景电灌区衬砌渠道冻胀防治综合技术研究.pdf

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1、第32卷第9期人民黄河Vo1．32．No．92010年9月YELLOWRIVERSep．，2010【灌溉·供水】景电灌区衬砌渠道冻胀防治综合技术研究王国斌(甘肃水利水电学校，甘肃兰州730020)摘要：景电工程累计提灌水量较大，每年灌水时间相对集中，造成了灌区次生盐渍化面积不断扩大，渠道冻胀现象比较严重。针对渠道冻胀的核心因素是基土冻胀，提出了回避冻胀、基土置换、保温材料垫层、衬砌防渗、加大基础排水、阻止地下水补给等主动抗冻措施；被动抗冻措施包括采用有效的结构形式、选择抗冻性能良好的建筑材料等。关键词：灌溉排水工程；冻

2、胀防治；抗冻技术；输水渠道；景电工程中图分类号：TV698．2+6文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．09．030土冻胀变形的3个基本因素相互联系，只要减少或削弱其中任1概述一因素，都会达到防止或减轻冻胀破坏的目的。因此，要防止和减轻冻胀危害，就要从衬砌渠道冻胀破坏的内在机制出发，甘肃省景泰川大型电力扬黄提灌工程(简称景电工程)，由从控制基土含水量、提高基础温度等方面寻找方法。从灌区的一期灌区、二期灌区和二期延伸向民勤调水工程三部分组成。气候条件来看，要使冬季渠道外部温度在

3、0℃以上是不可能一期、二期灌区干渠总长140．18km，其中土基渠道长102．62的，但可以采取保温措施使渠道内部温度在0oC以上。要降低km、岩基渠道长37．56km。二期延伸向民勤调水工程穿越沙基土的含水量，可以同时采用减小渠道渗漏和切断地下水补给漠输水渠道长99．04km，2001年3月建成通水。景电工程设计的方法。此外，改变渠基土体的基本结构也是保证土体不发生总提水流量为28．6m。／s，加大流量为33．0ITI／s，灌溉面积为冻胀破坏的基本方法。6．51万hm。从以上冻胀发生的条件来看，渠道冻胀的核心因素是基

4、土灌区海拔为1500～1800m，属干旱严寒区，年平均气温为冻胀，而衬砌形式不当又加剧了这一现象。防治冻胀有两种思10．0℃，最低气温为一27．3℃，最大冻土层厚9em，年降水量路：一是改善地基土质条件或水分条件，从根本上消除冻胀为217．6mm，年蒸发能力在2000mm以上。灌区地势平坦，土的主动抗冻方法；二是采用有效的结构形式和防渗材料来适应壤主要为透水性弱的黏壤土、泥质砂岩等。灌区作物1a灌水冻胀变形的被动抗冻方法。实践证明，要有效地防治冻胀，必3次，即3__4月为春灌期、7—8月为夏灌期、10一l1月为冬灌须将

5、以上两种思路结合起来，根据工程的具体条件，全面考虑期，一般干渠年运行194d。抗冻的措施。景电工程经过30a的运行，累计提灌水量较大且灌水时间集中，现低洼区域地下水位急剧上升，造成灌区次生盐渍化面3主动抗冻措施积不断扩大，渠道冻胀现象比较严重。在一些挖方渠道，如总(1)回避冻胀。渠道选线要尽可能避开黏土、粉质土等松干5泵前1．37km、西干3泵前1．24km处，地下水高出渠底软土层和高地下水位地带，应选择透水性较强的沙砾石等不易0．5～1．0m。较高的地下水位和土壤含水量已经对工程的运行产生冻胀的地段，或地下水埋藏较深

6、的地段，将渠底冻结层控产生了不利影响。在灌区地势较高的衬砌渠段，冻胀情况相对制在毛管水补给高度以上。为了防止田间灌溉漏水对基土的较轻，可见大量灌溉水渗漏和地下水位上升回补基土是渠道冻补给，应尽量把渠道布置在地形较高的脊梁地带，并在渠道与胀发生的主要原因。田块间开挖一道排水沟，沟底比渠底面低50cm左右，在地形起伏较大、不便布设明渠的地段，可将渠道埋没于冻结层深度2抗冻总体思路以下，采用暗渠或暗管输水。影响渠床基土冻胀变形的基本因素有3个J：一是持续长当渠道产生的最大冻胀变形量较大，且受地形、地质及渠时问的0oC以下气温

7、；二是渠床基土属冻胀性土壤，即土体颗线布置等因素影响不能有效地回避冻胀时，可采用适当的方粒分散性较大，冻结期内土壤水分迁移较为明显，冻胀性较强；法，将渠床基土的最大冻胀量削减到衬砌结构允许变位范围之三是埋深较浅的地下水或补给充足的土壤水及毛管水。长时内。削减冻胀的常用方法有基土置换、保温材料垫层、衬砌防间持续0oC以下的气温，使渠床基土表面发生冻结，埋深较浅渗和基础排水等。的地下水或补给充足的土壤水以及毛管水在土壤毛管吸力作收稿日期：2010—03-25用下，源源不断地向渠床表层土壤冻结面迁移，致使衬砌渠道作者简介：王

8、国斌(1972一)，男，甘肃静宁人，讲师，研究方向为渠道防渗、防冻等。的部分混凝土板(块)因土体冻胀隆起而遭破坏。引起渠床基E—mail：wanggb888@126．corn’·69·人民黄河2010年第9期(2)基土置换。在沙砾石料较丰富的地区，将冻结层深度用沙砾石换基可破坏毛细管作用，控制地下水位上升。内强冻胀性细粒土换成弱冻