1、渠道防滲工程技術3.1 渠道防滲類型和特性3.1.1 渠道防滲意義和作用（一）渠道防滲意義發展節水型農業行之有效的節水技術有渠道防滲、低壓管道輸水、改進地面灌溉技術、發展噴灌與微灌、實行節水灌溉制度等。這些節水技術無疑均是重要的和必需的，但節水效益最大的技術則是渠道防滲。這是因為我國每年灌溉用水量約為3500 億 m3， 占農業用水量的90，占我國總用水量的63。目前我國已建渠道防滲工程為55 萬多 Km ，僅占渠道總長的18，80以上的渠道沒有防滲，渠系水的利用系數很低，平均不到0.50，低于其他國家（美國為0.78，前蘇聯為0.60.7，日本為0.61，巴基斯坦為0.58 等）。也就是說，

2、從水源到田間，有50以上的灌溉水因渠道滲漏而損失掉了。由于渠道滲漏浪費的水量很大，我國糧食作物的水分生產效率僅為1kg 左右， 而以色列高達2.32kg。 如果我國灌溉渠系水的有效利用系數提高0.10， 則每年可節約水量350 億 m3 左右，等于正在規劃的南水北調中線工程年引水量的2.7倍左右，這對緩解我國水資源供需矛盾將起到很大作用。因此，必須首先做好渠道防滲工程，堵住這個浪費水的大洞，提高渠系水的利用率。渠道的滲漏水量不僅降低了渠系水的利用系數，減少了灌溉面積，浪費了水資源，而且會引起地下水位上升，招致農田漬害，在有鹽堿化威脅的地區，還會引起土壤的次生鹽堿化，同時還會增加灌溉技術和農民的

3、水費負擔，甚至會危及工程的安全運行。為了減少渠道輸水損失， 提高渠系水利用系數，一方面要加強渠系工程配套和維修養護，有計劃地引水和配水，不斷提高灌區管理工作水平；另一方面要采取渠道防滲工程措施，減少滲漏損失水量。（二）渠道防滲的作用渠道防滲工程措施除了減少渠道滲漏損失、節省灌溉用水量、更有效地利用水資源外，還有以下作用：1提高渠床的抗沖能力，防止渠坡坍塌，增強渠床的穩定性。2減小渠床糙率系數，加大渠道內水流流速，提高渠道輸水能力。3減少渠道滲漏對地下水的補給，有利于控制地下水位和防治土壤鹽堿化及沼澤化。4防止渠道長草，減少泥沙淤積，節省工程維修費用。5降低灌溉成本，提高灌溉效益。3.1.2 渠

4、道防滲材料及結構形式（一）渠道防滲工程應符合的要求1 .防滲渠道斷面應通過水力計算確定，地下水位較高和有防凍要求時，可采用寬淺： 斷面。2 .地下水位高于渠底時，應設置排水設施。3 .防滲材料及配合比應通過試驗選定。4 .采用剛性材料防滲時，應設置伸縮縫。5 .標準凍深大于10cm的地區，應考慮采用防治凍脹的技術措施。6 .渠道防滲率，大型灌區不應低于 40%;中型灌區不應低于 50%;小型灌區不應低于 70%;井灌區如采用固定渠道輸水，應全部防滲。7 .大、中型灌區宜優先對骨干渠道進行防滲。（二）渠道防滲材料簡介根據所使用的材料，渠道防滲可分為：土料防滲；水泥土防滲；砌石防滲I塑料薄膜防滲（

5、內襯薄膜后再用土料、混凝土或石料護面）瀝青混凝土防滲；混凝土防滲等。 其中混凝土襯砌是當今渠道襯砌的主要形式。各類材料防滲效果和適用條件見表3-1。表3-1常見渠道防滲形式的主要特性項目允許最大滲漏量(m3/m2.d)使用年限適用條件防滲材料主要原材料粘性土土料粘砂混合土粘質土、砂、0.07 0.17515能就地取材。造價低，施工簡 便，但抗凍性差，耐久性較差，灰土石、石灰等需勞力多，質量不易保證適用三合土10 25于氣候和地區的中、小型渠道四合土能就地取材，造價較低，施工干硬性水泥土壤土、砂壤容易，但抗凍性較差。適用于水泥土塑性水泥土土、水泥等0.06 0.17830溫地區，且附近有壤土和砂

