第二期：大型灌区渠道防渗防冻胀技术应用（二）
七、黑龙江引汤灌区渠道防渗防冻胀技术应用
（一）概况
引汤灌区处于松花江下游左岸的汤原县境内，位于汤旺河以东、松花江以北的平原区，地理位置是东经129度40分至130度30分，北纬46度40分至47度12分。灌区内多年平均气温2.2摄氏度，极端最高气温35.4摄氏度，极端最低气温-39.6摄氏度，多年平均降雨量555mm，多年平均蒸发量1278mm（20cm蒸发皿），无霜期130天，多年平均风速3.9米每秒，最大风速22米每秒，最大冻土深2.0m。灌区靠近佳木斯市，现有人口6.02万人，灌区内交通便利，哈尔滨-罗北公路、哈尔滨-佳木斯铁路横贯其中，松花江在灌区南部流过成为灌区交通水道。
灌区总面积72.56万亩，现状播种面积35.39万亩，其中水田10.97万亩，粮食总产量1.25亿千克，其中水稻总产量0.55亿千克。引汤灌区始建于1958年，引汤旺河水进行灌溉，后继不断地对其进行了灌区配套工程建设。汤旺河是松花江一级支流，河流全长509km，流域面积20838平方千米。目前灌区灌溉工程有总干渠、汤原干渠、伏胜干渠、太平川抽水干渠、荣丰干渠和北干渠。汤旺河流域内有汤旺、晨明等8个水文站，距引汤渠首最近的水文站为晨明站，引汤灌区的来水计算是以晨明站1953~1996年实测资料为依据。引汤灌区地处低山丘陵与冲积平原的交汇区，该区内大部分为第四系松散堆积物所覆盖，侵入岩出露很少。岩性为粉质粘土、粉质壤土及砂壤土等。
（二）渠道防渗防冻胀结构形式
引汤灌区自建设以来采取的渠道防渗防冻胀结构措施基本都是预制混凝土板加复合土工膜防渗的吨形渠道方案。只在2009年修建了一小段混凝土U形槽渠段。预制混凝土板尺寸为60cm×60cm×10cm，混凝土标号为C20F200，复合膜为两布一膜，重量为400克每平方米。渠道防渗防冻胀结构自上而下依次为预制混凝土板、混凝土板下铺5cm砂垫层和复合防渗膜。对于超过底宽5m的渠道设置了混凝土固脚，固脚结构尺寸根据渠底宽度可选为0.3m×0.5m或0.5m×0.8m。引汤灌区部分渠道水利要素见下表：
引汤灌区渠道水力要素表
| 渠道名称 | 设计底宽（m） | 流量（立方米每秒） | 水深（m） | 流速（米每秒） | 设计边坡m | 糙率n | 比降1/i |
| Q设 | h设 | v设 | |||||
| 引汤总干 | 14.2.0 | 32.64 | 2.0 | 0.82 | 2.0 | 0.016 | 8000 |
| 伏胜干渠 | 3.0 | 3.36 | 1.12 | 0.64 | 1.5 | 0.018 | 5000 |
| 太平川抽水引渠 | 3.5 | 3.47 | 1.04 | 0.63 | 1.75 | 0.018 | 5000 |
（三）运行效果好的渠道防渗防冻胀典型工程
2010年6月6~7日对该灌区所有运行好的干、支渠段都进行了现场调研考察，详细记录了各典型渠道工程的地点、建成时间、断面结构及地质情况等，并分析了渠道运行效果好的原因，现汇总如下：
引汤总干渠照片
引汤总干解放岗渠段
伏胜干渠照片
引汤灌区渠道防渗防冻胀典型工程情况汇总表
| 序号 | 渠道名称 | 建成时间 | 防渗防冻胀结构形式 | 工程水文地质条件 | 渠道形式 | 运行效果分析 | ||
| 断面 | 固脚 | 防渗防冻胀结构 | ||||||
| 1 | 引汤总干 | 2005年 | 吨形 | 有 | 半铺全防 | 自上而下4~8米均为含壤土的细砾层，垂直渗透系数0.0865厘米/秒，渗透损失较大。 | 挖方渠道 | 非冻胀性渠基，半铺全防的防冻胀结构致使运行效果很好。 |
| 2 | 引汤总干解放岗渠段 | 2000年 | 吨形 | 有 | 半铺全防 | 地面下1~5米为粉质粘土及粉质壤土，下部为含粉质壤土的砂层。地下水位较深。 | 大挖方渠道 | 固脚尺寸较其他渠段加大，局部强冻胀渠基处设有排水体。运行十年防渗防冻胀效果很好。 |
| 3 | 伏胜干渠 | 2001年 | 吨形 | 无 | 全铺全防 | 地下水埋深1.7~1.8米，地面下1~4米为粉质粘土及粉质壤土，其下为粗砂或细砂。 | 半挖半填 | 混凝土预制板全铺全防结构使得防渗防冻胀效果较好。 |
| 4 | 太平川抽水干渠 | 2005年 | 吨形 | 无 | 全铺全防 | 由粘性土及砂砾石组成。 | 填方渠道 | 大部分为填方渠道，又是预制板全铺全防结构，使防渗防冻胀效果很好。 |
注：半铺全防结构即为渠坡渠底全铺设复合土工膜，渠坡铺设混凝土预制块，渠底是在复合土工膜上回填50cm的原装土，全铺全防结构即为渠坡渠底全部都铺设复合土工膜及混凝土预制块。
（四）存在的问题及解决办法
1、预制板冻胀起鼓下滑
(1)局部预制板下滑
渠坡上某部几块预制板块下滑。这种现象大多发生在渠坡中下部，主要是因这段渠床土中含水量过高，遇低温冻胀导致混凝土块起鼓下滑。解决的办法一是杜绝渠床中外来水的水源，二是把冻胀渠床中的水份用排水管排出来，减少渠床冻胀因素，保证渠基稳定。
(2)预制板大面积下滑
某段渠坡混凝土预制板大面积整体下滑。引起的原因是：一是渠道固脚发生了位移，致使渠坡不稳定，坡面混凝土块下滑；二是渠道施工时渠床基土密度不够，形成渠坡坍塌使坡面混凝土块下滑。解决的办法是处理好固脚或重新夯实渠坡，提高施工质量。
2、渠道坍塌
本次调研中发现太平川抽水干渠某段渠道及引汤总干吉成岗段渠道，都发生了渠坡大面积塌陷、削坡现象。不但太平川抽水干渠衬砌后的渠坡混凝土块滑塌，吉成岗段没衬砌的土渠也发生渠坡坍塌、削坡下滑现象，影响渠道正常输水。经过查看相关地质资料，可知这种现象的渠道其土质都是膨胀土，需改良治理才行。建议灌区管理部门与掌握该技术的单位联合解决渠道塌陷问题，使渠道正常运行发挥应有的灌溉效益。
附：太平川抽水干渠渠道及引汤总干吉成岗段渠道发生的渠坡大面积塌陷、削坡现象照片。
太平川抽水干渠坍塌渠段
引汤总干吉成岗脱坡现象1
引汤总干吉成岗脱坡现象2