第二章 渠道防渗工程技术
第一节 概述
一、渠道防渗的意义及其作用
渠道防渗，通常指的是要采取技术措施，防止渠道的渗漏损失。建好渠道防渗工程，是节约用水、实现节水型农业的重要内容。我国灌溉渠系水的利用系数很低，因渠道渗漏而损失掉的水量很大。大量工程实践证明，采取渠道防渗措施以后，可以减少渗漏损失70%～90%，如以减少渗漏损失80%计算，每年就可以节水1387.2亿m3。如按我国目前每亩灌溉用水量660m3计，可以扩大灌溉面积2.1亿亩。因此建好渠道防渗工程是提高现有水利工程效益、提高渠系水利用系数、节约用水时效较快的重要途径。另外，现在我国农业水利逐步向农村生态水利建设发展，渠道衬砌也成为生态河道和生态水景观的重要组成部分。渠道防渗意义重大，重要性非常明显。
渠道渗漏水量占渠系损失水量的绝大部分，一般占渠首引入水量的30%～50%，有的灌区高达60%～70%。渠系水量损失不仅降低了渠系水利用系数，减少了灌溉面积，浪费了宝贵的水资源，而且会引起地下水位上升，招致农田渍害。在有盐碱化威胁的地区，会引起土壤次生盐碱化。水量损失还会增加灌溉成本和农民的水费负担，降低灌溉效益。为了减少渠道输水损失，提高渠系水利用系数，一方面要加强渠系工程配套和维修养护，实行科学的水量调配，不断提高灌区管理工作水平；另一方面要采取防渗工程措施，减少渠道渗漏水量。
渠道防渗的作用主要有以下几方面：
（1）减少渠道渗漏损失，提高渠系水利用系数。没有衬砌的土渠，渗漏损失水量很大，一般占总灌溉引水量的一半。渗漏严重的地区，损失更高。通过对渠道采取防渗措施，可减少渠道的渗漏损失水量，提高渠系水利用系数，进而提高灌溉水利用系数，节省灌溉用水量，更有效的利用水资源。
（2）减小渠床糙率系数，提高渠道输水能力。渠道防渗后，渠床糙率显著降低，渠中流速加大，因而输水能力明显提高，一般防渗后的渠道比防渗前提高输水能力30%以上。防渗渠道糙率小、流速大，故输水时间可以缩短30%～50%，同时可以加大渠道流量。这样就可以缩小渠道断面，减少渠道开挖方量，减少占用耕地面积。
（3）减少渠道渗漏对地下水的补给，防治土壤盐碱化。渠道长期大量渗漏，会引起灌区地下水位上升。例如，内蒙古河套灌区，水浇地灌成了盐碱地，面积也在逐年增加，1955—1958年次生盐碱土面积占全灌区面积的13.2%，到1965—1974年就上升为58%。而渠道防渗后，则可使灌区地下水位降低，特别是沿渠两侧的地下水位显著降低，有利于改良盐碱地和沼泽地。
（4）防止渠道长草，减少淤积、冲刷及坍塌，节约工程运行费用。对渠道进行防渗后，可以提高渠床的稳定性，防止渠道滑坡和塌方变形导致的溃决等事故的发生。还可以防止渠床长草，减少淤积和冲刷，因而可以减少大量的防险、除草等养护、维修的工作量和费用。
二、防渗工程技术的发展
我国人民很早就养成了兴修水利、节约用水、与干旱做斗争的良好习惯和传统。据《新疆图志》记载，清光绪六年（1880）哈密县在修建石城子渠时，就采用毛毡防渗。可见渠道防渗工作早就引起了人们的重视，曾先后采用黏土、灰土、三合土夯实，黏土捶打，砌砖、砌石等方法，修建了一些渠道防渗工程。新中国成立以后，于20世纪60年代陕西、山西、河北、河南等省开展了混凝土防渗试验研究和推广工作，渠道防渗的范围和规模越来越大，对渠道防渗意义的认识也越来越深入。1976年在水利部的重视、组织和领导下，全国26个省（自治区、直辖市）开展了渠道防渗科技协作攻关活动，有组织的进行了试验研究工作，有力的促进渠道防渗技术的发展，大大推动了防渗工程建设。
由于全国有关单位的共同努力，我国取得了很多防渗技术成果。水利部为了统一和提高渠道防渗工程的设计、施工、测验和管理水平，在已有科技成果的基础上，组织编制了《渠道防渗工程技术规范》（GB/T 50600），并已颁布施行。这对我国建好渠道防渗工程，将起到积极的促进和指导作用。
综合国内外工程技术概况，渠道防渗工程技术发展趋势有以下几个方面。
1.防渗新材料的研究和推广
目前国内外都对防渗新材料有较多的研究和推广，包括在薄膜材料、沥青混凝土防渗材料、新型伸缩缝止水材料、新型防冻害保温材料等，不同材料根据其特点和适用性，以及投资造价的不同，都有不同程度的推广和应用。
2.复合材料防渗结构形式
实践证明，单一的混凝土或砌石等防渗材料很难达到预期的防渗效果和耐久性。近年来随着防渗膜料的发展，采用了符合材料防渗的结构形式，即采用柔性膜料（塑膜、沥青玻璃布油毡或复合膜料等）作防渗层，主要起防渗作用。在膜料防渗层上，再用混凝土等刚性材料或土料作保护层，此层主要起保护膜料不被外力破坏和防止老化、延长工程寿命的作用。两种材料互相扬长避短，是目前发展的趋势。
3.防渗渠道的断面形式
美、日等国外防渗渠道以往多为梯形断面。其中，美国有采用弧形坡脚梯形断面的报道。日本当前由于人多地少，为了节约土地，同时，为了适应机械化施工的要求，新建改建的渠道防渗工程已多采用矩形和U形断面。我国在小型渠道上已推广了U形断面，在大中型渠道上，也将逐渐采用弧形坡脚梯形断面和弧形底梯形断面。
4.渠道防渗工程防冻害技术
我国经过20多年的反复试验和实践后，采用了“允许一定冻胀位移量”的工程设计标准和“适应、削减或消除冻胀”的防冻害原则和技术措施，效果很好，与国外相比，工程造价大大降低。这是目前我国行之有效的和符合国情的防冻害先进技术，并以列入规范中，在全国执行。
5.施工向半机械化和机械化方向发展
为了保证施工质量，加快进度，美、日等国已基本上全部采用机械化施工的方法修建渠道防渗工程。这是施工技术的发展方向，虽然我国与国外的差距较大，但迄今为止，我国也研制出一批施工机械设备，如U形渠道施工机械（U形渠基槽开渠机、小型U形渠混凝土浇筑机等）、预制块压块机和轻便型制、灌泥浆成套设备等。