漿砌石防滲在汾河二壩西一支渠的應用及分析

劉宏武

（山西省汾河灌溉管理局，山西 祁縣 030900）

1 工程基本情況

汾河二壩西一支渠位于汾河西岸的清徐與交城縣境內，興建于20世紀50年代，北從汾河二壩西干渠進水閘引水，西南到交城縣王明寨西入磁窯河，渠長13.54 km，設計流量4.75 m3/s，渠道縱坡1/2 500，灌溉面積0.59萬hm2。從2003年開始，西一支渠承擔清徐、交城工業(yè)園區(qū)內清泉西湖、華鑫水庫的工業(yè)供水任務。

西一支渠經過幾十年的運行，渠系和建筑物年久失修，沖刷滲漏嚴重，渠系水利用系數(shù)僅0．549，灌溉水利用系數(shù)僅0.358，特別是西一支渠承擔工業(yè)供水任務后，農業(yè)灌溉供水由原來的每年1~2次增加為每年4次，渠道和建筑物老化損毀嚴重，跑、冒、滴、漏嚴重，造成安全隱患，直接影響灌區(qū)效益的正常發(fā)揮。

2003年，汾河灌區(qū)按照輕重緩急、分期實施的原則，對西一支渠逐步進行節(jié)水改造與續(xù)建配套工程建設，主要利用漿砌石防滲材料對西一支渠進行全段防滲處理，經過幾年的工程建設，至2010年，西一支13.54 km渠道防滲工程全部完成。

2 渠道防滲材料

西一支渠位于北方季節(jié)性凍土地區(qū)，全年工農業(yè)供水4次，分別在3月、6月、9月、11月進行，供水次數(shù)多、流量大、時間長，并承擔冬季供水任務，因此對渠道防滲的整體穩(wěn)定性以及抗凍、抗沖性能的要求都較高。相對而言，混凝土的防滲效果較好，但漿砌石的整體穩(wěn)定性及抗凍、抗沖性能均優(yōu)于混凝土，且清徐縣邊山地區(qū)石料豐富，漿砌石防滲材料具有就地取材、造價較低、施工簡單、易于維修等優(yōu)勢，因此選用漿砌石作為主要防滲材料，并在防滲要求較高的地段加復合土工膜復合使用。

3 應用實踐和效果分析

漿砌石防滲斷面形式主要有重力式矩形斷面、斜坡式梯形斷面以及加復合土工膜、混凝土底板的復合斷面形式。各年度工程項目的防滲斷面形式和防滲長度見表1。

表1 各年度工程項目的防滲斷面形式和防滲長度

3.1 漿砌石重力式矩形斷面形式

2003年和2007年度項目采用漿砌石重力式矩形斷面形式，主要應用在西一支渠清徐城區(qū)段（0+854—4+521），該段縱坡大（1/1 620）、沖刷嚴重，邊坡坍塌不穩(wěn)定，地下水位較高，沿渠企業(yè)和居民經常將污水和垃圾傾倒在渠內，形成局部淤積，嚴重影響了渠道的正常運行。采用重力式矩形斷面防滲形式后，加強了渠堤的整體穩(wěn)定性，抗凍、抗沖性能較好，并具有占地少、節(jié)約土地資源的優(yōu)勢，尤其適于城區(qū)段的防滲處理。因其地下水位較高，不鋪設復合土工膜，增加干插石基礎，加大矩形斷面尺寸，取得了很好的防滲、防沖、加固渠堤效果，工程運行狀況良好。缺點是斷面尺寸大，工程投資較大。

3.2 漿砌石斜坡式梯形斷面加復合土工膜形式

2008年度新增項目采用漿砌石斜坡式梯形斷面加復合土工膜的防滲形式，主要應用在西一支10號閘（9+039）以下渠段，該渠段坡度較緩，土質渠堤的梯形斷面形狀穩(wěn)定，渠道左岸是農田，右岸毗鄰新一支退水渠，均為填方渠堤，防滲要求較高。采用斜坡式梯形斷面防滲形式后，減少了土方回填的工程量，梯形斷面尺寸小，僅是矩形斷面工程量的65%，能夠節(jié)省大量資金。缺點是土質邊坡的壓實度不易保證，施工難度較大；漿砌石護坡厚度僅400 mm，抗凍脹能力較低，工程竣工運行后，由于農田冬灌和退水渠內積水影響，兩側護坡均在水位線附近出現(xiàn)凍脹裂縫，增加了工程維修成本。