6、壤土的渠道干砌卵石.200.4抗凍和抗沖性能好，施工簡易，（掛淤）卵石、塊右、耐久性強，但防滲能力一般較漿砌塊石料石、石板、25 40難保證，需勞力多。適用于石石料漿砌卵石水泥等0.09 0.25料來源豐富、有抗凍與抗沖要漿砌料石求的渠道漿砌石板瀝青混現場澆筑預制瀝青、砂、0.04 0.1425 30防滲能力強，適應凍脹變形能凝土力較好，造價與混凝土相近，但目前瀝青料源缺乏。一般適用于有凍害的地區，且附近有瀝青料源渠道防滲能力強，質輕、運輸便利, 用土作保護層時，造價較低，埋輔式膜料膜料、土料、20 30但自地多，允許流速小。適用 于中、型低流速渠道。當用剛 性保護層時，造價較高，可用 于大、

7、中型渠道土料保護層剛性保護層砂、石、水泥等0.04-0.08現場澆筑0.04-0.1430 50防滲效果、抗沖性和耐久性好,預制輔砌砂、石、水0.06-0.1720 30可用于各類地區的各種運用條混凝土泥、速凝劑件下的各級渠道；噴射法施工噴射法施工等0.05-0.1625 35宜用于巖基、風化巖基以及山區渠道目前，我國渠道防滲中存在的主要問題是襯砌技術成本較高，影響大面積推對于西北地區特殊的濕陷性黃土、鹽脹土和膨脹土層，渠道襯砌需解決大變形。（三）渠道防滲層的結構及厚度1 . 土料防滲。土料防滲層的厚度應根據防滲要求通過試驗確定。中、小型渠道可參照 表3-1選用。為增加防滲層的表面強度，根據渠

8、道流量大小，表層采用水泥砂漿抹面和涂刷 硫酸亞鐵溶液的辦法。2 .水泥土防滲。水泥土防滲層的配合比應通過試驗確定。防滲層的厚度宜采用 810cm,小型渠道不應小于 5cm。水泥土預制板的尺寸，應根據制板機、壓實功能、運輸條件和渠道 斷面尺寸等功能確定，每塊預制板的重量不宜超過50kg。板間用砂漿擠壓、填平，并及時勾縫與養護。因水泥土的抗凍性較差， 故對耐久性要求高的明渠水泥土防滲層，宜用塑性水泥土鋪筑，表面再用水泥砂漿、 混凝土預制板、石板等材料作保護層。此種防滲層結構，水泥土的水泥 摻量可以適當減少，但水泥土28d的抗壓強度不應低于 1.5MPa。表3-2 土料防滲層厚度表土料種類防滲層厚度

9、表（cm）渠底渠坡側墻高液限黏質土20 4020 40中液限黏質土30 4030 60灰土10 2010 20三合土10 2010 2020 30四合土15 2015 2520 403 .砌石防滲。護面式砌石防滲層的厚度 （見圖3-1）,漿砌料石采用 1525cm；漿砌塊 石采用2030cm；漿砌石板厚度不宜小于 3cmo漿砌卵石、干砌卵石（見圖3 2）掛淤護面 式防滲層的厚度一般采用 1530cm。為了防止渠基淘刷，提高防滲效果，干砌卵石掛淤渠道可在砌體下面設置砂礫石墊層或低標號砂漿墊層。漿砌石板防滲層下，可鋪厚度23cm的砂料或低標號砂漿墊層。對防滲要求高的大中型渠道，可在砌石層下加鋪粘土

10、、三合土、塑性水泥土或塑膜層。圖 3 1 漿砌石渠道護面結構（a）護面式結構（b）擋土墻式結構護面式漿砌石防滲層一般不基上擋土墻式漿砌石防滲層宜設1015m。4膜料防滲。膜料的基本和瀝青。按防滲材料可分為塑料類、瀝青和環氧樹脂類。按加強不加強土工膜（直噴式土工膜加強土工膜（玻璃纖維布、聚酯纖維布作加強材料）、 復合型土工膜（土工織物作基材）。目前我國渠道防滲工程普遍采用聚乙烯和聚氯乙烯塑料薄膜，其次是瀝青玻璃纖維布油氈。此外，復合土工膜近幾年也陸續采用。膜料防滲多用埋鋪式，其結構一般包括：膜料防滲層、過渡層、保護層等。如圖3 2 所示。圖3-2埋鋪式膜料防滲體的構造(a)無過渡層的防滲體；(b

