土工膜在渠道防渗节水改造工程中的应用

    1、节水渠道概述
节水渠道是我国目前农业生产的核心，也是主要的农业基础设施建设项目之一。目前我国社会发展中，已建成节水防渗渠道为55万km，仅仅占据农业灌溉渠道综述的1/5，其中有80%以上的渠道仍然是以传统的渠道为主，未曾在上面设置任何防渗和节水措施。经过多年数据的统计与总结，我国目前每年农业灌溉渠道中所造成的水量损失高达1734.62亿m3，占据我国总用水量的45%左右，不但造成严重的水资源浪费，同时也给农业生产和人们生活带来了极大的影响。渠道防渗工程技术作为一项新兴的技术方式和措施，在工作中是通过杜绝和减少渠道深入渠床而造成大量的水资源浪费与流失的新技术，在工作中力求以最低的经费投入来保证最佳的经济效益和工作流程。渠道防渗节水工程改造主要目的在于长期保持将水量尽可能的全部输送到所需要灌输的田间，进而达到高收入、低投入的目的。当前常见的节水防渗渠道主要有土料防渗、水泥土防渗、砌石防渗和膜料防渗等。 

　　2、灌区渠道节水防渗改造工程现状 

　　由于我国在地形和气候因素的影响，使得我国在目前的渠道建设中还存在着诸多的问题与不足，大部分地区的水资源综合应用还存在着不足和差额较大的隐患。这种社会现状的存在造成了严重的水资源浪费和隐患，同时也制约着我国农业生产和发展。在我国在当前的渠道建设中，大部分地区的水资源综合利用非常低，造成我国渠道水资源的短缺，因此在其施工的利用的过程中对渠道工程施工利用的不够，有的渠道由于长期使用缺乏相应完善的检修维护制度措施，出现了其在水资源利用中的各种渗透问题严重，甚至是出现长期不维修和不处理的现象，因此在这些水渠应用中其各种问题不断的涌现而出。我国绝大部分土渠其平均灌溉水利用系数仅为42.89%～45.31%，这个数据体现出了当前我国水资源的利用情况和利用分析现象，在当前的水资源利用过程中是主要的分析和利用措施以及现象因素。土工膜防渗材料不仅可以取得很好的防渗效果，更是在当前施工的过程中施工结构简单，方便，其工程造价的整体性高，经济性能活跃的优势，能够保证解决水渠渗透问题的良好及时解决方法和方式。 

　　3、节水防渗方案的选择与标胶 

　　在工程实践中，灌区渠道防渗节水加固修复方案通常包括将破损渠道拆除重建、在原渠道混凝土衬砌板上采取现浇混凝土套衬的节水防渗加固方案、以及直接在原衬砌板上明铺防渗性能非常良好的复合土工膜进行防渗节水节能加固修复。在结合该灌区渠道现在的破坏情况、地质条件、以及寒冷冰冻等气象条件，从技术经济角度来对上述三种方案进行定性比较后，认为：采取拆除重建方案其工程量和综合造价较其他两种方案高，经济效益比另外两种方案要低，考虑到灌区中有些水工建筑物和绝大部分渠道现存主要是渗漏较为严重的问题，因此从技术经济性比较来看，认为没有必要采取高代价的拆除重建方案；另外该灌区位于北方寒冷冰冻地区，渠道发生主要渗漏问题是由于渠道外部寒冷冻胀等气象条件所致，因此，如果采用现浇混凝土套衬的节水防渗加固方案，其没有根据解决渠道现存的冻胀引起的渗漏问题，结合工程实际情况，决定选用防渗、抗冻胀性能等均较为优越的复合土工膜作为该灌区渠道节水防渗加固修复的主要防渗材料。 

　　4、土工复合膜的应用 

　　20世纪以来，随着高分子化学工业的不断发展，相继出现了多种不同类型的土工合成材料。复合土工膜料便是其中的一种，它是以土工膜与土工织物热粘后形成的一种土工合成材料。土工膜一般是由聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）为原材料，采用吹塑法、挤塑法、辊轧制成的，由于聚合物分子之间的空间非常小，一定压力下穿透膜料的水分子较以往任何一种渠道防渗材料都要少，它还具有适应变形能力强、质量轻、运输量小，施工简便、工期短，耐腐蚀性强等优点，因而近年来被广泛应用于水库大坝及渠道防渗工程中。 

　　但是土工膜表面光滑，与接触面的摩擦系数较小，造成施工不便，且易刺破损坏。因此，为提高土工膜的性能，将针刺无纺织物用热粘或胶粘的方法单面或双面复合其上，制成复合土工膜，有一布一膜与两布一膜之分。复合土工膜将单膜的拉伸强度、抗刺破、抗顶破强度提高了2～3倍，具有竖向防渗、水平导水的功能，带布的一面还能增大与渠基土或过渡层、保护层之间的摩擦系数，对保护渠体稳定，以及抗冻胀均起到一定的作用。 

　　5、防渗土工膜改性建议 

　　针对以上问题，可以试图从以下几个方面入手进行解决：开发一种加糙土工膜，可以在其成型过程中，利用模具将土工膜表面压制出规则的纹理，制造凹凸面，使最凹处厚度满足工程要求的厚度，那么，突出的部分就相当于土工膜上同材质的“筋”。这样，不但增大了糙率，而且提高了膜料的抗拉、抗撕裂、抗顶破的能力。这种加糙土工膜可以单独使用，也可以制作为一布一膜的复合土工膜，其工程效果一定比光膜好。两布一膜的复合土工膜中膜材被土工布盖严，不需使用加糙膜材。 

　　6、结束语 

　　在灌区渠道防渗节能修复加固改造方案设计时，不仅仅要通过分析当前渠道的历史运营情况进行综合的处理分析，更要结合各种当前气候资源和气象因素以及地质情况进行综合分析，从而构筑完善可靠的渠道防渗节能修复加固方案。复合土工膜是寒冷冰冻地区灌区渠道防渗节水修复加固改造工程中使用较为广泛的一种新型防渗材料，具有非常大的应用推广前景。