復合土工膜是一種新穎的工程防滲材料，主要以聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯(PE)塑料薄膜作為防滲基材，并結合無紡布復合而形成土工防滲材料，具有抗拉、抗撕裂、耐磨、抗凍、延伸性強、耐腐蝕等應用優點，在水利工程中（如：水庫、大壩、渠道、河堤等）作為一種新的防滲節水加固新材料，得到廣泛推廣應用。從農村灌區渠道防滲工程的應用實踐來看，采用黏土、水泥土、漿砌石、混凝土等常規防滲材料進行防滲加固時，時常伴隨施工難度較大、防滲效果不佳、綜合造價較高等問題，而采用新型的復合土工膜防滲材料，其具有質輕、施工便捷、性價比較較高等特點，實踐應用中可以收到簡單、可靠、高效的防滲節水加固修復效果。
1 農村渠道滲漏的主要原因
渠道作為農村生產、生活用水，以及人畜飲水的主要載體，其運行的安全可靠性和節能經濟性，就顯得尤為重要。我國早期修建的大量灌區渠道工程，由于當時建設環境、投資資金、設計理念等因素的綜合制約，農村渠道大多直接采用明渠進行水資源輸送分配。據一些統計文獻資料表明，我國農村渠道其實際輸配水效率較低，約90%左右的渠道其渠系水利用系數均低于50%，有的甚至只有10% 左右。工程損毀、序管理、亂挖亂引等原因，渠道在水資源輸配過程中造成大量水資源損毀浪費，直接影響到渠道運營的安全性、經濟性和可持續發展性。因此，結合工程實際情況，采取有效的防滲加固方案，增強渠道防滲性能和運營經濟效益，確保有限水資源得到合理開發利用，是農村“惠民工程”的重要體現。
2 渠道工程概況
某灌區由1條總干渠和多條支干渠及配套工程共同組成，修建于20 世紀80 年代中期，渠道總長172.89km，其中混凝土預制板渠道總長3.15km，占渠道總長的53.88%，建成竣工投運后，渠系水利用系數較高，達到0.65左右。經過近30 年的運營，加上灌區線長面廣、設計標準較低、施工建設水平偏差、以及日常管理維護措施不到位，導致渠道防滲材料老化退化，出現接縫錯位、多段坍塌、機電設備老化失修等問題，其中干渠、支渠的破壞率分別達到21.68%和33.72%，閘門損毀率高達71.39%，93%以上的機電設備性能不能正常發揮。渠道滲漏非常嚴重、水損非常大，渠系水有效利用系數濁僅有0.38左右，這在很大程度上影響了渠道輸配水的高效穩定性。渠道建筑物、防滲材料、機電設備等老損破壞較為嚴重，直接影響到渠道輸配水的可持續穩定性和節能經濟性，灌溉效率不斷下降、灌溉面積也進一步縮小，進而引起農戶在灌溉期出現搶水、亂挖亂引、不服從調配等問題，帶來較大的社會影響。結合灌區渠道滲漏現狀及引起渠系水利用系數下降的主要原因，經過技術、經濟、施工、后期運行維護等多方面進行綜合對比分析，決定采用復土工膜防滲材料來進行渠道防滲節水加固修復處理。
3 渠道復合土工膜節水加固方案
復合土工膜中是由土工膜和土工布共同復合而成，其中土工膜起到防滲作用，而土工布則起到保護防滲土工膜免受建筑結構和材料的頂裂、撕破損壞，提高復合土工膜的力學性能，同時達到防滑、導滲、過濾等加固修復功能。在采用復合土工膜防滲材料來進行渠道防滲節水加固修復時，應根據渠道工程規模大小、工程總造價高低、工程區地質條件、地下水位等諸多參數，來合理選擇滿足《土工合成材料應用技術規范》(GB50290-98) 國標中的相關技術指標要求。根據灌區灌溉面積大小、渠道滲透系數等合理計算確定渠道過流能力、過流斷面等參數后，最終選擇了0.3mm 厚的HDPE 復合土工膜（高密度聚乙烯膜）作為該渠道的防滲材料。為了提高渠道綜合防滲加固性能，過水斷面采用現澆混凝土進行襯砌加固，一般土渠段的加固混凝土襯砌厚度按照邊坡10cm、底板8cm進行，特殊部位按照邊坡12cm、底板10cm 進行。采用復合土工膜為防滲材料的渠道過水斷面防滲加固方案如圖1所示。
