黑龙江省悦来灌区渠道防渗防冻 ...

一、灌区概况

(1)地理位置

桦川县悦来灌区位于黑龙江省东部,松花江下游右岸的桦川县境内,是黑龙江省已建大型抽水灌区之一,地理坐标为东经130°35′~130°49′,北纬46°51′~47°07′,灌区北起松花江,南至桦川县羊草川地区和苏家店营子岗下,西隔铃铛麦河与星火灌区相望,东以丰收沟为界,与江川、宝山农场相邻,总面积41.47万亩。本区水陆交通便利,哈同公路由灌区北部穿过,桦集公路贯穿南北,乡级公路四通八达。区内悦来镇为桦川县政府所在地,是桦川县政治、经济、文化中心。悦来镇码头可停泊千吨货轮,在松花江畅流期,上可通佳木斯、哈尔滨,下可达富锦、同江、抚远,远可及我国和俄罗斯沿黑龙江、乌苏里江诸港口,方便快捷的交通网络对全区的生产建设起到了巨大的推动作用。

(2)地形地貌

灌区西部为松花江高漫滩,地面高程在74.00m~80.00m之间,地势东南高西北低,地面比降在1/2500~1/4500之间,除局部林地外均已开垦为耕地,主要种植水稻和旱作物。灌区东部为松花江低漫滩,地面高程在72.00m~74.00m之间,地势南高北低,地面比降在1/7000~1/10000左右,地势低平,土壤肥沃,粘土层较厚,适宜发展水田生产。

(3)气候条件

本区属中温带大陆性季风气候区。其主要特点是:春季干燥风大,气温回升快;夏季暂短,温热多雨;秋季气候凉爽,降温急骤;冬季严寒漫长。

根据气象资料分析,桦川县多年平均气温2.6℃左右,极端最低气温为-41.1℃(1970年1月3日);极端最高气温为36℃(1977年7月20日);多年平均≥10℃的有效积温为2600℃。本区春季气温上升快,一般3月上旬冰雪开始融化,土壤在3月下旬开始解冻,4月1日前后能稳定地通过0℃;9月份进入秋季,气温下降急骤,变幅也较大,9月22日前后有初霜,10月底开始结冰,夜冻昼融,11月8日前后开始封冻,进入冬季,冻土层深达2.5m,冻结期在7个月左右。

本区多年平均无霜期135d,多年平均降水量498mm,降水年内分布不均,多集中在6~9月份,6~9份降水占全年总降水的70%左右,暴雨多发生在7、8月份,7月中旬至8月上旬为大暴雨集中期,实测1968年7月25日24h降雨达120.8mm。

本区冬季受蒙古高压和极地大陆团控制,多偏北风,天气寒冷干燥;夏季受太天洋副热带高压和蒙古、华北低压控制,多偏南风;春季盛行西南风,4~5月份多年平均风速在4.5~4.8m/s。

(4)土壤条件

悦来灌区内主要土壤有:暗棕色森林土、白浆土、草甸土、沼泽土和、暗砂土等五类土壤,根据成土条件、物理粘料含量及砂层深浅,进一步划分为15个亚类。

(5)水源情况

松花江佳木斯站畅流期平均流量为3500m3/s,灌溉期保证率P=80%的枯水流量为1370m3/s,P=95%的枯水流量为686m3/s,水资源丰富,灌区灌溉用水由渠首泵站抽取松花江水供给。

灌区内其它各业用水(工业用水、农村生活用水,畜牧业用水等)全部采用地下水。本地区地下水埋藏浅,储量丰富,补给充分,单井出水量在50t~100t/h左右,地下水年可开采量约为1300×104m3,水质以碳酸钙型为主,矿化度0.1g/L~0.6g/L,PH值在6.0~6.5之间,水质较好,满足各业用水要求。

