农田渠道冻害

农田渠道冻害（共3篇）

农田渠道冻害 篇1

摘要：分析了青藏高原高寒地区气温变化和灌区灌溉的特征, 指出在负气温下冻胀对渠道衬砌体的破坏作用, 并提出防治措施, 以为高寒地区渠道冻害的防治提供参考。

关键词：渠道冻害,防治措施,高寒地区,青藏高原

1 区域特征

互助县位于青海省东北部, 地理坐标界于北纬36°31′~37°09′, 东经101°46′~102°45′之间, 是青藏高原与黄土高原的嵌接地带。互助县属高原大陆性气候, 冬季受来自西伯利亚西北干冷空气的影响, 气候干燥寒冷, 降水量少, 春季气温上升缓慢, 干旱多风, 夏季受来自西南暖湿气流和东南沿海台风的影响, 降水量较多, 气温凉爽, 气温变化垂直分布明显, 年平均气温3.4℃, 其中1月最低, 为-10.6℃, 7月最高, 为14.8℃, 极端最高气温29℃, 最低气温-33.1℃, 土壤一般从每年11月下旬开始冻结, 翌年3月解冻, 冻土层平均在90 cm左右。

由表1可知, 互助县南门峡镇却藏滩5 cm地温稳定通过0℃的时间为245 d, 10 cm地温稳定通过0℃的时间为248 d;互助县威远镇5 cm地温稳定通过0℃的时间为253d, 10 cm地温稳定通过0℃的时间为250 d, 所以互助县地温在0℃以下的时间平均不到120 d。

由表2可知, 互助县冬灌和坐底水的时间都在当年11月至翌年2月之间, 正处于地温0℃以下的范围内, 负气温造成渠道衬砌体的冻害和冰害是相当严重的。防治措施不当和管理疏忽就很容易出现较大的灾难事故和经济损失。

在冬灌和坐底水灌水期间, 渠道输水, 常常结冰, 经过冰絮、岸冰、流冰、封冻、解冻等过程, 流冰中的冰塞、冰坝和壅高将对渠道建筑物和渠道两侧起到破坏作用。因此, 渠道设计、施工和运行中必须防治冻害和冰害。

2 冻胀对渠道衬砌体的破坏现象

2.1 衬砌体重量轻, 抗冻胀能力弱

互助县兴建的渠道主要形式有C20混凝土“U”形现浇和预制块衬砌。混凝土“U”形现浇渠道衬砌厚度一般在8~10cm之间, 每6 m设一伸缩缝;预制块衬砌渠道断面为“U”形和梯形2种, “U”形大小在30 cm×30 cm~50 cm×50 cm之间;梯形断面较大, 预制块厚度8~10 cm。填方渠道一般浇筑为钢筋混凝土, 或对一般渠道进行钢丝网抹面处理并铺设复合防渗材料。渠道与建筑物的连接处用75#浆砌石连接, 做扭面处理。建筑物主要有倒虹吸、渡槽、涵洞、跌水等几种, 目前已建成引水流量在0.5 m3/s以上的干渠渠道长260km。这样长的渠线和复杂的地质结构, 渠道输水在负温下时间较长后冻结成冰, 体积发生膨胀。当这种膨胀作用引起的应力超过材料强度, 即产生裂缝并增大吸水性, 经过多次反复循环而导致衬砌材料的破坏, 从而影响渠道的正常运行[1]。

2.2 冰体挤压碰撞造成渠体破坏现象

冬季输水渠道, 遇到一次寒流气候连续几天负温, 冰体由岸冰向渠中心扩大, 形成封冻冰盖, 冰层加厚, 对两岸砌体产生冰压力和冰推力造成衬砌体破坏或将砌体推上坡;当水面封冻时, 上游的浮冰源源不断而来, 钻到冰面以下或以上, 浮冰和冰块在建筑物前 (如桥、闸) 或渠道拐弯处积累, 减小过水断面, 逐渐封堵形成冰塞、冰坝, 水流将漫溢渠顶, 造成决口, 破坏渠堤, 对堤外造成淹没或塌方。

2.3 基土冻融变化, 破坏防渗体现象

负温、土质和水分是导致基土冻结的三大要素。土体含水量高、渠道水渗漏、地下毛管水上升, 在负温情况下土壤水冻结而土体膨胀, 使刚性衬砌体开裂、隆起;在春季消融时, 土体失去强度, 使衬砌体塌陷或滑动。衬砌体开裂、隆起、塌陷和滑动的结果, 造成衬砌体破坏、防渗膜料外露, 遭到破坏和老化, 导致渠道渗漏, 维修也十分困难[2]。

