长距离输水工程渠道防渗改造措施分析

周海

（中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西 西安 710061）

摘要：渠道开展防渗工程作业一方面能够让输水渗漏量得到有效控制，另一方面能够让渠道整体抗冲刷能力以及强度得到进一步强化，让糙率得到极大降低的同时，也让渠道的过流能力得到显著提升，实现渠道输送水成效和质量得到有效保证和适时提升。基于此，本文就渠道防渗形式及施工技术进行必要阐述，并结合相关实例针对改造措施进行全面探讨和深入分析，以供参考。

关键词：长距离输水工程；渠道防渗；改造措施

引言：长距离输水工程是达成区域水资源最大化利用以及水资源空间科学配置的关键，其中渠道输水在开展长距离调水作业中应用较为广泛且具有一定成效。结合国内长距离输水渠道项目相关施工经验和施工方案，渗水以及漏水问题是影响渠道输水成效以及整体运行的稳定性和高效性的主要因素，致使渠基极易发生泡水沉陷或者隆起问题，最终造成渠道衬砌板发生严重形变并遭到严重损坏。为有效保证并适时延长渠道输水工程使用寿命，提升渠道运行的安全性和稳定性，本文以西北地区某输水渠道为例，改进并创新防渗思路及措施，为西北地区渠道防渗工作的开展提供必要支持。

1. 渠道防渗形式及施工技术

结合实际工程作业和发展状况而言，渠道防渗形式以及施工技术在科学技术不断创新的带动下得到多样化发展，本文就混凝土护面防渗开展探讨。

混凝土护面防渗主要借助一定厚度的混凝土科学铺设于渠床表面，以此为渠床表面提供一层透水性极低的保护层，从而让渠道在进行输水作业期间所产生的渗漏损失得到有效控制。混凝土护面防渗在大中型渠道中受到广泛应用，并具有良好的防渗漏成效，能够让近90%的渗漏损失得到有效控制[1]。混凝土护面防渗具有良好的耐久性且使用寿命也较长，在绝大多数情况下最低可使用50年。

混凝土衬砌厚度的设定和调整应充分结合基层的实际状况和作业需求，并以渠道流量作为依据和参考进行衬砌厚度的设定以及施工工艺的选取。对于以砂砾石以及砾石等作为主体的基层而言，在其流量未达到的条件下，混凝土衬砌厚度应控制在3公分-6公分范围内，对于流量高于的情况下，混凝土衬砌厚度需达到4公分-10公分，倘若混凝体整体厚度未符合5公分要求时可借助压力喷射法完成相关施工作业。

2. 实例分析

2.1现状问题

西北地区以该地域特性以及作业需求作为依据和雏形构建了一批长距离输水渠道项目，并在工程实际作业期间发现如下问题：整体边坡呈下滑趋势，滑动面上部于顶端与道路外侧相衔接的位置出露，下部与渠底边坡坡脚位置相连，滑坡体整体厚度较大；渠底以及坡脚位置表面较为突出，渠道边坡向下滑动，渠顶路面以及渠沿石位置周围存在不同程度的裂缝[2]。除此之外，渠道边坡坡面整体平整度不足，存在多处隆起以及变形等。

此类问题会对长距离输水渠道的使用寿命以及运行的稳定性、安全性和高效性造成严重影响，并对实现水资源最大化利用带来一定阻碍。

2.2改造措施设计

2.2.1稳定分析

结合相关实验信息和各类资料可以得出，对于饱和状态下的泥岩而言，其整体可达到17°，而c可达到6千帕，在充分满足相关设计规范要求和标准的基础上，圆弧滑动稳定可借助以下简化毕肖普法公式进行计算：

    （1）

其中，W代表的是土条重量；V代表的是垂直地震惯性力向（向上为负，向下则为正）；u表示的是作用于土条底面的空隙压力；表示的是条块重力线与通过条块底面中点的半径之间的夹角；b表示的是土条块度；均表示的是土条底面整体有效应力抗剪强度指标；表示的是水平地震惯性力对圆心的力矩；R表示的是圆弧半径。

凭借公式（1）开展计算工作而言，图1在运行稳定性和安全性得到有效保证的条件下，渠道内边坡整体抗滑稳定安全系数能够达到1.03，相较于相关规范规定的最低标准系数1.35仍存在一定差距，未能充分满足稳定安全要求和标准，对于此种状况应适时调整渠堤内水位。而结合图2来说，在无水条件下渠道内边坡相关系数可达到1.36，已超过相关规范规定的最低系数标准，能够充分符合规范安全稳定标准和要求。

