陕西省大型灌区渠道

（3）弧底梯形断面渠道设计应符合表1要求 ）弧底梯形断面渠道设计应符合表 要求
表1
边坡系数 水力最佳 b/H 允许范围
弧底梯形渠水深H与弦长 关系 弧底梯形渠水深 与弦长b关系 与弦长
0.5 1.79 3.22 1.0 1.41 3.25 1.25 1.25 3.44 1.5 1.11 3.50
2、U型渠道断面
3、防渗膜料
膜料设置于过渡层和夯实、平整好的渠床之间， 膜料设置于过渡层和夯实、平整好的渠床之间，膜 料层是复合式衬砌的防渗主体。 料层是复合式衬砌的防渗主体。防渗膜料一般选用厚 0.25mm、100g/m2PE复合防渗膜料，搭接长度 、 复合防渗膜料， 复合防渗膜料 搭接长度20cm， ， 接缝用粘接法。 接缝用粘接法。
2—20
>20
（2）砼板的厚度 ）
现浇砼板： 现浇砼板：6~10cm 现场预制板： 现场预制板：6~8 cm 机制预制板： 机制预制板：4~5 cm
（3）伸缩缝 ）
砼板伸缩缝一般横向缝间距3~5m，多为4m，在圆弧与斜坡 ，多为 ， 砼板伸缩缝一般横向缝间距 连接处设2条纵向伸缩缝 楔型缝下宽20mm，上宽 条纵向伸缩缝， 连接处设 条纵向伸缩缝，楔型缝下宽 ，上宽30mm，缝内 ， 下部用聚氯乙烯胶泥填塞，封口用M5水泥砂浆抹平 水泥砂浆抹平， 下部用聚氯乙烯胶泥填塞，封口用 水泥砂浆抹平，伸缩缝大样 见图5。有特殊要求的，可考虑设橡塑止水带处理。 见图 。有特殊要求的，可考虑设橡塑止水带处理。
二、有关渠道防渗防冻的几个问题
1、冻层深度的确定 、 根据陕西关中灌区近10年的实际观测资料分析 年的实际观测资料分析， 根据陕西关中灌区近 年的实际观测资料分析，地面标准冻深与 气温的关系为： 气温的关系为：
H 地＝AF －B
1/ 2 气
式中： 气 年冻结指数 年冻结指数（ 设计时选用近10～ 年的最大值 年的最大值。 式中：F气—年冻结指数（℃、d）,设计时选用近 ～20年的最大值。 ） 设计时选用近 A、B—系数，由观测资料确定。 系数， 、 系数 由观测资料确定。 对宝鸡峡灌区:A=5.81, B=26.2； 对宝鸡峡灌区 ； 对陕西泾惠灌区： 对陕西泾惠灌区： A＝3.88 , B＝14.0。 ＝ ＝ 。 设计冻深
H设 = k1 ⋅ k 2 ⋅ H地
式中： 式中： K1－遮荫系数。可选用 ＝1.2； －遮荫系数。可选用K1＝ ； K2－频率模比系数，其大小参考“渠系抗冻胀设计规范”。 －频率模比系数，其大小参考“渠系抗冻胀设计规范”
2、冻胀量的确定 、
建议按下式计算
h =
αp ⋅ f ⋅ H 100
设
式中： 荷载系数，可选α 式中： αp－荷载系数，可选 p=1.0； ； f－土壤平均冻胀深度，见“渠系抗冻胀设计规范”。 渠系抗冻胀设计规范” －土壤平均冻胀深度， 若h>2cm，则必须采取防冻措施； ，则必须采取防冻措施； h>5cm，则必须采取高标准的防冻措施。 ，则必须采取高标准的防冻措施。
水泥砂浆
现浇砼
20
聚氯乙烯胶泥
图5 伸缩缝大样图
2、过渡层
在砼板和膜料间一般设过渡层，以避免砼粗骨料扎破膜料。 在砼板和膜料间一般设过渡层，以避免砼粗骨料扎破膜料。 过渡层可根据实际，采用水泥土、低标号砂浆或其它材料， 过渡层可根据实际，采用水泥土、低标号砂浆或其它材料，目前 陕西省多采用50 水泥砂浆，厚度一般为2~3cm。衬砌横断面图 陕西省多采用 #水泥砂浆，厚度一般为 。 见图6。 见图 。
