淺談水資源的利用效率

淺談水資源的利用效率

1加強(qiáng)渠系水生態(tài)管理,提高農(nóng)田水平均質(zhì)量水是寶貴的生存之源。目前,我國水資源總量在世界上居第6位,但人均占有量僅為2200m3,在世界上排第128位。我國農(nóng)業(yè)用水每年超4000億m3,占社會(huì)總用水量的81%以上,而灌溉渠道大都為土渠,渠系水利用系數(shù)較低,僅為0.40~0.60,一半水沒有被有效利用,白白的被浪費(fèi)掉了。渠道水量的損失,不僅降低渠系水利用系數(shù),而且縮小灌溉面積。在鹽堿化地區(qū),會(huì)導(dǎo)致次生鹽堿化的發(fā)生,極大地影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展。渠道水量損失中滲漏損失約占80%,可見加強(qiáng)渠道防滲是灌區(qū)管理工作重要措施。目前,我國已建防滲渠道55萬km,僅占渠道總長的18%,80%渠道沒有采取防滲措施,仍然是土渠輸水,水量滲漏損失非常大。如果現(xiàn)有灌溉面積中70%的農(nóng)田實(shí)現(xiàn)了襯砌渠道或管道輸水,灌溉水利用系數(shù)將提高到0.55~0.60,大大減少水的浪費(fèi)。渠道防滲是諸多農(nóng)田灌溉節(jié)水措施中經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的主要節(jié)水措施之一,也是最廣泛的節(jié)水工程技術(shù)措施。2渠道防滲措施渠道防滲的作用不僅可以提高渠系水利用系數(shù),減少滲漏、節(jié)約用水,還可以提高渠道輸水安全保證率,提高渠道抗沖擊能力。渠道防滲措施很多,一般遵循就地取材、施工方便、經(jīng)濟(jì)耐用、養(yǎng)護(hù)容易等原則,因地制宜,擇優(yōu)采用。近年來,隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科技的更新,渠道防滲材料、襯砌結(jié)構(gòu)、施工工藝等取得一定經(jīng)驗(yàn)和成果,防滲技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面:土料夯實(shí)防滲、灰土和三合土防滲、水泥土防滲、砌石防滲、混凝土和鋼筋混凝土防滲、塑料薄膜防滲、瀝青防滲等。2.1沙區(qū)的土壤水分運(yùn)動(dòng),深土料夯實(shí)防滲就是在渠床表面建立一層夯實(shí)的土料防滲層。它具有實(shí)用面廣,能就地取材、造價(jià)低廉、施工簡便和防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)。土料夯實(shí)的防滲原理,就是在人為荷重下,使土壤孔隙減小,滲透性能降低,從而達(dá)到防滲效果。進(jìn)行夯實(shí)前,應(yīng)徹底清除渠底和渠坡雜物,用作夯實(shí)防滲的土料應(yīng)按照要求嚴(yán)格控制含水量的大小,沙壤土最優(yōu)含水量為12~15,輕粘壤土最優(yōu)含水量為15~17,黃土最優(yōu)含水量為19-21,中粘壤土最優(yōu)含水量為21~23,重粘壤土最優(yōu)含水量為22~25,粘土最優(yōu)含水量為25~28。經(jīng)過夯實(shí)的渠道,一般可減少滲漏量30%~50%,土料壓實(shí)層越厚(一般20~40cm),壓得越緊,防滲效果越好。2.2灰土護(hù)面裂縫灰土防滲護(hù)面是采用石灰和粘土或黃土均勻拌和夯實(shí)而成。石灰與土的比例1:3~1:9,灰土護(hù)面鋪設(shè)厚度一般20~40cm。為防止護(hù)面龜裂,常在灰土中加入一定量的沙子,制成三合土護(hù)面,石灰、沙、粘土的重量比在1:1:3~1:1:6間因地選用。為防止灰土和三合土護(hù)面產(chǎn)生裂縫,每隔5~8m設(shè)一道伸縮縫,縫寬1~1.50cm,縫內(nèi)灌瀝青或用瀝青膠泥填塞。經(jīng)過夯實(shí)的40cm的灰土或三合土護(hù)面,可減少滲漏量90%以上;新作護(hù)面28d養(yǎng)護(hù)期后,允許流速可達(dá)7.00m/s,護(hù)面糙率可降至0.02左右。2.3水泥石流駁岸。在進(jìn)行駁岸水泥土是由粘土和水泥混合而成,為增加其和易性,常摻入一定量的沙子或用砂質(zhì)粘土配料。水泥土經(jīng)過夯實(shí),各種材料顆粒緊密靠攏聚集,空隙大大縮小,分子間引力增加,故有較高的抗壓強(qiáng)度和較低的滲透性。用作渠道防滲護(hù)面的水泥土有干硬性和塑性兩種。干硬性水泥土護(hù)面常像混凝土襯砌一樣,預(yù)制成水泥土板或砌塊,含水量按左右含水量控制,增加干容重,提高力學(xué)指標(biāo)。塑性水泥土加水量較多,含水量可達(dá)32%,現(xiàn)場拌和,就地批抹。水泥土護(hù)面厚度一般2~3cm,為防止裂縫,一般沿長度方向,每隔3~5m預(yù)留1~1.50cm寬的結(jié)構(gòu)縫,縫內(nèi)用瀝青澆灌。水泥土防滲護(hù)面具有取材容易、施工簡便;造價(jià)低、強(qiáng)度高;抗?jié)B性強(qiáng)、抗沖刷、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),也存在難以拌和、施工質(zhì)量難控制;易干裂、軟化現(xiàn)象重;抗凍性差等缺點(diǎn)。