(6)工程地质与水文地质

1)工程地质

悦来灌区位于三江平原西部,第四系松散堆积,基底为第三系砂砾岩。根据黑龙江省大地构造单元划分表,本地区为兴凯湖-布列亚山地块区、老爷岭地块、三江新断陷带,其特征表现为自新生代以来形成的四面环山的盆地,盆地地势低洼平坦,有零量孤丘隆起。新构造运动以沉降为主,形成了广阔的平原。本灌区内第四系地层分布广泛,发育连续,厚度大,富水性强,除残丘附近第四系地层厚度不足50m外,大部分地区厚度为100m左右。

各级渠道地层岩性组成主要为:表层为黑色粘土、黄褐色壤土及砂壤土,厚度0.5~2.0m不等,下部为浅黄色粉细砂及细砂。根据钻孔资料分析,高漫滩区北部,佳桦公路以南创业乡拉拉街村至万宝村地区表层为粘土及壤土,厚度在0.5~1.5m左右,土壤渗透系数在0.01m/昼夜,属“中等”渗漏强度。由以上分析可见,各级渠道工程地质条件较好,无软基等不利地层结构,但由于筑渠土质主要为粘性土和壤土,粘料含量较少,渠体土壤的渗漏强度较大,为“中等”—“中强”渗漏强度,因此需要采取必要的防渗措施。

2)水文地质

区内含水层为第四纪沉积砂层,赋予了丰富的松散岩类孔隙水,地下水类型为孔隙潜水,含水层厚度较大,分布稳定,结构单一,富水性好。由于前第四纪在底起伏变化,松散岩含水层的厚度不均,由西南部残丘边缘到漫滩区,含水层厚度由几十米变至百米左右。地下水埋深随地形变化差异较大,高漫滩区地下水埋深2m~5m,苏家店一带5m~7m,低漫滩区埋深1m~2m。地下水补给主要为大气降水及灌溉回归水,沿江河地下水与江、河水力关系密切,常呈互补关系,丰水期地下水接受江水、及邻近地区地下水的补给。地下水径流微弱,其排泄方式以松花江径流排泄为主,其次为蒸发和人工开采。

本区地下水以HCO3-、CA2+、MG2+、NA+为主,水化学类型多为HCO3—CA+NA型,矿化度0.2~0.3G/T,PH值6.3~6.5,总硬度小于15,对砼不具有侵蚀作用。地下水温4~10摄氏度,钠吸附比(A)小于8,灌溉系数(ka)大于18,水质较好,为适宜灌溉型水,但水温偏低。

(7) 社会经济状况

悦来灌区是桦川县主要水稻产区之一,区内现有耕地面积36.28万亩。灌区位于桦川县悦来镇附近,行政区划包括悦来、创业、苏家店等3个乡镇,34个村屯;区内总人口5.87万人,其中农业人口5.61万人,农业劳动力1.9万人;役畜3414头;农用机械373标准台;年产粮9100×104kg,粮食商品率48.4%。

桦川县素有“鱼米之乡”的美称,是国家重要的商品粮基地县,主要种植水稻、大豆、玉米、小麦、烤烟、甜菜、亚麻、黑加仑、马铃薯等。桦川县依山傍水,历史悠久,风景秀丽,是我省朝鲜族聚集地。

(8)灌区工程状况

1)固定渠、沟道工程现状

悦来灌区现有灌溉干、支渠12条,干渠1条没有衬砌,在今年秋季停水后进行3.0公里衬砌,支渠11条中已经完全衬砌的有4条,部分衬砌的2条,斗、农渠道也进行了部分衬砌。多数的田间的斗渠、农渠都无节水措施,渠道经过多年的运行,冲淤变化较大,问题较多。

灌溉渠道年久失修,冲刷严重,渠道断面偏大,渠底高程偏低,无法满足供水水位要求,只能靠加大供水流量来壅高水位,不但浪费了水资源,增加了供水成本,而且加重了渠道的冲刷;渠道沿线土质疏松,土料粘粒含量偏少,斗、农渠道渗漏量较大,又无防渗措施。