图1 正常运行情况下渠道内边坡稳定计算结果图

图2 无水情况下渠道内边坡稳定计算结果图

2.2.2改造措施

就渠堤整体地质状况而言，其中灰白色砂岩在其中占据主体，同时伴有砂砾岩以及砂砾泥岩等，渠基渗透系数主要维持在，部分渠段可达到。在针对渠段渠堤开展填方作业过程中，主要借助沿线的白砂岩完成相关填筑工作，其中渗透系数可有效控制在。鉴于渠床渗透系数偏低，整体渗水能力欠缺，造成渠道渗透入膜后渠床土内渗水含量急剧上升，难以在短时间得到有效排除，为有效解决并进一步优化渠床含水量问题，可合理设计渠堤排水系统进行辅助。

此外，还需针对实际渠道渗流量展开全面分析和深入探究。以现场观测资料和相关数据作为依据和雏形，该渠道渠系水利用系数可达到近95%，其损失率约为5%。以整年渠道输水天数为150天进行计算，渠道沿线每日每公里渗漏损失量可达到近730立方米。

对于本渠道的改造措施主要包括如下几点：

其一，针对渠底与渠底以上1.3米范围内相关衬砌板以0.3米排水砂砾石料进行替代，其中需要格外注意的是，对于部分泥质砂岩以及粘粒含量相对较高的砂岩段而言，排水砂砾石填换厚度需达到0.6米。与此同时，对于拆除部位的衬砌段可逐渐转变为以机械化施工为主的现浇混凝土板，其厚度应严格控制在10公分左右，加之弧形渠底进行辅助和支撑。现浇衬砌混凝土板以由上至下的顺序有序进行铺设，全程采用“二布一膜”的作业模式，待到膜整体厚度达到3公分后方可进行砂浆灌注作业。除此之外，对于弧形渠底而言，其半径可科学设定为8.47米，内切渠底宽度可控制在4.0米左右，并保持原渠道纵坡各项参数。

其二，在针对已完成填砂砾石层下部换填工作的段渠底开展纵向排水沟设计工作，管沟宽度调整为0.8米，深度可控制在1.1—1.8米范围内。管沟开挖工作主要采用直壁开挖模式，并针对沟内采取一布一膜形式进行辅助，并将纵向排水管与沟底进行有机结合，其中排水管主要由DN200软式透水管与DN200PE管构成。而针对沟内可采取“自上而下”的模式有序回填中石（其厚度应控制在70-137公分）、小石（其回填厚度应达到20公分）以及粗砂（其厚度需维持在20公分左右）。在实际工作中，以800—1000米为一个单元且合理铺设横向排水管，同时横向排水体进口应与纵向排水体进行有效连接，其中横向排水管主要以PE200的PE管为主，末端可借助直径规格为3.0米的钢筋混凝土管进行辅助[3]。而为实现运行管理工作开展得到极大便利，并有效控制潜水泵的启动频率以及水泵抽干问题发生的可能性，集水井埋深相对较大，井底高程应处于横向排水管轴线以下3米位置。除此之外，针对具有自流条件优势的地形而言，其横排外置可借助自流形式实现将渠基所存渗水进行及时有效排除。自流横排主要借助科学设计合理布置排水管的形式，将水排至渠道外侧的冲沟，针对自流横排管沟内部可合理融入2根DN200PE管进行辅助，管道铺设纵坡1/200。

结束语：渠道防渗改造措施的发展和创新，是实现高效输水以及最大化利用灌溉水的关键前提条件，并能够充分满足现阶段社会发展所倡导的用水理念标准和要求。充分结合实际工程的相关特性以及功能需求等具体状况，科学合理选取有效的渠道防渗技术和措施尤为重要。对此，本文就渠道防渗形式及施工技术进行说明，并针对相关实例就改造措施方案展开深入分析，为相关行业发展提供必要支持和强劲助力。

参考文献：

[1]寇健超. 长距离输水工程渠道防渗改造措施及效果分析[J]. 吉林水利,2023,(05):21-24.

[2]王红帅. 某长距离输水工程穿高速公路顶管加固防渗措施的探讨[J]. 水利科学与寒区工程,2022,5(05):110-112.

[3]丁峰,梁栋,刘妍妍,曹宇隆. 长距离输水工程安全管理模式探讨[J]. 水电站机电技术,2021,44(05):109-110.