陕西省大型灌区渠道防渗技术（幻灯片）课件

陕西省大型灌区渠道 防渗技术 建筑之家整理 (西安*大学水利水电学院) 一、陕西省大型灌区概况 二、有关渠道防渗抗冻的几个问题 三、渠道防渗技术 四、需进一步研究的问题 一、陕西省大型灌区概况 1、自然条件 陕西省年降水量500900mm，年蒸发 量为12001500mm。陕西关中地区属温带大陆 性气候，多年平均气温14，最高气温42，历 年最低气温23，近十年最低气温16，地 面标准冻层深度0.40.5m。目前陕西省总灌溉面 积2147万亩，其中万亩以上灌区156处 。 2、大型灌溉概况 12个大型灌区总耕地面积 1215万亩，占全省24.3% ；总人口856.2万人，其中农业人口687.8万人，占全省 24.8%。灌区有大中型水库11座，总库容11.4亿m3，各 级抽水站669处，总装机容量3467km，各类渠系建筑物 26135座。大型灌区设施灌溉面积1144万亩，有效灌溉面 积972万亩。 这些大型灌区有悠久的历史，著名的泾、洛、渭灌区 已运行五、六十年，灌区普遍存在的问题是工程老化失修 、破坏严重、设备陈旧、带病运行、效率低下、水费价格 不合理等。目前灌区的灌溉水利用系数仅为0.430.57， 灌区年实际损失水量高达20亿m3，其中渠道渗漏损失约 占2/3, 田间损失约占1/3。 3、大型灌区节水改造概况 大型灌区续建配套节水改造项目实施以来，共完成 干支渠衬砌428km，改造建筑物1300座，处理险工段 210处，改造泵站10处。增加支渠输水能力60.3m3/s， 新增灌溉面积13.7万亩，恢复和改善灌溉面积530万亩 ；年均增产16.4万吨，年平均节约水量2.1亿m3；因节 水年均增加工农业产值3.8亿元。 二、有关渠道防渗防冻的几个问题 1、冻层深度的确定 根据陕西关中灌区近10年的实际观测资料分析，地面标准冻深 与气温的关系为： 式中：F气年冻结指数（、d）,设计时选用近1020年的最大值 。 A、B系数，由观测资料确定。 对宝鸡峡灌区:A=5.81, B=26.2； 对陕西泾惠灌区： A3.88 , B14.0。 设计冻深 式中： K1遮荫系数。可选用K11.2； K2频率模比系数，其大小参考“渠系抗冻胀设计规范”。 2、冻胀量的确定 建议按下式计算 式中： p荷载系数，可选p=1.0； f土壤平均冻胀深度，见“渠系抗冻胀设计规范” 。 若h2cm，则必须采取防冻措施； h5cm，则必须采取高标准的防冻措施。 3、渠道水利用系数的确定 每公里渠道输水损失量S（m3/skm）与入渠流量Q关系为 SaQb 渠道一次输水过程的渠道水利用系数渠j为 式中：Qi 渠道一次输水过程中第i时段的流量； L 渠道长度； n 渠道一次输水过程流量变化次数。 年渠道水利用系数为： 式中：N为一年内渠道过水次数。 三、渠道防渗技术 渠道防渗的要求：输水能力强、输沙能力大、防渗和 抗冻效果好，占地少、造价低、耐久时间长、施工简便等 。 （一）衬砌渠道断面 渠道断面形式与防渗抗冻效果密切相关，对于干渠应 尽量采用弧脚梯形断面，对支渠应尽量采用弧底梯形断面 ，条件具备者最好采用U形断面。在膨胀土地区，U形渠 可采用隔水排水法加设渠口横向支撑措施。对斗以下田间 渠道一律采用U型渠道断面。 1、弧底梯形渠道和弧角梯形渠道 （1）特点 断面流速大、输沙能力强，对多泥沙水源引水 有利；水位高便于向下一级渠道自流输水；渠道断 面无尖角，不易形成冻胀力的应力集中，且圆弧处为一 反拱，能在一定程度上减轻冻胀的不均匀性，较梯形渠 道断面具有较强的抗冻性能；特别适宜于梯形断面的 渠道改造，且工程量小。 （2）适宜的流量条件 弧底梯形断面一般适应流量为28m3/s，弧 脚梯形断面适应流量820m3/s。梯形断面适应 于设计流量大于20m3/s，且原渠道难以改造成弧 脚梯形断面的渠道。渠道断面形式和结构见图1 和图2。 （3）弧底梯形断面渠道设计应符合表1要求 表1 弧底梯形渠水深H与弦长b关系 边边坡系数 0.5 1.0 1.25 1.5 b/H水力最佳 1.79 1.41 1.25 1.11 允许许范 围围 3.22 3.25 3.44 3.50 2、U型渠道断面 （1）特点： U型渠道断面接近佳水力断面，过流量和输沙 能力强、省地省材料。由于目前U型渠衬砌机械的限制，目前 主要适用于流量小于3m3/s的渠道。U型渠道断面形式见图3和 图4。 （2）U型渠道断面设计要求见表2 表2 U型渠水深H与半径r关系 倾倾角(度) 0 5.7 11.3 16.7 r/H0.650.72 0.620.68 0.560.63 0.450.56 （二）衬砌材料与结构 1、衬砌材料 陕西大型灌区渠道衬砌材料一般为砼板、膜复合结构 ，一是现浇砼板下铺一布一膜土工织物；二是现浇弧底 、预制板铺砌渠道两侧，下铺膜料。膜料一般利用厚 0.25mm、100g/m2的无纺布。 （1）砼板的结构形式 一般采用等厚板，当渠基有较大冻胀、沉陷等变形时 ，也可采用其它板型。砼板设计标号见表3。 渠道设计设计 流量(m3/s)标标号种类类寒冷地区温和地区 20 强度（C） 抗冻冻（D） 抗渗（S） 15 100 6 15 50 6 （2）砼板的厚度 现浇砼板：610cm 现场预制板：68 cm 机制预制板：45 cm （3）伸缩缝 砼板伸缩缝一般横向缝间距35m，多为4m，在圆弧与斜 坡连接处设2条纵向伸缩缝，楔型缝下宽20mm，上宽30mm， 缝内下部用聚氯乙烯胶泥填塞，封口用M5水泥砂浆抹平，伸缩 缝大样见图5。有特殊要求的，可考虑设橡塑止水带处理。 2、过渡层 在砼板和膜料间一般设过渡层，以避免砼粗骨料扎破膜料 。过渡层可根据实际，采用水泥土、低标号砂浆或其它材料， 目前陕西省多采用50#水泥砂浆，厚度一般为23cm。衬砌横 断面图见图6。 3、防渗膜料 膜料设置于过渡层和夯实、平整好的渠床之间， 膜料层是复合式衬砌的防渗主体。防渗膜料一般选用厚 0.25mm、100g/m2PE复合防渗膜料，搭接长度20cm ，接缝用粘接法。 四、需进一步研究的问题 1、防治冻胀措施的研究 （1）根据不同类型区，进一步研究水、土、温度与冻深、砌体变位、 基土水分、冻胀量之间的定量关系，得到冻胀类型分布图；（2）研究经 济可行的砼渠道防渗抗冻的最佳断面、结构形式和材料以及防冻设计的基 本参数等技术问题。 2、