陕西省大型灌区渠道

1、一、陕西省大型灌区概况一、陕西省大型灌区概况二、有关渠道防渗抗冻的几个问题二、有关渠道防渗抗冻的几个问题三、渠道防渗技术三、渠道防渗技术四、需进一步研究的问题四、需进一步研究的问题 1、自然条件、自然条件 陕西省年降水量陕西省年降水量500900mm，年蒸发量，年蒸发量为为12001500mm。陕西关中地区属温带大陆性。陕西关中地区属温带大陆性气候，多年平均气温气候，多年平均气温14，最高气温，最高气温42，历年，历年最低气温最低气温23，近十年最低气温，近十年最低气温16，地面，地面标准冻层深度标准冻层深度0.40.5m。目前陕西省总灌溉面积。目前陕西省总灌溉面积2147万亩，其中万亩以上灌

2、区万亩，其中万亩以上灌区156处处 。 2、大型灌溉概况、大型灌溉概况 12个大型灌区总耕地面积个大型灌区总耕地面积 1215万亩，占全省万亩，占全省24.3%；总人口总人口856.2万人，其中农业人口万人，其中农业人口687.8万人，占全省万人，占全省24.8%。灌区有大中型水库灌区有大中型水库11座，总库容座，总库容11.4亿亿m3，各级抽水站，各级抽水站669处，总装机容量处，总装机容量3467km，各类渠系建筑物，各类渠系建筑物26135座。座。大型灌区设施灌溉面积大型灌区设施灌溉面积1144万亩，有效灌溉面积万亩，有效灌溉面积972万亩。万亩。 这些大型灌区有悠久的历史，著名的泾、洛

3、、渭灌区已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、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合理等。目前灌区的灌溉水利用系数仅为0.430.57，灌，灌区年实际损失水量高达区年实际损失水量高达20亿亿m3，其中渠道渗漏损失约占，其中渠道渗漏损失约占2/3, 田间损失约占田间损失约占1/3。 3、大型灌区节水改造概况、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，共完成干大型灌区续建

4、配套节水改造项目实施以来，共完成干支渠衬砌支渠衬砌428km，改造建筑物，改造建筑物1300座，处理险工段座，处理险工段210处，处，改造泵站改造泵站10处。增加支渠输水能力处。增加支渠输水能力60.3m3/s，新增灌溉面，新增灌溉面积积13.7万亩，恢复和改善灌溉面积万亩，恢复和改善灌溉面积530万亩；年均增产万亩；年均增产16.4万吨，年平均节约水量万吨，年平均节约水量2.1亿亿m3；因节水年均增加工；因节水年均增加工农业产值农业产值3.8亿元。亿元。1、冻层深度的确定、冻层深度的确定 根据陕西关中灌区近根据陕西关中灌区近10年的实际观测资料分析，地面标准冻深与年的实际观测资料分析，地面标

5、准冻深与气温的关系为：气温的关系为： 式中：式中：F气气年冻结指数（年冻结指数（、d）,设计时选用近设计时选用近1020年的最大值。年的最大值。 A、B系数，由观测资料确定。系数，由观测资料确定。 对宝鸡峡灌区对宝鸡峡灌区:A=5.81, B=26.2； 对陕西泾惠灌区：对陕西泾惠灌区： A3.88 , B14.0。 设计冻深设计冻深 式中：式中： K1遮荫系数。可选用遮荫系数。可选用K11.2； K2频率模比系数，其大小参考频率模比系数，其大小参考“渠系抗冻胀设计规范渠系抗冻胀设计规范”。 BAFH 2/1气地地设HkkH212、冻胀量的确定、冻胀量的确定 建议按下式计算建议按下式计算 式中

6、：式中： p荷载系数，可选荷载系数，可选p=1.0； f土壤平均冻胀深度，见土壤平均冻胀深度，见“渠系抗冻胀设计规范渠系抗冻胀设计规范”。 若若h2cm，则必须采取防冻措施；，则必须采取防冻措施； h5cm，则必须采取高标准的防冻措施。，则必须采取高标准的防冻措施。100Hfhp设 3、渠道水利用系数的确定、渠道水利用系数的确定 每公里渠道输水损失量每公里渠道输水损失量S（m3/skm）与入渠流量）与入渠流量Q关系为关系为 SaQb 渠道一次输水过程的渠道水利用系数渠道一次输水过程的渠道水利用系数渠渠j为为 式中：式中：Qi 渠道一次输水过程中第渠道一次输水过程中第i时段的流量；时段的流量；

7、L 渠道长度；渠道长度； n 渠道一次输水过程流量变化次数。渠道一次输水过程流量变化次数。 年渠道水利用系数为：年渠道水利用系数为： 式中：式中：N为一年内渠道过水次数。为一年内渠道过水次数。）渠LQ1(n111nibijaNN1ij渠渠 渠道防渗的要求：输水能力强、输沙能力大、防渗和抗渠道防渗的要求：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。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（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