3 渠道防冻措施

3.1 从设计的源头抓起

在渠道设计时, 坚决执行抗冻胀设计的2个规范, 即《水工建筑物抗冰冻设计规范》 (SL211-98) 和《渠系工程抗冻胀设计规范》 (SL23-91) 。“规范”规定标准冻深大于10 cm的衬砌渠道和暗管、标准冻深大于50 cm的水闸、涵洞等, 渠系建筑物均应进行防冻胀设计[3]。处在非稳定地质结构上的渠道及渠系建筑物, 设计时在处理好地基的前提下尽量考虑采用抗拉材料, 如钢筋混凝土、钢丝网抹面等, 并预留伸缩缝;在渠道两侧10~30 cm范围内填充诸如粗砂、中砂、砾砂等非冻胀土为缓冲保护层, 保护层顶部用黄土或红土压实, 防止雨水进入。

3.2 从施工的关键环节抓起

施工中必须做到:严禁冬季持续低温条件下施工;严格按设计要求施工, 对渠道两侧的缓冲保护层必须留足尺寸并填充非冻涨土;混凝土浇筑时拌匀捣实, 洒水养护到养护天数, 按标号要求达到强度[4]。特殊地段应采用抗碱、抗酸、抗硫等的特种水泥做特种处理。没有高标准的施工质量, 再好的防渗衬砌设计也不能达到预期的目的。

3.3 运行管理中的保护

渠道在运行中应及时除冰、排水, 发现冻涨、冰冻等现象时, 采取有效措施给予修复, 使砌体达到原设计强度。冬季行水渠道, 在负温期必须连续行水, 并保持在最低水位以上运行。同时, 应及时维修各种排水设施, 保证排水畅通。停水期间及时排除渠内和两侧排水沟内的积水。非运行期间, 经常组织人员检查, 发现问题, 认真分析, 及时处理。做到“三分建, 七分管”, 使管理工作经常化、规范化, 防患于未然, 从而保证灌溉渠道的正常运行。

4 结语

实践证明, 防止衬砌工程的冻害, 要针对产生冻胀的因素, 根据工程具体条件采取综合措施。即从渠系规划布置、渠床处理、排水、保温、衬砌的结构型式、材料、管理维修等方面着手, 全面考虑, 采取适宜的防冻害措施, 才能发挥有效的作用。

参考文献

[1]王振亮.浅谈三屯河灌区渠道运行中存在的一些问题[J].新疆水利, 2007 (2) :18-20.

[2]刘李刚, 萨比拉.浅析玛河灌区渠道运行中存在的一些问题[J].中国西部科技, 2008 (29) :78-79.

[3]刘锦明, 彭晓滨.王宁互助农田渠道冻害原因及防治[J].青海农林科技, 2009 (3) :33-34.

[4]仲万鹏, 李春善, 彭晓滨.青藏高原高寒地区农田渠道冻害的原因及防治[J].现代农业科技, 2009 (12) :197, 199.

农田渠道冻害 篇2

1.1.1 渠道淤积严重、灌溉效益低。我国近些年来在水利灌溉设施方面有了很大的进展，建造了很多造福百姓的水利灌溉设施。然而由于一些水利灌溉渠道是沿着山坡开挖的，时常受到坍塌或者沉陷等问题的影响，导致水利灌溉渠道严重的淤积。

很多水利灌溉渠道都是修了很长时间的，长时间的运行，很多地方都已经老化了，再加上没有及时地对老化的地方进行维修，导致渠道的渗透量逐渐增大，灌溉效率逐渐降低，特别是后来人们的人为活动给水利灌溉渠道造成了破坏，侵占渠道建房、甚至是乱种植、乱排放等情况时常发生，这些不良的行为给水利灌溉渠道造成了不良的影响，直接压低了灌溉效益。

1.1.2 缺乏维护意识、专业水平低。虽然水利灌溉渠道系统对于农业生产有很重要的作用，农民对此也有深刻的认识，但是这种深刻的认识却没能提高农民的日常维护意识。

政府帮助农民建立了水利灌溉渠道系统之后没有意识到后期使用维护管理的重要性，同样农民只知道利用水利灌溉渠道系统进行灌溉，但是却没有加强对其维护。由于认识不足、重视不够，因此在对水利灌溉渠道系统进行维护的时候缺乏相应的设备、技术、以及专业人才的支持。

如今，基层的水利灌溉渠道系统管理人员的专业素质以及专业技术能力不高，没有专业的教育与培训，不仅如此，他们的工作积极性也有待于提高，没有先进的管理经验和思想的支持，使得维护管理模式相当落后。