四、需进一步研究的问题
1、防治冻胀措施的研究 、 温度与冻深、砌体变位、 （1）根据不同类型区，进一步研究水、土、温度与冻深、砌体变位、基 ）根据不同类型区，进一步研究水、 土水分、冻胀量之间的定量关系，得到冻胀类型分布图；（ ；（2） 土水分、冻胀量之间的定量关系，得到冻胀类型分布图；（ ）研究经济可 行的砼渠道防渗抗冻的最佳断面、 行的砼渠道防渗抗冻的最佳断面、结构形式和材料以及防冻设计的基本参数 等技术问题。 等技术问题。 2、防渗效果的持续变化规律 、 通过原型观测，研究渠道防渗抗冻效果在多年行水、 通过原型观测，研究渠道防渗抗冻效果在多年行水、冻融交替循环作用 下的变化特性，为工程设计和管理提供科学依据。 下的变化特性，为工程设计和管理提供科学依据。 3、伸缩缝止水新材料、防渗膜料和保温材料研究 、伸缩缝止水新材料、 4、施工机械的研制 、 施工机械直接影响工程施工质量和工程寿命， 施工机械直接影响工程施工质量和工程寿命，急需开发渠道衬砌施工新 机具。 机具。
三、渠道防渗技术
渠道防渗的要求：输水能力强、输沙能力大、 渠道防渗的要求：输水能力强、输沙能力大、防渗和抗 冻效果好，占地少、造价低、耐久时间长、施工简便等。 冻效果好，占地少、造价低、耐久时间长、施工简便等。
（一）衬砌渠道断面
渠道断面形式与防渗抗冻效果密切相关，对于干渠应尽 渠道断面形式与防渗抗冻效果密切相关， 量采用弧脚梯形断面，对支渠应尽量采用弧底梯形断面，条 量采用弧脚梯形断面，对支渠应尽量采用弧底梯形断面， 件具备者最好采用U形断面 在膨胀土地区， 形渠可采用 形断面。 件具备者最好采用 形断面。在膨胀土地区，U形渠可采用 隔水排水法加设渠口横向支撑措施。 隔水排水法加设渠口横向支撑措施。对斗以下田间渠道一律 采用U型渠道断面 型渠道断面。 采用 型渠道断面。
3、大型灌区节水改造概况 、
大型灌区续建配套节水改造项目实施以来， 大型灌区续建配套节水改造项目实施以来，共完成干 支渠衬砌428km，改造建筑物 支渠衬砌 ，改造建筑物1300座，处理险工段 座 处理险工段210处， 处 改造泵站10处 增加支渠输水能力60.3m3/s，新增灌溉面 改造泵站 处。增加支渠输水能力 ， 万亩， 万亩； 积13.7万亩，恢复和改善灌溉面积 万亩 恢复和改善灌溉面积530万亩；年均增产 万亩 16.4万吨，年平均节约水量 亿m3；因节水年均增加工 万吨， 万吨 年平均节约水量2.1亿 农业产值3.8亿元 亿元。 农业产值 亿元。
3、渠道水利用系数的确定 、
每公里渠道输水损失量S（ 每公里渠道输水损失量 （m3/s·km）与入渠流量 关系为 ）与入渠流量Q关系为 S＝aQb ＝ 渠道一次输水过程的渠道水利用系数η渠j为 渠道一次输水过程的渠道水利用系数 n 1 η 渠j = ⋅ ∑ (1 − a Q b − 1 ⋅ L ） i n i =1 式中： 渠道一次输水过程中第i时段的流量 时段的流量； 式中：Qi— 渠道一次输水过程中第 时段的流量； L — 渠道长度； 渠道长度； n — 渠道一次输水过程流量变化次数。 渠道一次输水过程流量变化次数。 N 年渠道水利用系数为： 年渠道水利用系数为： ∑1η 渠 j η 渠 = i= N 式中： 为一年内渠道过水次数 为一年内渠道过水次数。 式中：N为一年内渠道过水次数。