11、)有過渡層的防滲體用作過渡層的材料很多，應因地制宜地選用。過渡層的厚度見表3-3。表3-3過渡層厚度過渡層厚度厚度(cm)23灰土、塑性水泥土、砂漿素土、砂35時，全鋪式的梯形、素土保護層厚度，當 臺階形、鋸齒形斷面，半鋪式的梯形和底鋪式斷面保護層的厚度，邊坡與渠底相同。見表3-4;當時，梯形和五邊形渠底土保護層的厚度見表3-4,渠坡膜層頂部土保護層最小厚度，溫暖地區為30cm,寒冷地區為35cm。表3-4素土保護層的厚度單位：cm保護層土質渠道設計流量（m3/s）225520>20砂壤土、輕壤土45 50506060 7070 75中壤土40 45455555 6060 65重壤土、粘

12、土35 40405050 5555 60剛性材料保護層厚度見表 3-5。也可在渠底、渠坡和不同渠段，采用具有不同抗沖能力、 不同材料的組合式保護層。表3-5不同材料保護層的厚度單位：cm混凝土保護層材料水泥土 塊石、卵石 砂礫石現澆 預制保護層厚度4620302540>30410485.瀝青混凝土。瀝青混凝土防滲層厚度一般 56cm（見圖3-3）,大型渠道可采用810cm。 有抗凍要求的地區，渠坡防滲層可采用上薄下厚的斷面，一般坡頂厚度56cm,坡底厚度810cm。整平膠結層采用等厚斷面。瀝青混凝土邊長不宜大于1.0m,厚度采用58cm。預制板一般用瀝青砂漿砌筑；在地基有較大變形時，也可

13、采用焦油塑料膠泥填筑。圖 3-3 瀝青混凝土防滲體的結構形式（a）無整平膠結層的防滲體；（b）有整平膠結層的防滲體1 封閉層；2防滲層；3整平膠結層；4土（石 ）渠基；5 封頂板6混凝土防滲?；炷练罎B層采用等厚板，當渠基有較大膨脹、沉陷等變形時，除采以取必要的地基處理措施外，對大型渠道宜采用楔形板、肋梁板、中部加厚板或“n”形 板。混凝土防滲體的結構形式如圖3-4 所示。圖 3-4 混凝土防滲體的結構形式3.1.3選擇防滲技術措施應考慮的因素表3-1系我國SL18-91渠道防滲工程技術規范規定的各種渠道防滲材料的技術特點、防滲效果、運用條件等，可根據擬建渠道的基本資料，在上述設計總則指導下，

14、具體的進行設計。設計時尚應綜合考慮下列影響因素。（一）氣候條件氣候條件是渠道防滲工程設計和施工應要考慮的基本因素。它對防滲材料的耐久性和施工方法具有決定性作用，也是工程防凍脹設計的決定性因素。（二）地形條件地形條件往往是決定渠道防滲工程造價的重要因素，在渠道防滲措施中，壓力管道受地形影響最小，但太貴；低壓管道、輸水槽以及混凝土等防滲渠道，較能適應地形的變化；而土料及埋鋪式膜料（土保護層）防滲渠道，因允許流速?。榛炷恋? 6 左右 ）， 只能用于較平坦地區。因此，選擇防滲方案時，應考慮地形條件。（三）基土性質基土的滲透性是決定有無防滲必要和采用哪種防滲措施的關鍵，土的凍脹敏感性和抗壓強度等都