灌区沟道经多年运行淤积严重,且斗、农沟较少,田间排水出路不清。

2)渠系建筑物现状

悦来灌区原规划设计干、支以上渠系建筑物178座,由于受资金等因素限制,只实施了69座,由于渠系建筑物少,给灌区内洪水、配水、交通等造成严重困难。斗农级缺少配水建筑物及量测水设施。

二、灌区渠道防渗冻胀技术措施应用情况

悦来灌区渠道防渗有两种形式,即现浇混凝土板和预制混凝土板,都是采用梯形渠道。现浇混凝土板的冻胀技术措施为渠道整形夯实后铺5厘米砂垫层,其上铺每平方米400克的防渗膜,最后进行现浇混凝土,混凝土分缝有的采用1厘米厚的浸沥青分缝板,有的现浇时用钢板隔开浇筑,待钢板拿出后既为一个缝。板块根据渠道的大小,采用1米*1米或1米*1.5米的板块,小型农渠有的采用每2延长米1个施工缝进行分缝,浇筑时隔2米进行支模浇筑,待混凝土上强度后在进行堵空浇筑,之间的施工冷缝即为分缝。现浇混凝土形式经几年运行没有发现断裂、冻胀等现象,而且板缝中间不长草,比较平整光滑,感观较好。

预制混凝土板多为50厘米(长)*50厘米(宽)*8厘米(厚), 渠道整形夯实后铺每平方米400克的防渗膜其上铺5厘米砂垫层,然后进行铺板,这种形式也比较好,但在时间长了以后在板缝之间长出蒿草,感观上不如现浇混凝土。但现浇混凝土受工期限制,只能在灌区停水后进行,工期短。预制混凝土板可以在任何时间预制,灌区停后铺装,工期长。

三、典型渠道防渗冻胀技术案例分析

西三支渠0+000-0+150段为8厘米+现浇混凝土,1厘米厚的浸沥青分缝板,板块采用1米*1.5米,渠道整形夯实后铺5厘米砂垫层,其上铺每平方米400克的防渗膜,最后进行现浇混凝土,为梯形渠道,底宽4米,边坡长3米。2006年秋季施工到现在运行保持良好,没有发现冻胀现象。

西三支0+150-4+500段为8厘米厚预制混凝土板衬砌,渠道整形夯实后铺每平方米400克的防渗膜其上铺5厘米砂垫层,然后进行铺板,局部段由于当时施工土方压实不够出现塌陷,但整体还是较好。在板缝间长出杂草,感观上不如前一段好。

哈同公路北侧的农渠道采用6厘米厚、每2延长米1个施工缝进行分缝,浇筑时隔2米进行支模浇筑,待混凝土上强度后在进行堵空浇筑,之间的施工冷缝即为分缝。在2008年秋季施工到现在,状况也是较好,出现几处断裂缝也是土方不实的原因。此处现浇灌混凝土每块板内加了4毫米粗的冷拔丝钢筋网,冷拔丝间距为30厘米,起到了防止断裂的作用。

四、防渗冻胀技术措施应用的体会、经验及建议

1、灌区目前没有技术能力和设备能力进行渠道的防渗冻胀观测,只能从感观上进行评价和分析,不够准确,还要有专门的检测机构来进行这方面监测。

2、建议研发一种新型的材料来进行渠道防渗防冻胀,混凝土衬砌造价和所产生的效益之间不一定能成比例。

3、渠道防渗防冻胀要想达到效果好,设计是一方面的因素,而施工更是重要的因素,一定要把好施工质量关。

4、建后管理是渠道防渗防冻胀能不能达到效果的一个因素,渠道工程往往存在重建轻管的问题,投入资金进行改造的渠道防渗防工程没有后期管护维修费用。

现浇混凝土渠道

预制混凝土板衬砌渠道

农渠衬砌