衬砌板 膜料等
α
r θ H
衬砌板 膜料等
α
θ
r H
图3
加横撑U型渠断面
图4
U型渠断面
型渠道断面设计要求见表2 （2）U型渠道断面设计要求见表 ） 型渠道断面设计要求见表
表2 U型渠水深 与半径r关系 型渠水深H与半径 关系 型渠水深 与半径
倾角α(度 倾角 度) r/H
0 0.65~0.72
5.7 0.62~0.68
型渠道断面接近佳水力断面， （1）特点： U型渠道断面接近佳水力断面，过流量和输沙能 ）特点： 型渠道断面接近佳水力断面 力强、省地省材料。由于目前U型渠衬砌机械的限制 型渠衬砌机械的限制， 力强、省地省材料。由于目前 型渠衬砌机械的限制，目前主要 适用于流量小于3m3/s的渠道。U型渠道断面形式见图 和图4。 适用于流量小于 的渠道。 型渠道断面形式见图3和图 。 的渠道 型渠道断面形式见图 和图
11.3 0.56~0.63
16.7 0.45~0.56
（二）衬砌材料与结构
1、衬砌材料 、 陕西大型灌区渠道衬砌材料一般为砼板、膜复合结构， 陕西大型灌区渠道衬砌材料一般为砼板、膜复合结构， 一是现浇砼板下铺一布一膜土工织物；二是现浇弧底、 一是现浇砼板下铺一布一膜土工织物；二是现浇弧底、预 制板铺砌渠道两侧，下铺膜料。膜料一般利用厚0.25mm、 制板铺砌渠道两侧，下铺膜料。膜料一般利用厚 、 100g/m2的无纺布。 的无纺布。
（1）砼板的结构形式 ）
一般采用等厚板，当渠基有较大冻胀、沉陷等变形时， 一般采用等厚板，当渠基有较大冻胀、沉陷等变形时， 也可采用其它板型。砼板设计标号见表3。 也可采用其它板型。砼板设计标号见表 。
渠道设计流量(m 渠道设计流量 3/s) <2 标号种类 强度（ ） 强度（C） 抗冻（ ） 抗冻（D） 抗渗（ ） 抗渗（S） 强度（ ） 强度（C） 抗冻（ ） 抗冻（D） 抗渗（ ） 抗渗（S） 强度（ ） 强度（C） 抗冻（ ） 抗冻（D） 抗渗（ ） 抗渗（S） 寒冷地区 15 50 2 15 50 4 15 100 6 温和地区 15 2 15 50 4 15 50 6
1、弧底梯形渠道和弧角梯形渠道 、
（1）特点 ）
①断面流速大、输沙能力强，对多泥沙水源引水有 断面流速大、输沙能力强， 水位高便于向下一级渠道自流输水； 利；②水位高便于向下一级渠道自流输水；③渠道断面 无尖角，不易形成冻胀力的应力集中， 无尖角，不易形成冻胀力的应力集中，且圆弧处为一反 能在一定程度上减轻冻胀的不均匀性， 拱，能在一定程度上减轻冻胀的不均匀性，较梯形渠道 断面具有较强的抗冻性能； 断面具有较强的抗冻性能；④特别适宜于梯形断面的渠 道改造，且工程弧底梯形断面一般适应流量为2～ 弧底梯形断面一般适应流量为 ～8m3/s，弧脚 ， 梯形断面适应流量8～ 梯形断面适应流量 ～20m3/s。梯形断面适应于设 。 计流量大于20m3/s，且原渠道难以改造成弧脚梯 计流量大于 ， 形断面的渠道。渠道断面形式和结构见图1和图 和图2。 形断面的渠道。渠道断面形式和结构见图 和图 。