15、是工程設計應考慮的主要性能。對黃土類、壤土類等基礎好、渠床穩定的地區，一般采用混凝土、砌石等防滲措施。但在含膨脹性粘土或石膏以及孔狀灰巖的渠基上，一般不宜采用剛性材料，應采用厚壓實土料，或埋鋪式膜料類的柔性防滲措施。對于濕陷性黃土渠基，防滲前做完浸水處理后，最好采用埋鋪式膜料防滲。也可以改變渠線，使渠道繞過不良土質地帶。無法改線時，可用砂、 礫石或其他土料換基，以代替不良土壤。但此法造價高，除有抗凍害要求和附近有合適的代換材料外，一般不宜采用。在選擇防滲方案時，應盡量考慮土渠開挖土方的應用問題。如有適宜的土料，可采用壓實土料防滲；如開挖的土料不能壓實，但可以用作膜料防滲的保護層時，則應采用埋鋪

16、式膜料防滲。（四）地下水位地下水位高于渠底時，防滲層存在承受揚壓力的問題。必須在防滲層下設排水設施。在寒冷地區，地下水位的高低，是防滲工程進行防凍脹設計時需要考慮的。（五）土地利用及灌溉系統的形式為減少占地，在城郊及人口密集地區，應采用暗渠（管 ）、輸水槽或邊坡較陡的如U 形、矩形斷面等剛性材料防滲渠道。為了改善舊有灌溉系統和用水方式，如合并地塊，改連續輸水為輪流輸水，改變種槽作物等， 都應考慮采用剛性材料防滲，使配水渠系占地最小。同時也使輪流輸水的渠系能更好地滿足配水要求。（六）防滲標準在水費很高的地區，或滲漏水有可能引起渠基失穩，影響正常運行的渠道，防滲標準應提高。建議采用下鋪膜料，上部用

17、混凝土板作保護層的措施。據國外有關經驗，厚10cm 的混凝土防滲渠道，平均滲漏量為21L/（m 天），如在混凝土層下加鋪聚氯乙烯薄膜，可減少滲漏量95。只要持續12 年，節約的水量，就足以抵償塑膜增加的投資。（七）耐久性據資料介紹，埋設混凝土管道使用年限按50 年計算，年養護費占造價的0.1。 印度用的瀝青粘土混合料防滲，使用年限按5 年計， 年養護費為造價的l0。 厚 2.5cm 的泥漿襯砌，估計不超過2 年，年養護費為造價的25。使用年限，對計算工程的經濟效益，影響很大，設計時應慎重確定。（八）材料來源應本著因地制宜、就地取材的原則選用防滲措施。料源應充足。如當地無砂、石料而又必須采用混凝

18、土防滲的重要工程，可以采用在他處預制，運到當地施工，或采用人工制砂、石的辦法。當水中含有較多泥沙，且渠基為砂礫石時，如舊渠由于運用時間已久，有天然淤填的作用，也可能不再需要采用其他防滲措施等。（九）勞力、能源及機械設備供應情況在勞力較多、工資較低的地區，應采用能充分利用勞動力的措施。如采用預制陶瓷板及混凝土板安砌和壓實土料防滲等。如壓實厚度超過0.5m 或用現澆混凝土防滲的，則可采用推土機、鏟運機、羊足碾及澆筑機等設備，以保證施工質量，加快施工進度，使防滲工程早日受益。（十）管理養護如渠道需要頻繁地放水和停水，渠道水位有較大的升降變化時，最好采用剛性材料防滲。土料防滲，不能控制雜草及淤積，同時

19、在勞力昂貴的地方，并不比剛性材料防滲便宜。明鋪式膜料、薄粘土層或薄壓實土料防滲，易受牲畜踐踏等外力破壞，故在使用上受到限制。在已成土渠上建防滲工程，因施工時間短，渠基不能很快干燥，很難采用現澆的剛性材料護面，故最好能采用機械或人工預制安裝混凝土板的措施，以加快進度，保證輸水。（十一）工程費用渠道防滲措施是否經濟，應以效益的大小來衡量。在資金允許情況下，應盡量選取標準 較高的防滲方案。新建渠道的防滲工程應與修渠同時進行，設計和施工一次完成。3.2防滲渠道的設計3.2.1 防滲渠道斷面形式防滲道斷面形式見圖3-5。明渠可選用矩形、梯形 （包括弧形底梯形、弧形坡腳梯形卜形和復合形；無壓暗渠可選用城門

