渠道防渗试验分析

1材料与方法

试验区位于河北省石津灌区四干三分干南四支渠。渠道总长度为3684m，渠道设计流量为1．0m3／s。

渠道断面为梯形，均为现浇混凝土衬砌，底宽1．2m，边坡系数1．5，渠道深1．1m。

混凝土衬砌形式有6种（见表1）。根据渠道节制闸及分水口位置布置测桥，测桥布设位置见图1。

采用流速仪测流方法，每个测流断面布设3条垂线，每条垂线采用三点法测流速［2］。在各段衬砌渠首尾分别设测流观测断面，共10处。采用4台流速仪同时工作。

1台流速仪固定在测桥1，其他流速仪分别在2～10测桥流动观测，布置方式为：1－2－3－4，1－5－6－7，1－8－9－10观测。

用20的蒸发皿进行蒸发观测，观测地点位于渠道堤岸上，进行流速观测开始时记录下蒸发皿内水量，在流速观测结束后再记录下蒸发皿内水量。在整个试验过程中没有降雨现象发生。

2渠道输水损失分析

由于衬砌渠道各段衬砌长度较短，动水法测流产生的误差较大，因此在计算各种衬砌形式流量损失时，采用相邻3种衬砌形式的总损失流量减去要研究衬砌形式外的2种衬砌形式总损失量，如：要想求形式二的渗漏损失量就用形式二、三、四总的流量损失减去形式三、四总的流量损失。

2．1渠道流量误差分析

试验共进行23d，取得30组数据，试验测得的流量数据相互独立的，服从正态分布［2］，因此渠道首尾流量满足：

2．2渠道输水损失分析

计算单位长度单位流量的输水损失率：qi＝珚Qs／（Li•珚Q2），其中Li表示各个衬砌形式的长度。结果见表3。

由表3可以看出，混凝土衬砌渠道输水损失率在0．02317～0．03171m－1之间，远小于土渠的0．10494m－1，混凝土防渗效果很好。

通过试验可以发现，保温板的防渗效果不明显。“现浇混凝土＋保温板＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”的防渗效果与“现浇混凝土＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”差别不大，“现浇混凝土＋保温板，树脂油膏砂浆填缝”与“现浇混凝土，树脂油膏砂浆填缝”相差更小。这2组比较主要反映了保温板的防渗效果，主要原因由于渠道衬砌没有经过一个冻融周期，保温板没有发挥作用，铺设保温板与不铺保温板相差不是太明显。

试验对比了现浇混凝土与抗裂纤维混凝土的防渗效果，二者差别不大。“现浇混凝土，沥青油膏砂浆填缝”防渗效果相对于“抗裂纤维混凝土，沥青油膏砂浆填缝”防渗效果要好5．513％。抗裂纤维混凝土的防渗效果没有发挥出来。主要原因仍是渠道没有经过冻融周期，没有发生冻胀破坏，抗裂纤维作用没有得到发挥。

从混凝土伸缩缝处理角度看，树脂油膏砂浆填缝防渗效果好于沥青油膏砂浆填缝。现浇混凝土伸缩缝采用树脂油膏处理，输水损失系数为0．02722m－1，比沥青油膏处理输水损失减少9．148％。

以上6种现浇混凝土衬砌形式中，以“现浇混凝土＋保温板＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”防渗效果最好，“现浇混凝土＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”次之，而“抗裂纤维混凝土，沥青油膏砂浆填缝”防渗效果最差。

3综合分析

3．1节水量分析

根据石津灌区灌溉用水方案，支渠每年放水次数为2次，春灌1次，秋灌1次，每次放水时间为20d左右。渠道衬砌与土渠比节水量计算式为：Qd＝8．64×T1×Q设×（q土－qi），式中：T1为渠道每年工作时间（d）；Q设为渠道设计流量（m3／s）；q土、qi分别为土渠及各种衬砌形式单位长度单位流量损失率；相比土渠而言，各种衬砌形式节约水量见表4。

6种混凝土衬砌形式的节水效果十分明显，节水量在（25．3～28．3）万m3／（a•km）之间。支渠长3．684km，每年共节水99．481万m3，总支渠控制面积为404．4hm2，平均节水量为2459．969m3／hm2。整条支渠采用“现浇混凝土＋保温板＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”衬砌形式节水效果比“抗裂纤维混凝土，沥青油膏砂浆填缝”衬砌形式节水效果每年要节约10．878万m3。

3．2投资效果分析

根据施工前渠道情况，需要进行腐土清除、土方填挖、调土、混凝土衬砌、模板制安及刨树墩等工程施工，每公里衬砌需资金Fi，结合每年每公里衬砌渠道节水量，计算得出使用年限内万元投资节水量Wi见表5。

根据表5可以看出，“现浇混凝土＋保温板，树脂油膏砂浆填缝”这种衬砌形式在使用年限内万元投资节水量最高，“现浇混凝土，树脂油膏砂浆填缝”次之，而使用年限最长的“现浇混凝土＋保温板＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”万元投资节水量最低。

3．3综合分析

从节水效果和投资综合考虑，虽然“现浇混凝土＋保温板＋土工布，密封胶闭孔塑料填缝”使用年限长并且节水效果最好，但是由于这种衬砌形式投资太高，在使用年限内万元投资节水量是这6种衬砌形式中最低的，因此不适合灌区节水改造。

“现浇混凝土＋保温板，树脂油膏砂浆填缝”这种衬砌形式相对于其他衬砌形式来说，使用年限较长，每公里渠道节水量较高，万元投资节水量最大，因此这种衬砌形式最适合灌区用做渠道衬砌防渗。

试验是在渠道衬砌工程结束后的春季进行，渠道没有经过一个冻融周期，试验数据不能反映渠道多年运行受冻胀影响后的实际节水效果，因此，建议渠道经过一个冻融周期后再进行渠道渗漏测量试验，检验不同渠道衬砌形式实际节水效果。