8、量采用弧底梯形断面，条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件具备者最好采用U形断面。在膨胀土地区，形断面。在膨胀土地区，U形渠可采用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采用U型渠道断面。型渠道断面。 1、弧底梯形渠道和弧角梯形渠道、弧底梯形渠道和弧角梯形渠道 （1）特点）特点 断面流速大、输沙能力强，对多泥沙水源引水有断面流速大、输沙能力强，对多泥沙水源引水有利；利；水位高便于向下一级渠道自流输水；水位高便于向下一级渠道自流输水；渠道断面渠道断面无尖角，不易形成冻胀力的应力集中，且

9、圆弧处为一反无尖角，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；断面具有较强的抗冻性能；特别适宜于梯形断面的渠特别适宜于梯形断面的渠道改造，且工程量小。道改造，且工程量小。（2）适宜的流量条件）适宜的流量条件 弧底梯形断面一般适应流量为弧底梯形断面一般适应流量为28m3/s，弧脚，弧脚梯形断面适应流量梯形断面适应流量820m3/s。梯形断面适应于设。梯形断面适应于设计流量大于计流量大于20m3/s，且原渠道难以改造成弧脚梯，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

10、见图形断面的渠道。渠道断面形式和结构见图1和图和图2。 broroH 图3 加横撑U型渠断面衬砌板膜料等衬砌板膜料等图2 弧底梯形渠示意图bH衬砌板膜料等Hr膜料等衬砌板H图4 U型渠断面r图1 弧脚梯形渠示意图（3）弧底梯形断面渠道设计应符合表）弧底梯形断面渠道设计应符合表1要求要求 表表1 弧底梯形渠水深弧底梯形渠水深H与弦长与弦长b关系关系 边坡系数边坡系数 0.5 1.0 1.25 1.5 b/H水力最佳水力最佳 1.79 1.41 1.25 1.11允许范围允许范围 3.22 3.25 3.44 3.50 （1）特点：）特点： U型渠道断面接近佳水力断面，过流量和输沙能型渠道断面接近

11、佳水力断面，过流量和输沙能力强、省地省材料。由于目前力强、省地省材料。由于目前U型渠衬砌机械的限制，目前主要型渠衬砌机械的限制，目前主要适用于流量小于适用于流量小于3m3/s的渠道。的渠道。U型渠道断面形式见图型渠道断面形式见图3和图和图4。 broroH 图3 加横撑U型渠断面衬砌板膜料等衬砌板膜料等图2 弧底梯形渠示意图bH衬砌板膜料等Hr膜料等衬砌板H图4 U型渠断面r图1 弧脚梯形渠示意图（2）U型渠道断面设计要求见表型渠道断面设计要求见表2 表表2 U型渠水深型渠水深H与半径与半径r关系关系 倾角倾角(度度) 0 5.7 11.3 16.7r/H0.650.72 0.620.68 0

12、.560.63 0.450.56 （二）衬砌材料与结构（二）衬砌材料与结构 1、衬砌材料、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，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。的无纺布。（1）砼板的结构形式）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，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。砼板设计标号见表也可

13、采用其它板型。砼板设计标号见表3。 渠道设计流量渠道设计流量(m3/s)标号种类标号种类寒冷地区寒冷地区温和地区温和地区20强度（强度（C）抗冻（抗冻（D）抗渗（抗渗（S2）砼板的厚度）砼板的厚度 现浇砼板：现浇砼板：610cm 现场预制板：现场预制板：68 cm 机制预制板：机制预制板：45 cm （3）伸缩缝）伸缩缝 砼板伸缩缝一般横向缝间距砼板伸缩缝一般横向缝间距35m，多为，多为4m，在圆弧与斜坡，在圆弧与斜坡连接处设连接处设2条纵向伸缩缝，楔型缝下宽条纵向伸缩缝，楔型缝下宽20mm，上宽，上宽30mm，缝内，缝内下部用聚氯乙烯胶泥填塞，封口用下部用聚氯乙烯胶

14、泥填塞，封口用M5水泥砂浆抹平，伸缩缝大样水泥砂浆抹平，伸缩缝大样见图见图5。有特殊要求的，可考虑设橡塑止水带处理。有特殊要求的，可考虑设橡塑止水带处理。20聚氯乙烯胶泥水泥砂浆现浇砼图5 伸缩缝大样图 在砼板和膜料间一般设过渡层，以避免砼粗骨料扎破膜料。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，目前陕西省多采用陕西省多采用50#水泥砂浆，厚度一般为水泥砂浆，厚度一般为23cm。衬砌横断面图。衬砌横断面图见图见图6。 膜料设置于过渡层和夯实、平整好的渠床之间，膜膜料设置于过渡层

15、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，搭接长度复合防渗膜料，搭接长度20cm，接缝用粘接法。接缝用粘接法。 1、防治冻胀措施的研究、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）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；（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）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。等技术问题。 2、防渗效果的持续变化规律、防渗效果的持续变化规律 通