20、洞形、箱形、正反拱形和圓形。不同防滲材料可參照3-5選用適宜的斷面形式。圖3-5防滲渠道的橫斷面形式（a）梯形斷面；（b）弧形底梯形斷面；（c）弧形坡腳梯形斷面；（d）復合形斷面；（e）u形斷面；矩形斷面；（g）城門洞形暗渠；（h）箱形暗渠；（i）正反拱形暗渠；（j）圓形暗渠梯形橫斷面施工簡便、邊坡穩定，在地形、地質無特殊問題的地區，可普遍采用?；⌒?底梯形、弧形坡腳梯形、u形渠道等，由于適應凍脹變形的能力強，能在一定程度上減輕凍 脹變形的不均勻性，在北方地區得到了推廣應用。U形渠道自20世紀70年代在我國開始應用，在渠道上目前已得到了廣泛的應用。其主要優點足：水力條件好，近似最佳水力斷面，可

21、減少襯砌工程量， 輸沙能力強，有利于高含沙引水；在凍脹性和濕陷性地基上有一定的適應地基不均勻變形的能力；渠口窄，節省土地，減少挖填方量；整體性強，防滲效果 優于梯形渠道；便于機械化施工，可加快施工進度。暗渠具有占地很少、在城鎮區安全性能好、水流不易污染等優點。在凍土地區，暗渠 可避免凍脹破壞。因此，在土地資源緊缺地區應用較多。表3-5不同材料防滲渠道適用的橫斷面形式防滲渠道材料類別明渠防滲渠道橫斷面形式暗渠弧形梯形弧形城門洞行箱形正反拱形圓形矩形復合坡 腳 梯 形U形形底梯形素士VVV灰土VVVVVVV黏砂混凝土VVV膨潤混合土VVV三合土VVVVVVV四合土VVVVVVV塑性水泥土VVVV干

22、硬性水泥土VVVVVVV料石VVVVVVVVVV塊石VVVVVVVVVV卵石VVVVVVV石板VVVV土保護層塑膜VVV瀝青混凝土VVV混凝土VVVVVVVVVV剛性保護層塑膜VVVVVVVVV3.2.2 安全超高襯砌護面應有一定的超高，以防風浪對渠床的沖刷。襯砌超高指加大水位到襯砌層頂端的垂直距離。小型渠道可采用2030cm,大型渠道可采用 3060cm。襯砌層頂端到渠道的堤頂或岸邊也應有一定的垂直距離，以防襯砌層外露于地面，易受交通車輛等機械損 壞；也可防止地面徑流直接進入襯砌層下面，威脅渠床和襯砌層的穩定。這個安全高度一 般為2030cm。U形渠道襯砌超高do和渠堤超高n值見表3-6。表

23、3-6 U形渠道襯砌超高和渠堤超高加大流量<0.50.51.01.01010300.20.1 0.150.150.20.35 0.50.350.20.30.30.40.40.60.60.83.2.3 防滲渠道的設計參數防滲渠道的設計參數除渠道的設計流量外，還有邊坡系數、糙率、超高、不沖不淤流速、伸縮縫間距及填縫材料、砌筑縫及其填筑縫材料、渠底比降、穩定渠床的寬深比、堤頂寬度 和封頂板等。設計參數選擇的是否正確，關系到渠道的工程量大小、輸水能力、防滲效果、 渠床是否穩固和安全運用，以及工程效益的發揮等，因此設計參數必須謹慎設計，認真選擇。 本節對設計參數如何設計與選擇不作介紹，請參閱有關書

24、籍。3.2.4 防滲渠道的水力斷面計算（一）水力斷面計算的基本公式各種渠道斷面設計的準確尺寸，應通過如下基本計算公式確定，即（式 3-1）式中：mm/s；m1/2/s；渠底比降。謝才系數常用曼寧公式計算m；3-3)式中：渠道糙率系數。m3/s；m2。（二）梯形、矩形渠道的水力計算1一般斷面水力計算梯形、矩形渠道的水力計算主要是試算確定過水斷面的水深和底寬的數值。試算步驟如下:1) 假 設值。為施工方便，底寬應取整數。因此，一般先假設一個整數的的值，再選擇適當的寬深比計算相應的水深值。2) 計 算 渠 道 的 過 水 斷 面 的 水 力 要 素 。 根 據 假 設 的值計算相應的過水斷面面積水力

