全县粮食征购任务的五分之一,是甘南县的重要商品粮产区和重要水稻产区,因此对甘南县国民经济发展和人民生活水平提高起着重要作用。

音河灌区与音河水库同时兴建于1958年。灌区始建初期虽然修建了用排水渠道骨干工程,并在用水干渠上修建了部分半永久性建筑物工程,但始终没有进行彻底续建配套和改造,渠系及建筑物工程不能配套完善,原有的建筑物也年久失修,不能满足计划用水和节约用水的要求,使土地资源和水资源的潜力未得到充分利用和发挥,必须进行续建配套与节水改造。

音河灌区2000年4月纳入大型灌区管理。在灌区原有规化设计基础上,甘南县音河灌区工程建设管理处委托齐齐哈尔水利勘测设计院于2000年初提出了以续建配套与节水改造为中心的灌区规划设计方案。经省水利厅文件黑水政字[2000]85号文的批复,并经水利部规划总院审查通过,报水利部批准。2002年7月齐齐哈尔市水利勘测设计院完成了灌区初步设计,经省水利厅以黑水发[2003]138号文件批复,报水利部批准。确定灌区规模为32万亩,其中水田12.6万亩,旱田18.26万亩,菜田0.56万亩,果树0.58万亩。

音河灌区续建配套与节水改造工程2000年列入国家投资计划, 工程于2001年8月开工,至目前共完成干渠防渗19.357公里,支渠防渗31.36公里,干渠土方达标3.246公里,六支渠土方达标3.694公里,五支沟土方工程8.855公里,坡水截流沟工程6.743公里,建筑物130座。已完成的渠道防渗工程运行状况良好。

(二)灌区渠道防渗防冻胀技术措施应用情况

1、用水一干渠防渗措施

已完成的19.357km用水一干渠防渗桩号为0+000~19+357,防渗措施基本上为渠底及边坡均采用复合土工膜(两布一膜,400克每平方米)防渗;渠底膜上铺50cm砂砾石作为保护层;边坡采用现浇或预制砼板为保护层,厚10cm,板下设10cm砂垫层,下铺复合土工膜,膜下设10cm砂垫层,边坡比为1:2;堤脚为80×30cm砼固脚,下垫20cm砂垫层。砼设计强度C20,抗冻等级F200,砼外加剂采用黑龙江省水利科学研究院研制的SB-G液体引气剂,掺量为水泥用量的2‰。

以下几段渠道由于特殊情况,防渗措施有所改变。

0+000~3+800段,由于该段渠道右侧为丘陵坡脚,坡水发生时水位较高,当干渠内水位较低时,坡水对护坡砼板产生压力,容易造成滑坡,因此在该段坡脚处增设排水钢管,间距每40m一个,坡脚纵向加一排钢筋笼,外裹一层无纺布,护坡板上部设排水孔,间距40m一个。渠道坡脚处增设排水钢管,间距每40m一个,坡脚纵向加一排钢筋笼,外裹一层无纺布,护坡板上部设排水孔,间距40m一个。

7+350~8+700段渠道基本为挖方渠道,地下水位较高,当渠内无水时,渠道边坡受地下水侧向水压力顶托,对渠道边坡稳定不利。因此,边坡防渗只采用预制砼板,板下无纺布一层,砂、砾垫层各厚10cm,边坡比为1:2;渠底仍采用复合土工膜(两布一膜,400克每平方米)防渗,上垫50cm厚砂砾石作为保护层,两侧设砼齿墙,尺寸80×40cm,下垫20cm砂垫层。

12+050~14+199段渠道右侧坡水截流沟的水在此段进入干渠,考虑此段干渠稳定,渠底及边坡均采用复合土工膜(两布一膜,400克每平方米)防渗、预制砼板为保护层,板厚10cm,板下设10cm砂垫层,下铺复合土工膜,膜下设10cm砂垫层,边坡比为1:2,堤脚为50×30cm砼固脚,下垫20cm砂垫层。

2、用水支渠防渗措施

已完成的31.36km用水支渠防渗,防渗措施为渠底及边坡均采用复合土工膜(两布一膜,400克每平方米)防渗,现浇或预制砼板为保护层,边坡板厚8cm,渠底板厚10cm,板下设砂垫层10cm,下铺一层复合土工膜,膜下砂垫层10cm,边坡比为1:1.5。

(三)防渗防冻胀技术措施应用的体会和经验

灌区渠道防渗防冻胀技术措施,要考虑渠段自然水文、地质等情况具体制定。

1、当渠段外侧为丘陵坡脚,坡水发生时水位较高时,要考虑当渠内无水或水位较低时,渠道边坡受坡水侧向水压力顶托,对渠道边坡稳定不利,容易造成滑坡,需在坡面设排水设施。

2、当渠段为挖方渠道,地下水位较高时,当渠内无水或水位较低时,渠道边坡受地下水侧向水压力顶托,对渠道边坡稳定不利,容易造成滑坡,因此,边坡不可采用复合土工膜防渗,只采用预制砼板护砌,板下无纺布一层反滤,渠底仍采用复合土工膜防渗。

3、渠道防渗采用复合土工膜做防渗材料,砼护砌板做保护层。对于用水干渠,防渗前断面大、渠底宽,渠底复合土工膜上可采用50cm厚砂砾石作为保护层,可加大渠底糙率,减小流速,使设计流速满足渠道不冲、不淤流速要求,可节省工程投资。

4、为防止冻胀造成复合土工膜及砼板毁坏,渠堤回填土以砂性为好,施工时要严格按设计要求分层压实达到设计干容重;砂垫层选用中粗砂,施工时要洒水整平、夯实;严格控制砼外加剂掺量及水灰比,含气量控制在3.5%~4.1%。

(四)存在的问题及建议

国家对大型灌区续建配套与节水改造投资,只用于干、支渠以上渠道骨干工程建设,目前,音河灌区有一定数量的流量在一个量以下的供水渠系及支渠以下末级渠系的斗、农渠,这些渠系都亟待维修改造。而我县作为国家级贫困县无力解决这部分渠系维修改造的资金投入问题。建议将这一部分供水渠系纳入国家续建配套和节水改造投资计划或采取民办公助的办法,国家给予一定的补贴,使灌区所有渠系相互配套,充分发挥整体效益。