浅谈中小型灌区更新改造工程设计

中小型灌区是社会主义新农村建设和现代农业经济的重要基础设施，在农业生产中担负着主要角色，然而大多数中小型灌区工程兴建于20世纪60～70年代，主要是以群众投劳为主，国家补足为辅，建设资金短缺，缺少科学的工程建设管理经验和施工技术因素，例如工程材料技术、实验技术、设计勘察技术、施工技术等，导致工程质量参差不一。经多年运行后，灌区各类建筑物逐渐损毁，灌溉设施功能逐年减弱。

近10年来，国家对农业经济发展不断投入，农田水利基础设施得到较大的修缮和恢复，粮食产量及农业经济开始有所提高。但随着气候环境恶化，自然灾害频繁发生，例如2008年冰冻灾害、2010年以来的连续干旱和经常性发生的洪灾，由于基础设施的不完备突出了农业弱质性的特征，农业经济仍然面临严重问题。

湘西州地处山区，中小型灌区大部分得以改造，较大程度上缓解了用水矛盾问题。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》提出，实行最严格的水资源管理制度，以水定产、以水定城，建设节水型社会。因此要利用更加先进的节水灌溉技术进行多种技术的综合应用，既达到节水灌溉的目的，促进农作物增产增效，又符合当前环保理念，提高综合的社会经济效益，推进生态循环、资源节约、环境友好的现代农业可持续发展道路，对现代农业经济发展有十分重要的意义。

1 防渗材料选用

农业用水是用水大户，目前渠系水利用系数约为（0.50～0.60），灌溉用水在输水过程中就损失掉了，采用渠道防渗工程技术，可减少输水过程中渗漏损失的70%左右，渠道防渗节水对缓解水资源供需平衡和国民经济持续发展具有重要战略意义。

防渗材料应根据地质勘查成果、地区气候特点等情况，按因地制宜、就地取材的原则选用。水泥强度等级应与混凝土设计强度等级相适应，对于凤凰县腊尔山、八面山等高寒山区有抗冻要求时，宜选用硅酸盐水泥，环境水有硫酸盐腐蚀性时应选用抗硫酸盐水泥。砂石骨料应选用质地坚硬、清洁、级配良好骨料，人工砂细度模数为（2.4～2.8），天然砂细度模数为（2.2～3.0）；石料应选用洁净、新鲜、坚硬、无风化剥落和裂纹的料石。

喷射混凝土宜用于基岩及深挖、填方渠道衬砌。混凝土防渗方式可减少土石方挖填工程量，减少工程占地面积，具有强度高、耐久性好、便于质量控制等特点，缺点是适应变形能力较差，容易开裂。现浇混凝土防渗渠道渗漏量（0.04～0.14）m3/（m2·d），使用年限一般为30～50年。

（1）砌石防渗。

砌石防渗是山区渠道防渗型式中应用最为广泛的一种方式，结构形式多为浆砌块石挡土墙式，此种防渗方式优点是就地取材、抗冲刷、抗冻性和耐磨性强，但机械化施工程度低，施工质量较难控制，防渗效果略差、渠道糙率大，工程造价较高。适用于中小型灌区中险工险段、原浆砌石渠墙垮塌修复和加高等工程。浆砌石渠道渗漏量（0.1～0.25）m3/（m2·d），使用年限25～40年。

n——糙率系数；

教师要重视实验过程中新生成的探究问题。学生在实验过程中也许会发现一些新的问题，教师要提醒学生重视这一闪而过的新发现，鼓励他们深入探究下去，也许会有意想不到的收获。例如，在探究“红花檵木紫色叶片中的色素”时，某课题小组发现一个奇怪的现象：红花檵木紫红色的叶片，加无水乙醇后变绿色，提取液为浓的墨绿色，但是划到滤纸条上，等干燥后又变为红色，研磨用的器皿，残汁干了也恢复红色。此时，教师要鼓励他们查阅资料，寻找原因，并设计实验检验自己的猜测。这样一个逐步分析、设计实验寻找真相的过程更能促进学生科学探究能力的提升。

使用SPSS 22.0对采集的数据实施分析，计数资料以率(%)的形式表示，采用χ2检验，计量资料以的形式表示，采用t检验，采用Logistic进行回归分析，将病理检测CIN阳性记为随访终点，以P<0.05为差异有统计学意义。

混凝土防渗是采用最广的一种渠道防渗措施，优点是防渗效果好、糙率较浆砌石小，一般为（0.015～0.017），一般运用在原渠道自身稳定的情况下，在表面凿毛后，浇筑（8～10）cm厚现浇混凝土防渗，较浆砌石渠道可提高输水能力1.1～1.2倍。

把脱贫攻坚与农村工业化发展相结合。在镇中小企业园建设“精准扶贫就业车间”，出台《关于支持发展精准扶贫就业车间的意见》，鼓励企业聘用低收入群众，鼓励低收入群众就近就业，实现了“精准扶贫就业车间”镇镇全覆盖，全县1600多名低收入人口通过一人就业、实现全家脱贫。在全县大张旗鼓评选表彰30名脱贫致富先进典型，创新奖补政策，把精准扶贫聚焦在产业项目上、聚力在扶志扶智上，实现有劳动能力的低收入群众项目帮扶全覆盖，让低收入户想脱贫、能脱贫，脱贫不返贫，走上致富路。