25、半徑和謝才系數O計算公式如下3-4)3-5)3-6)用式 3-2 計算謝才系數。（ 3）計算渠道流量。（4） 校 核 渠 道 流 量 。 上 面 計 算 出 來 的 渠 道 流 量假設的值相應的輸水能力，一般不等于渠道的設計),通過試算，反復修改值，直至渠道計算流量等于或接近渠道設計流量為止。要求誤差不超過5，即設計渠道斷面應滿足的校核條件是（式 3-7）在試算過程中，如果計算流量和設計流量相差不大，只需修改值，再進行計算；如二者相差很大，就要修值，再進行計算。為了減少重復次數，常用圖解法配合：在底寬不變的條件下，用次以上的試算結果繪制關系曲線，在曲線圖上查出渠道設計流量和相應的設計水深，如圖

26、3-6 所示。如圖3-6 hQ關系曲線（ 5）校核渠道流速。設計斷面尺寸不僅滿足設計流量的要求，還要滿足穩定渠道的流速要求。用式3-8 計算經流量校核選擇的渠道斷面通過設計流量時所具有的流速。3-8)然后按不沖流速（）和 不 淤 流 速）校核，計算出來的流速應滿足以下條件。3-9)如 不 滿 足 流 速 校 核 條 件 式 3-8 ， 就 要 改 變 最 初 假 設 的 底 寬值，重新按以上步驟進行計算，直到既滿足流量校核條件又滿足流速校核條件為止。（二）水力最佳斷面的水力計算采用水力最佳斷面時，可按以下步驟直接求解：1 計 算 渠 道 的 設計 水深 。 由 梯 形 （ 矩 形） 渠 道水

27、力 最 佳 斷 面 的寬 深 比計 算 公 式、渠道斷面水力要素計算式3-2、式3-4、式3-5 和 式 3-6 ， 通 過 流 量 計 算 公 式 3-3 可 求 得 水 力 最 佳 斷 面 的 渠 道 設 計 水 深3-10)2計算渠道的設計底寬（式 3-11 ）3校核渠道流速。流速計算和校核方法與采用一般斷面時相同。如果設計流速不滿足校核條件，說明不宜采用最優斷面形式，就要按采用一般斷面時的試算步驟設計渠道斷面尺寸。例3設計混凝土襯砌渠道設計流量m3/s ， 渠 道 比 降糙 率 系 數 選 用渠 道 不 沖 流 速m/s ， 不 淤 流 速解：第一方案：按一般斷面形式設計。m/s。試確

28、定渠道的斷面尺寸。(1) 初 設m,作為第一次試算的斷面尺寸。(2)計算渠道斷面各水力要素(3) 計算渠道流量4）校核渠道流量值，等 4 個值按上述步因此流量校核不符合要求，需要換重新計算。為此，又假設驟重新計算，計算結果列入表3-7。表 3-7 渠道橫斷面尺寸計算(m)2(m )1.56.191.66.721.656.991.77.271.757.55關 系 曲 線 見 圖 3-7 。 從 圖 中 查 得按 表 3-7 的 計 算 結 果 繪 制 的5）校核流量m3/s ， 相 應 水 深m。m/s 設計流速滿足校核條件所以設計斷面尺寸是和可從圖上量得，也可用下式計算即可畫出過水斷面。水面寬

29、度(m)第二方案：按水力最佳斷面設計(1)計算渠道的設計水深。(m)2) )計算渠道的設計底寬(m)(3)校核渠道流速。m/s設計流速滿足校核條件所以設計最佳斷面尺寸是：4）水面寬度(m)作為以上兩個方案的計算結果都滿足流速校核要求，還要考慮施工條件選擇其中之一，施工的依據。（三） U 形、弧形底梯形斷面的設計U 形、弧形底梯形斷面分別如圖3-8 和圖 3-9 所示。圖 3-9 弧形底梯形斷面圖 3-8 U 形斷面1 U 形、弧形底梯形水力最佳斷面的計算公式過水斷面系數濕周系數式中：水深,m；圓心角一半，(° )上部直線段的邊坡系數，m；過水面積，上式推導出最佳水力斷面的m2。半徑與