2.1石材防滲砌石防滲護(hù)面包括干砌、漿砌片石、塊石、卵石等。2.4.1渠道護(hù)岸、護(hù)坡片石、塊石護(hù)面,特別是漿砌石護(hù)面,具有耐久性好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗沖刷、耐冰凍等特點(diǎn),是取材石料較容易地方常用的渠道防滲措施。干砌片石、塊石護(hù)面防滲效果差,每公里水量損失多1%~5%,經(jīng)泥沙淤填可降至0.40%~0.50%,但糙率大,在0.25×10-1~0.30×10-1之間。因此干砌面多用于渠道護(hù)岸防沖或粘土、三合土護(hù)面的保護(hù)層。漿砌塊石護(hù)面防滲效果好,糙率0.25×10-1~0.28×10-1。要求所用石料質(zhì)地堅(jiān)硬、無裂縫規(guī)格長40~50cm,寬30~40cm,厚度≥8~10cm為宜。干砌石勾縫時(shí),先清理渠床并平整、夯實(shí),后進(jìn)行鋪砌作業(yè)。砌筑前,渠底攤鋪5cm后砂漿墊層,安放石塊并用碎石塞緊。塊石襯砌厚度20~40cm,片石15cm即可。鋪砌后,將平縫上下和立縫左右掏深,灑水浸潤勾縫;勾縫后精心養(yǎng)護(hù),以防裂縫。漿砌塊石采用坐漿和灌漿相結(jié)合的施工方法,使塊石容易膠結(jié)在一起。具體為先清基、灑水,鋪漿、安放石塊、塞縫、找平、灌注砂漿。每隔30~50m,留一處伸縮縫,縫寬3cm,用瀝青水泥砂漿澆筑。砌石一般采用50#或75#砂漿,防滲勾縫采用75#或100#砂漿。2.4.2渠坡面質(zhì)和斷面形式卵石防滲主要用于砂礫石沖積地區(qū)和卵石豐富地區(qū)。卵石防滲也有漿砌和干砌兩種,渠道斷面形式多為梯形,常采用圓弧渠底和直線邊坡的理想斷面。允許最大流速4~5m/s,抗耐磨性能略高于混凝土護(hù)面,糙率為0.25×10-1~0.35×10-1。2.5混凝土襯砌材料混凝土防滲和鋼筋混凝土襯砌防滲是廣泛采用的渠道防滲措施之一,它防滲效果好,與原土渠相比,可減少滲漏90%~95%以上,并且強(qiáng)度高、耐久性好,抗沖刷、節(jié)約后期維修費(fèi)用?；炷烈r砌的渠道,糙率可降到(1.40~1.70)×10-2,允許流速可達(dá)4~6m/s,可減小渠道斷面、減少工程量和占地面積,甚至可加大輸水、輸沙能力?；炷梁弯摻罨炷烈r砌有預(yù)制和現(xiàn)澆兩種,一般大中型渠道多采用渠底現(xiàn)澆,渠坡預(yù)制安裝的施工方法,中小型渠道隨著現(xiàn)場澆筑機(jī)械的發(fā)展,采用現(xiàn)場澆筑施工的比重越來越大。2.5.1渠底裂縫的施工現(xiàn)場澆筑的混凝土襯砌渠道斷面形式,常采用梯形和梯弧形斷面,小型渠道多采用U型斷面?；炷翗?biāo)號(hào)采用100~200號(hào);厚度因水文地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)貧鉁丶扒浪σ氐挠绊?多采用4~10cm厚混凝土襯砌;為適應(yīng)溫度、沉陷等引起的裂縫,需布設(shè)橫向、縱向伸縮縫和沉降縫,橫縫間距一般為3~5m;在邊坡和渠底連接處設(shè)縱向縫,渠底寬和水位較深時(shí),加設(shè)縱向縫?？p寬1~2cm,多采用1:1:4的水泥沙板條填塞。施工前清理渠床,整修平整,按設(shè)計(jì)斷面培土夯實(shí),鋪設(shè)排水墊層,支模,澆筑。澆筑順序先澆渠底,再由下而上澆筑并振搗密實(shí)。2.5.2渠床的鋪設(shè)原則預(yù)制混凝土板的大小,根據(jù)渠道斷面尺寸、渠床條件、施工條件等確定。通常采用100cm×100cm、100cm×80cm、70cm×50cm等,平原地區(qū)采用48cm×48cm×6cm,降低了施工勞動(dòng)強(qiáng)度。鋪設(shè)前,按設(shè)計(jì)斷面清基,打樁放線,開挖渠床;先鋪渠底,后邊坡先下后上,從下游向上游鋪砌。2.6價(jià)值分布及特點(diǎn)目前,使用的薄膜多為聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE),前者價(jià)格低廉,后者耐低溫,各有千秋。塑料薄膜防滲效果好,幾乎不透水,還具有良好的柔韌性、延伸性,能適應(yīng)各種形狀的渠道斷面,耐高溫、耐凍脹、耐腐蝕、重量輕、用量少、運(yùn)輸方便。3渠道防滲工程措施、科學(xué)、合理選擇渠道防滲工程措施除了上述幾種,還有瀝青防滲、草泥防滲,砌磚防滲、固結(jié)土壤化學(xué)防滲等,選擇何種渠道防滲方式,要依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地形條件、基土性質(zhì)、地下水位、土地利用及灌溉系統(tǒng)的形式、防滲標(biāo)準(zhǔn)、耐久性、材料來源、管理養(yǎng)護(hù)、工程費(fèi)用等多方因素綜合分析,科學(xué)、合理選擇。同時(shí),渠道防滲工程措施的選擇要遵循:達(dá)到預(yù)期防滲效果,注重耐久性。因地制宜、就地取材、施工簡便、造價(jià)低