（3）沥青混凝土防渗。

沥青混凝土具有防渗效果好、适应变形能力强、抗冻性能好和裂缝自愈等优点，其极限拉伸值为混凝土的3.6～20倍，一般应用在大坝防渗心墙、斜墙、蓄水池等工程中，其渗透系数为1×10－7cm/s，是一种较为理想的防渗材料。沥青混凝土配合比可通过室内试验和现场铺筑试验确定，防渗层沥青含量为6%～9%，整平胶结层沥青含量为4%～6%，防渗层石料最大粒径不大于一次压实厚度的1/3～1/2，整平胶结层不大于一次压实厚度的1/2。无整平胶结层防渗结构适用于土质地基，有整平胶结层防渗结构适用于岩石地基。沥青混凝土防渗渠道渗漏量（0.04～0.14）m3/（m2·d），使用年限20～30年。防渗结构见图1。

  

图1 防渗结构

 

1.封闭面层；2.沥青混凝土防渗层；3.整平胶结层；4.土（石）渠基；5.封顶板

整平胶结层厚度应按能填平岩石基面，为防渗层提供较为平整的浇筑基面，此层渗透系数要大，便于排出渗水。

防渗层主要起防渗作用，宜采用等厚断面，一般为（5～10）cm，有抗冻要求可掺加高分子聚合物，或者将坡顶厚度设为（5～6）cm，坡底厚度设为（8～10）cm。

封闭层为提高防渗层防渗效果、防止防渗层老化、延长工程使用年限设置，一般为沥青玛蹄脂涂刷，厚度为（2～3）mm。

沥青混凝土技术发展已较为成熟，由于山区地形条件复杂，梯形断面渠道较少，沥青混凝土防渗结构渠道推广应用较慢,随着石油工业日渐发展，沥青混凝土渠道防渗技术前景较为广阔。

（4）膜料防渗。

膜料防渗效果较好，具有施工便捷、工程造价低等特点，一般大型梯形渠道可采用复合土工膜防渗，但土工膜较薄，容易被刺穿，影响防渗效果，其耐久性较差，且土工膜上需覆盖土层保护，新型抗紫外线复合土工膜虽然可不覆盖保护土层，但造价较高，在渠道工程中应用较为少见。膜料防渗渠道渗漏量（0.04～0.08）m3/（m2·d），使用年限15～30年。

（4）研发复杂预制构件混凝土数字化智能精确布料技术。研究混凝土布料关键工艺、智能化布料设备，使得能够智能控制布料机阀门开关，运行和布料速度，自动化精确浇筑混凝土；可适应不同塌落度混凝土，下料量可控，落料均匀，噪音小，振动多维高效；可便捷高效自动清理料斗内剩余物料，防止在料仓内凝结[6]。

研究发现水分子相态转变对淀粉凝胶物理化学性质有重要影响。通过控制水分子相态转变次数和速率可有效控制淀粉凝胶的结晶性、回生性质等性质，进而掌握淀粉基制品物化性质变化特点及规律[2]。

假定其他条件不变，改为系统温度降至45℃回水循环泵开始工作，则45℃水ρf=0.9902kg/m3，计算的V e=0.69m3。即选用的压力膨胀罐总容积不小于0.69m3。市面有750L总容积罐体其产品直径φ=800mm，高H=1930mm。

2 传统防渗断面形式

湘西州中小型灌区防渗断面以矩形为主，少数采用梯形和U型，U形断面常见于渡槽，渠道由于转弯较多，预制U型槽接缝多，在实际运行中接缝处容易损坏漏水，在山区适用性较差。针对矩形渠道和梯形渠道进行水力计算，分别对梯形和矩形渠道在工程占地、工程综合造价等方面比较。计算参数以设计流量1.0 m3/s，坡降1/1000，现浇混凝土防渗材料，衬砌厚度度10cm，糙率取0.015，渠道超高0.5m。

渠道水力计算按明渠均匀流计算：

 

式中Q——流量（m3/s）；

V——流速（m/s）；

ω——过水断面面积（m2）；

R——水力半径，R＝ω/x；

x——湿周（m）；

（2）混凝土防渗。

通过比较分析，占地最小的是矩形渠道，但工程造价最高，梯形渠占地较宽但造价较小，以1.35m×1.2m矩形渠和 0.75m×1.2m 梯形渠（1∶0.75）分析，两者占地宽度相差1.2m，占地类型按旱地计算，每亩补偿费用约3.5万元，相当于梯形渠道还需增加63元/m，占地类型按水田计算，每亩补偿费用约5万元，相当于梯形渠道需增加90元/m。经比较，梯形渠相比矩形渠道仍然更为经济，且土石方工程量更少，可减少弃渣量和模板使用量，相对更生态环保。

计算成果见表1。

智慧校园是基于数字化、信息化校园的发展与建设。智慧校园的建设包括了对于信息云处理、物联网优化以及系统信息的管理技术，使校园的环境拥有科技化和智能化的特点。同时，通过信息系统的云导入，将师生的沟通和情景交流方式更加多元化和便捷化。