30、水深之比,即水面線剛好通過圓心。此時，弧形底梯形渠的弦長與水深之比為弧形底的弦長。2 U 形、弧形底梯形實用經濟斷面的有關系數（ 1） U 形斷面， 值的選擇：當渠頂以上挖 深 不 超 過 1.5m ， 邊 坡 系 數 m 不 大 于 0.3 ， 渠 線 經 過 耕 地 時 ，值可在表3-8 的范圍內選用。表3-8 U形渠的值0（0）0.1（5.7 。）0.2（11.3。）0.3（16.7 。）0.4（21.8。）0.650.620.56 0.49 0.39 0.720.680.630.560.47值的選擇：一般2）弧形底梯形斷面地形、 地質條件要求采用寬淺式斷情況下，蠔值可按普通梯形斷面確定

31、寬深比的方法選擇。面時，允許選取較大的值。防滲范圍超過最佳水力斷面的5時的值，按表3-9 選用。表 3-9 弧形底梯形斷面邊坡系數0.51.01.251.51.752.0水力最佳1.791.411.25 1.110.9920.894允許3.223.253.44 3.503.753.763. U形、弧形底梯形斷面尺寸的計算 可按表3-10公式計算和設計。表3-10 U形、弧形底梯形斷面尺寸的計算公式符號已知條件水面寬圓心角直線段水深過水面積濕周水力半徑弧段水深注表中為弧度值。（四）弧形坡腳梯形渠斷面的設計在地形、地質條件要求采用寬淺式斷面時，寬深比仍 按 表 3-10 選 擇 。 坡 腳 弧 形

32、值可通過圖解和計算確定。圖 3-10 弧形坡腳梯形渠斷面3.3渠道防滲工程的防凍措施3.3.1 渠道防滲工程的凍害及原因（一）渠道防滲工程凍害類型由于負氣溫對渠道防滲襯砌工程的破壞作用而失去了防滲意義統稱為渠道防滲工程的凍害。根據負氣溫造成各種破壞作用的性質，凍害可分以下3 種類型。（ 1）渠道防滲材料的凍融破壞渠道防滲材料具有一定的吸水性，這些吸人到材料內的水分在負溫下凍結成冰，體積發生膨脹。當這種膨脹作用引起的應力超過材料強度時，就會產生裂縫并增大吸水性，使第二個負氣溫周期中結冰膨脹破壞的作用加劇。如此經過多次凍結一融化循環和應力的作用，使材料破壞、剝蝕、凍酥，從而使結構完全受到破壞而失去

33、防滲作用。（ 2）渠道中水體結冰造成防滲工程破壞當渠道在負氣溫期問通水時，渠道內的水體發生凍結。在冰層封閉且逐漸加厚時，對兩岸襯砌體產生冰壓力，造成襯砌體破壞或產生破壞性變形。（ 3）渠道基土凍融造成防滲工程破壞由于渠道滲漏、地下水和其他水源補給、渠道基土含水量較高，在冬季負氣溫作用下，土壤中的水分發生凍結而造成土體膨脹，使混凝土襯砌開裂、隆起而折斷。在春季消融時又造成渠床表土層過濕、疏松而使基土失去強度和穩定性，導致襯砌體的滑塌。（二）凍脹破壞形式1混凝土防滲混凝土屬于剛性襯砌材料，具有較高的抗壓強度，但抗拉強度較低，適應拉伸變形和不均勻變形的能力較差。在凍脹力和熱應力的作用下容易破壞，其破

34、壞形式如下。（ 1）鼓脹及裂縫。凍脹裂縫多出現在尺寸較大的現澆混凝土板順水方向，縫位一般在渠坡坡腳以上1/43/4坡長范圍內和渠底中部。當冬季渠道積水或行水時，一般出現在水面附近的渠坡上。當混凝土板尺寸過大，不能適應溫度收縮變形時，將由于溫度應力造成縱向或橫向裂縫。當縫間止水材料不能適應低溫變形時，將在分縫處發生開裂。此外，當混凝土板與基土凍結在一起后，由于凍土出現凍脹裂縫，混凝土板亦可能被拉裂。冬季渠內存水并結成較厚冰層的情況下，冰面附近渠坡含水量較高，水分補給充分，凍脹量較大。但混凝土襯砌板的凍脹上抬受到冰層一側的限制，因而可能在冰緣彎出現裂縫或折斷。（ 2）隆起架空。在地下水位較高的渠段