從圖1可知，該渠道渠底和1：2.5 內坡防滲加固修復方案從下到上分別采用土工布、30~40cm砂礫料、0.3mm 復合土工膜和15cm 混凝，而1:2.5外坡防滲加固修復方案從下到上分別采用20cm 砂礫料、0.3mm 復合土工膜和10cm 混凝土。渠堤及渠底進行開挖后，認真清除草根、樹根、瓦礫、石子、以及混凝土顆粒等尖棱雜物，以免穿破、刺破土工膜防滲層，雜物清除后進行夯實處理，待渠道土方壓實系數達到相關標準或設計要求并經現場監理工程師驗收合格后，進行復合土工膜鋪設施工。復合土工膜在鋪設、焊接、縫合等過程中，嚴禁在雨天進行。同時在焊接過程中應確保基底表面具有干燥性能，含水率宜控制在15豫以內，膜面應采用干紗布擦拭干凈后方能進行焊接。施工全過程中，不允許將火種帶入到施工現場，不允許穿釘鞋、高跟鞋、以及硬底鞋直接在復合土工膜上踩踏；施工車輛、施工機械等設備不允許碾壓土工膜及其保護層。焊接操控人員應隨時觀察土工膜焊接質量，應充分結合施工區氣象、溫度、濕度等條件，合理調整焊接溫度及行走速度。由于復合土工膜的鋪設、焊接、縫合等屬于隱蔽性工程，在施工過程中須由自檢后并報監理工程師現場驗收，待質量合格后方能進入到下一道工序中進行施工。
4 渠道復合土工膜防滲修復后節水效益分析
為了驗證復合土工膜在該渠道節水防滲加固修復工程中的應用效果，在干渠和支渠上選擇兩處進行防滲性能比對試驗。試驗結果表明，該渠道在經HDPE 復合土工膜防滲加固修復后，其糙率系數n由修復前的0.038有效降低到0.012；干渠和支渠過流能力得到大大提高，流速由修復前的0.69m·s-1 和1.25m·s-1 分別提高到1.42m·s-1和1.83m·s-1，相應干渠和支渠內的水最大流量由修復前的3.11m3·s-1和3.36m3·s-1上升到5.68m3·s-1和6.01m3·s-1；水深也由修復前的1.3m 下降到0.89m 和0.78m，基本達到渠道原設計水深要求。渠道中水損失量也得到明顯減少，干渠、支渠每km流量損失率由修復前的0.81%、1.22%有效降低到0.091%、0.097%，防滲節水效果相當明顯，在很大程度上驗證了復合土工膜防滲新材料在渠道節水工程中的應用。
5 結束語
渠道通過復合土工膜的防滲節水加固修復處理后，渠道渠系水利用系數由原來的0.38左右提高到0.72左右，防滲節水效果相當明顯。同時灌區灌溉周期有在修復前的基礎上有效縮短了1.5d，這在很大程度上降低了灌區灌溉運維成本，獲得了較為良好的預期社會經濟效益。
參考文獻
[1]王春燕，余粱蜀，馬斌，等.復合土工膜在南水北調工程中的防滲應用[J].水利科技與經濟，2009，15(8):738-739.
[2]王春光，周德強，李東晗.復合土工膜施工技術應用實例[J].黑龍江水利科技，2008(5):62. 作者簡介：韓雪冬（1980-），女，蒙，赤峰，碩士，主要從事水利設計工作。