根据水力计算成果，在流量、坡降、糙率等基本参数相同时，矩形分宽浅式和窄深式两种断面，梯形渠道根据底宽一定（1.0m），水深不同和水深一定（0.71m左右），得出几种典型渠道断面，按各断面计算工程量及工程占地宽度。见图2、表2。

i——渠底坡降。

 

表1 各断面渠道水力计算成果表

  

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图2 几种典型渠道断面

3 新型防渗工程技术

近年来，随着工程建设日益发展，以提高防渗材料的防渗、抗冻性、耐久性和环保性为目的，积极推广新型材料及应用技术。

样品分析测试工作由新疆地矿局第一地质大队实验室承担完成。从样品加工、测试方法的选择、质量监控方法及测试过程，均按照中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T 0130-2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》中的分析质量和检查办法要求严格执行。

 

表2 各断面渠道工程量计算成果表

  

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（1）改性混凝土防渗材料。

混凝土防渗是目前广泛采用的一种渠道防渗工程技术措施，但其抗冻性能较差，国内已开始利用纳米技术对混凝土进行性能改进，在混凝土中掺合纳米矿粉，如纳米SiO2、纳米CaCO3和低温稻壳灰等，通过研究试验其强度、抗渗性、耐久性、流动性和稳定性高于一般常态混凝土，早期强度提高，韧性增强。

(3)粗煤泥系统处理能力不足。粗煤泥处理系统因设备老化严重，维修成本高，处理效果差。3台SB6400筛网沉降离心机额定能力为每台35 t/h，而实际最高处理能力仅为每台10 t/h。粗煤泥系统所需处理能力为90 t/h，而实际处理能力仅有55 t/h。处理能力不足导致部分粗煤泥进入一段浓缩机，使得溢流中煤泥含量高，提高了洗水浓度，污染了精煤质量。

（2）新型复合土工膜。

目前高分子聚合物新型防渗膜开始在水利工程应用，例如SCL防渗膜应用在渡槽防渗中：适应结构变形能力大，其渗透系数为1×10-14cm/s，糙率仅为0.01，可提高渡槽输水能力1.3倍以上。相比传统的混凝土防渗技术，不仅会缩小过流断面，而且大幅增加槽身自重，对渡槽整体稳定不利，而新型的SCL防渗膜不仅施工便捷，无需大型机械设备施工，对渡槽影响较小，是一种相对经济的防渗技术。

SCL管道软衬法是通过水下摄像检查管道内壁情况，采用清淤器和高压冲洗设备清理管道内壁，然后安装SCL防渗膜并用压力灌浆方式将SW107聚合物灰浆灌入管壁与防渗膜之间，待其固化后会将防渗膜锚固在旧管壁上。此种方法适用于倒虹吸管、坝内涵管、暗渠等不便开挖、更换管道工程，该材料环保无毒，亦可用于饮水管道工程。

（3）管道输水。

管道输水一般可节省渗漏损失的90%以上，管道一般要求埋入地下，管顶覆土不少于（0.5～0.7）m，彻底解决了冻害、工程占地、生态、防洪、农业生产等问题，对地形适应能力强，对交通及耕种更加便利。虽然一次性投资较大，但管道使用年限长，且可回收利用，相比传统防渗材料在拆除过程中产生大量建筑垃圾，管道灌溉更为环保。目前管道灌溉已在发达国家广泛应用，尤其是山区，地形、地质条件复杂，一般情况下富余水头较多，我们应加大对中小型灌区中各级渠道中渠道与管道的串、并联水力性能研究和设计方法，解决管道淤积问题，应用和推广在缺水地区，进一步提高水资源利用率。

4 结语

湘西地处山区，山多地少，耕地资源宝贵，水资源分布不均匀，供需矛盾依然比较突出。绝大部分水库在10多年中通过除险加固已基本处理完善，渠道渗漏是导致水资源浪费的主要原因，直接影响农业生产发展。因此渠道设计要结合工程实际情况，针对工程所在地区的特点，采取针对性措施，采用最适合的防渗技术处理，根据当地农业生产发展规划，结合当地经济实力，推广新型防渗材料的应用，实现水资源合理利用，推动现代农业生产的高效发展。

首先，针对聋人办学层次低的问题，一是提升办学层次，新增聋人本科办学或将原来的专科办学提升为本科办学，以吸引聋生的报考；二是将原有的聋人专科做强做大、精心打造成为全国知名品牌。其次，以全纳教育思想为指导，借鉴长春大学、天津理工大学等高校，通过单考单招的方式，设立全纳教育专业，实行随班就读，增加聋生的专业选择范围。最后，创新管理方法，将管理的重点放在提高聋生的沟通和技能方面，促进他们融入社会，减少其他事务性工作，鼓励支持聋生从教，深入研究以提升聋人高等教育质量。

参考文献

[1]艾买尔·卡司木，哈力代·买买提.我国渠道防渗工程技术的发展现状与研究方向[J].建筑知识，2015，（12）：178.