35、，渠床基土距地下水近，凍脹量大，而渠頂凍脹量小，造成混凝土襯砌板大幅度隆起架空。這種現象一般出現在坡腳或水面以上0.51.5m坡長處和渠底中部，有時也順坡向上形成數個臺階狀。（ 3）凍融滑塌。有兩種形式。一是由于凍脹隆起架空，使坡腳支撐受到破壞，襯砌板墊層失去穩定平衡，基土融化時，上部板塊順坡向下滑移、錯位，互相穿插，如圖3 11所示。 二是渠坡基土融化期的大面砌板塌落下滑，導致坡腳混凝土板被推開，上部襯砌板滑落下滑，如圖3-12 所示。圖 3-11 流土引起渠道凍融滑坡破壞示意圖圖 3-12 流土引起渠道凍融滑坡破壞示意圖（ 4） 整體上抬。渠深 1.0m 左右的較小渠道，基土凍脹不均勻性較

36、小，如小型混凝土U形槽和地下水埋藏較深、襯砌體下沒有墊層的渠道可能發生整體上抬，如圖3-13 所示。此外， 砌石防滲破壞形式與混凝土相似，往往還由于勾縫砂漿受凍融作用而開裂，如圖3-14 所示。圖 3-13 小型混凝土U 型槽發生整體上臺圖 3-16 外露式膜料襯砌破壞2膜料防滲鋪埋式襯砌凍害主要表現在膜料的保護層上土料保護層常因逐年凍融剝蝕變薄，渠道由規則的梯形變成寬U 形， 甚至膜料外露而遭到破壞，如圖 3-15 所示。 剛性保護層效果較好。但在強凍脹土區，也可能出現類似剛性材料的凍脹形式。外露式膜料襯砌，易受機械作業破壞或老化。在凍脹性土區，由于渠坡的反復凍融，融土蠕動下滑，使薄膜鼓脹，

37、無法復位，如圖3 16 所示。圖 3-15 保護層剝蝕后膜料外漏3瀝青混凝土防滲瀝青混凝土在低溫下仍具有一定的柔性，能適應一定的變形，但基±凍脹量大時仍可能破壞。且瀝青混凝土的溫度收縮系數大，在低溫下易產生收縮裂縫，若不加處理，就給渠水入滲造成通路。此外，瀝青混凝土在自然條件作用下，存在自然老化問題,從而降低了適應凍脹的能力。3.3.2防凍害措施根據凍害成因分析，防滲工程是否產生凍脹破壞、其破壞程度如何，取決于土凍結時水分遷移和凍脹作用，而這些作用又和當時當地的土質、土的含水量、負溫度及工程結構等因素有關。因而，防治襯砌工程的凍害，要針對產生凍脹的因素，根據工程具體條件從渠系規劃布置

38、、渠床處理、排水、保溫，以及襯砌的結構形式、材料、施工質量、管理維修等方面著手，全面考慮。（一）回避凍脹法回避凍脹是在渠道襯砌工程的規劃設計中，注意避開出現較大凍脹量的自然條件，或者在凍脹性土存在地區，注意避開凍脹對渠道襯砌工程的作用。1避開較大凍脹存在的自然條件。規劃設計時，應盡可能避開黏土、粉質土壤、松軟土層、 淤泥土地帶、有沼澤和高地下水位的地段，選擇透水性較強不易產生凍脹的地段或地下水位埋藏較深的地段，將渠底凍結層控制在地下水毛管補給高度以上。2埋入措施。將渠道做成管或涵埋入凍結深度以下，可以免受凍脹力、熱作用力等影響，是一種可靠的防凍脹措施，它基本上不占地，易于適應地形條件。3置槽措施。置槽可避免側壁與土接觸以回避凍脹，常被用于中、小型填方渠道上，是一種廉價的防治措施。4架空渠槽，用樁、墩等構筑物支撐渠槽，使其與基土脫離，避免凍脹性基土對渠槽 的直接破壞作用，但必須保證樁、墩等不被凍拔。此法形似渡槽，占地少