1.1.3 维护管理资金支持力度不够。水利灌溉渠道系统常年使用，维护是少不了的，但是维修水利灌溉渠道系统是一项巨大的工程，它牵涉到很多问题与内容，以及众多的施工环节、步骤，成本比较高，因此需要大量资金的支持，政府在这方面担负着重要的责任，但是从资金投入来看，很多地方政府的资金投入都是很有限的，在所需维护资金中仅占一小部分，这部分资金对于维护水利灌溉渠道系统这一项浩大的工程中，犹如杯水车薪，难以实现维护的目的，无法落实维护水利灌溉渠道系统的工作，从而给农业发展埋下了隐患。

1.1.4 缺乏管护机制、管护主体缺位。在实行家庭联产责任制之前，水利灌溉渠道系统等设施都是由乡镇、村委等来管理维护的，但是在家庭联产责任制实行之后，对水利灌溉渠道系统的管理与维护逐渐缺失了管理主体，维护管理渐渐沦为一种形式，由于责任不明、产权不清导致了水利灌溉渠道系统有人建设、却没有人管理的情况，总体来说就是国家管不着、集体管不好、农民管不了的现状。

在这种情况之上，再加上没有健全的管护机制，以及缺乏管护经费、没有专业的管理人员、管理水平不高等问题，导致水利灌溉渠道系统缺乏相应的日常维护，使其逐渐老化、灌溉功能逐渐减退。

1.2 发展农业的需要

我国处于产业升级转型时期，第二产业与第三产业有了很大的发展，第一产业却有些止步不前。我国地区经济发展不平衡，东部地区经济很发达，于是出现了打工热潮，很多农民背井离乡出外打工，使农业发展缺少了必要劳动力，面对这种情况，如果水利灌溉渠道系统由于老化或者维护不妥，会给原本就比较严峻的第一产业的发展雪上加霜。

渠道防渗工程的冻害及其防治措施 篇3

一、渠道防渗工程冻害的现状

自渠道防渗工程项目的实施, 我国大部分地区的水资源问题都得到了缓解, 但在我国东北、华北、西北等地区, 由于气温的影响给渠道防渗工程造成了极大的损害, 支渠防渗工程遭到冻害。每年因维修冻害工程所投入的人力、物力都给地方的政府带来了巨大的压力, 然而冻害现象缺没有得到改善, 有些地方不得不做出相应的防护措施, 就河北省而言, 其部分地区对已建混凝土渠道防渗工程采用保温、渠基换填等防冻害的方法, 以此减轻冻害所带来的问题。但由于冻害的面积大, 裂缝宽, 很难被治理而引发的防渗板滑落的事故屡见不鲜。因此, 我国很多单位开始大力开展大范围的防渗工程冻害机理的研究和实验, 就目前而言我国部分地区的渠道防渗工程的冻害的问题已经得到了防治。

二、渠道防渗工程的冻害类型

(一) 不同防渗材料形成的冻害

想要建设渠道防渗工程, 不可避免的就是材料的选择, 不同的防渗材料除了本身的防渗层, 还多多少少含有自由水, 然而就是由于这些水, 在遇到冷空气的作用下结成冰。防渗层的本身也自带水, 在冷空气下结冰体积变得膨胀, 使得防渗层自身强度降低, 内部结构被破坏, 最后溃散[1]。例如, 土料防渗的时候, 当冻害形成后体积激增, 防渗层鼓起, 防渠被封堵形成坝, 会造成水源漫溢, 甚至还会溃渠的事故, 等冰消融过后, 渠内的结构彻底被破坏。

(二) 电站和调水工程的渠道冻害

由于引水式电站和调水工程常常都需要在气温较低的情况下输水运行, 正因如此渠道中的水会特别容易的结冰, 最开始时还可以随水流动, 但由于其反反复复的冲击渠坡给渠道造成不同程度的破坏。等到第二年冰开始融化的时候渠坡上的土就会滑落, 整个防渗渠道变会溃渠。

(三) 基础土壤造成的冻害

再如, 若用冻胀性土, 其本身的含水量高于其实际冻胀含水量, 当遇到冷气温时, 渠道中的水冻结后体积变大, 使得渠基发生隆起, 称之为冻胀变形。当冰融化过后若为刚性材料渠道的防渗层裂缝宽度可能会变小, 但并不可能恢复原状, 若不及时处理防渗渠道无法再达到理想的效果。