3.3 漿砌石重力式矩形斷面加復合土工膜形式

2008年度項目03標采用漿砌石重力式矩形斷面加復合土工膜的防滲形式，主要應用在西一支（4+521—8+745）渠段，該段渠堤坡面較陡，渠道左岸是農田，右岸毗鄰新一支退水渠，防滲要求較高。采用重力式矩形斷面加復合土工膜防滲形式后，防滲效果明顯，抗凍脹性能得到提高，雖受農田冬灌和退水渠內積水影響，但工程竣工運行至今沒有出現(xiàn)凍脹裂縫，運行情況良好。

3.4 斜坡式優(yōu)化梯形斷面加復合土工膜形式

2008年度項目04標繼續(xù)采用漿砌石斜坡式梯形斷面加復合土工膜的防滲形式，主要應用在西一支（9+420—12+100）渠段。鑒于2008年度新增項目采用該防滲形式后出現(xiàn)凍脹裂縫問題，所以04標項目在斷面工程量保持基本不變的情況下，變更了斷面設計，將400 mm厚的平行四邊形護坡變?yōu)樯喜?00 mm、下部500 mm的梯形形狀，增加了100 mm的基礎寬度，增強了護坡底部的抗凍脹能力，工程竣工運行后只在左岸背陰坡出現(xiàn)局部凍脹裂縫，取得了一定的抗凍脹效果。

3.5 漿砌石重力式矩形斷面、混凝土底板加復合土工膜形式

2009年擴大內需項目沿用漿砌石重力式矩形斷面加復合土工膜的防滲形式，變漿砌石底板為干插石混凝土底板，消除了漿砌石底板容易局部淤積并滋生雜草的缺陷，把漿砌石和混凝土防滲材料有效結合起來，是一種標準較高、成功有效的防滲形式。

4 效益分析

2008年5月，防滲工程未全部實施以前，西一支渠同時給清泉西湖和華鑫水庫供水550萬m3，清泉西湖從10號閘供水200萬m3，華鑫水庫從16號閘供水350萬m3，當時渠道最大過流能力僅3.0 m3/s，10號閘以下最大過流能力僅2.0 m3/s，供水歷時30 d，耗費了大量的人力、物力和財力，并且由于10號閘下游滲漏嚴重，導致左岸沿渠的4.5 hm2農田被淹，右岸渠堤外坡坍塌、青苗賠償和工程搶險給灌區(qū)造成了較大的經濟損失。

至2010年底，西一支渠利用漿砌石加復合土工膜防滲技術實行全渠段防滲后，取得了顯著的經濟效益和社會效益：一是加強了灌區(qū)基礎設施建設，改善了工程狀況，提高了清徐、交城經濟開發(fā)區(qū)的用水效率和工農業(yè)供水保證率。二是增強了渠堤的穩(wěn)定性和抗凍、抗沖能力，明顯減少了滲漏損失，降低了農田鹽堿化，渠系水利用系數(shù)提高到0.61，灌溉水利用系數(shù)提高到0.4，每年可節(jié)約用水61萬m3，改善灌溉面積0.3萬hm2。三是降低了渠道糙率，增加了輸水能力，若給清泉西湖、華鑫水庫同時供水550萬m3，僅需15 d時間，節(jié)約了1/2時間，節(jié)省了大量的管理費用。四是減少了渠道淤積，防止了雜草生長，每年可節(jié)省清淤費用30萬元。

5 思考及建議

西一支渠防滲工程多年的實踐應用證明，漿砌石加復合土工膜的復合使用是比較成功有效的渠道防滲形式，尤其適用于石料豐富的北方地區(qū)渠道，具有穩(wěn)定渠堤、造價較低、施工簡單、凍脹破壞后易于維修的特點。

通過對漿砌石幾種防滲斷面應用效果的分析，漿砌石重力式矩形斷面、混凝土底板加復合土工膜的復合斷面是渠道防滲的最佳斷面形式，渠堤和底板整體穩(wěn)定性以及抗凍、抗沖性能都非常好，渠底不易淤積，不生雜草，平整美觀，特別適用于供水次數(shù)多、流量大、時間長，并承擔冬季供水任務的渠道，可以在北方地區(qū)渠道防滲工程中推廣應用。

對于漿砌石斜坡式梯形斷面加復合土工膜的防滲形式，可以采取加大渠堤底部漿砌石厚度、設置排水措施、置換渠床基土等措施解決凍脹問題，具有工程量小、節(jié)省投資的優(yōu)勢，是一種比較好的渠道防滲形式。