三、渠道防渗工程冻害造成的后果

(一) 由土料造成的冻害

大多数的防渗渠道由于就地取材多会使用土料, 因其造价较低, 施工方面被我国项目工程广泛使用。而就土料而言, 其本身多孔, 虽然在起初时防渗效果较好, 但时间长了由于冻害的影响, 防渗效果大减, 在多年后甚至还会发生滑塌事故。

(二) 由混凝土造成的冻害

混凝土是在整个渠道最上方, 其抗压性都较好, 但是其抗拉性较差, 其抗拉性仅为抗压性的十分之一, 因此, 当冻害发生的时候, 渠道发生膨胀, 在冻胀变形和胀力作用下, 无法适应这种突变, 渠道膨胀的更为胀大, 渠坡变形更为严重, 当气温回转后, 渠道易发生坍塌, 因此, 它相比于其他的材料破坏更为严重, 造成的损失更大。

(三) “U”形断面形成的冻害

作为“U”型断面自身的特点, 和其他渠道相比起来, 具有占地少、流速快、投资低等优点, 渠基的变形不均匀, 在同样的条件下, 所受的冻害较轻, 也是目前我国使用最普遍的防渗渠道的形式[2]。但其整体强度不高, 如若防渗层的顶部处理不好, 水从外面进来结成冰, 冻冰之后就会向渠中心倾覆, 使得渠道无法运行。

四、渠道防渗工程的防治

(一) 回避冻胀

建设防渗渠道的时候尽量的避免一些粘土、松软的土层, 因为, 大多数的土壤松软并且孔隙较大, 容易储藏水量, 在气温低的时候较其他相比更易形成冻害。并且还可以选用一些透水性强不易冻的地段, 并且使渠线走地形高的地方, 避免渠道旁有水源, 又或者尽量做到渠路、沟相结合, 或者设置排水设施, 使得渠道中的水可以尽快排出, 在气温降到很低时, 水分在渠道中残留的较少, 以便于回避冻胀现象。

(二) 修建排水系统

渠道防渗工程的防治, 最简单而浅显的方法不外乎是减少渠中的水量, 如何能够减少渠道的水量从而防治冻害是迫在眉睫的事情。在渠道防渗工程中多设置排水系统, 及时、有效的减少水量, 就可以在第一时间将冻害的损失降到最低。就成本而言, 虽然, 修建排水系统会增加防渗工程的成本, 甚至还会增添许多的人力、物力, 但对于其对冻害的防治和冻害形成后给社会和国家带来的损失相比, 修建排水系统还是利大于弊的, 因此, 采用修建排水系统是最为直观有效的方法。

(三) 改善渠道运行方式

所谓改善渠道的运行方式, 是将渠道构造做成管状形式或者深埋在冻结深度以下的地方, 采用暗渠输水的方法。这样的好处在于当在东北、华北这些寒冷地区气温骤降时可以避免或者减少形成冻害, 根据地形的变换而设计不同渠线的路线, 减少水量的损失, 便于管理和养护, 尤其适用于一些地形起伏、地基不规则的地区[3]。

(四) 渠道旁种植植被

由于, 大多数冻害产生的原因都是由于气温较低使得水冻结, 形成膨胀, 待冰融化后使得防渗渠道损坏。因此, 如何更好的减少渠道中的水分, 变成了一项可以解决防冻害的措施, 在我国一些地区采用在渠道旁边种植一些植物, 用以吸收土壤中的水分, 从而减缓冻害情况。因此, 可以在渠道旁大量的种植植被, 这样不仅能够增大绿化面积, 还可以防止渠道冻害。

结语:渠道防渗工程作为我国节约水资源最大的措施项目, 在实施的过程中虽然遇到了很多的阻碍, 但得到的成效也是显而易见的。因此, 在未来的日子里, 我国还会大力的发展渠道防渗工程, 而对冻害的防治工作也会加大解决力度, 使得防渗工程更加的成功。

摘要：随着时代的进步和发展, 人们的环保和节约意识也越加强烈, 而渠道防渗工程的建设就是在这一大环境下诞生的。渠道防渗工程可以节约用水, 提高水的利用率, 这无疑给人类和社会做出了巨大的贡献, 因此有关渠道防渗工程所涉及的冻害问题也成为了人们关注的重点。

关键词：渠道防渗工程,冻害,防治

参考文献

[1]邓升.邵光成.卜昊.俞双恩.邓龙.苏北平原区渠道防渗工程评价和方案优选方法[J].排灌机械工程学报.2014 (03)

[2]刘向军.水利渠道防渗工程技术浅析[J].吉林水利.2014 (04)