甘肃省金昌市永昌县水务局 甘肃省金昌市 737200
摘要：渠道防渗工程需要长时间与水接触，并且西北地区的渠道防渗工程多数为薄板式结构，具有很大的裸露面，在进入冬季以后需要在低温环境下使用，十分容易出现冻害问题，影响渠道防渗工程的效益。基于此，本文以金昌地区的渠道防渗工程冻害问题为例，对水在渠道防渗工程冻害中的作用进行分析，并提出了几点防治冻害的对策，希望为相关人员提供一些有用的帮助和参考建议。
关键词：渠道防渗工程；冻害；水；作用；对策
引言
金昌市水资源严重短缺、用水矛盾十分突出，制约着本地经济和农业的可持续发展。为了满足供需要求，防止灌溉效益衰减和农业效益滑坡。从而修建了大量的渠道防渗工程，希望可以减少水资源的渗漏损失，提高水资源利用率，缓解水资源不足情况。金昌地区气候条件相对恶劣，冬季气温较低，使得渠道防渗工程容易发生冻害问题，导致渠道防渗工程投资效益下降，工程使用寿命减少，并且影响渠道防渗工程的正常运行，必须对冻害问题进行妥善解决。
一、水在渠道防渗工程冻害中的作用
渠道防渗工程发生冻害需要同时具备以下三个条件：（1）冻胀敏感土质；（2）负气温环境；（3）初始水以及外界水的供给。由此可知，水在渠道防渗工程冻害中的作用是非常大的。在封闭的体系中，土体冻胀性的强弱与土体持水量的大小具有直接关系，因为含水量较大的粘土、粉质土中会拥有较多的细颗粒。在土层发生冻结的过程中，水分也会同时发生冻结的。另外，如果土体在冻结过程中在冻结锋面前缘吸收了外界水源供给的水分，就会在土层内形成冰聚合体，此时聚合体的体积膨胀为1.09cm3，土体冻胀量增大很快，使得渠道防渗工程出现较大损害。在渠道防渗工程冻害过程中，水是三个必备条件中最为重要的一个，起到决定性作用。再加上渠道防渗工程需要长期接触水，并且在冬季是需要在负温条件下进行输水运用，使得土体在冻结过程中含水量大于初始的含量水，水分会进行迁移，地下水不断补充冻结锋面，加重冻害。
二、渠道防渗工程冻害防治对策
在防治渠道防渗工程冻害问题时，要结合工程设计、运用情况、冻害特点以及工程所在地气候环境、水源分布等，进行综合分析，从渠道防渗工程冻害的产生原因方面入手，对冻害问题进行妥善防治，减少冻害发生，提高工程运用效果，延长使用年限。
（一）降低渠道防渗工程土壤含水量
在渠道防渗工程土壤起始冻胀含水量大于初始含水量时，需要采取有效措施降低土壤含水量，减轻冻害。首先，冻害防治人员在新建的渠道防渗工程中可以在施工前开挖土渠，采取换基处理。减少水分对渠道的冻害影响。如果是砂砾土基础，由于颗粒粗，表面能小 冻胀时候一般不会产生水分迁移，水分只能在原地冻结或向下移动的情况。发生冻结时反而出现上部含水量减少，下部含水量加大，水在自重作用下自由排出，在砂砾基础内冻胀性不具备。经过当地各个灌区工程运行多年的实践证明，在基础开挖后，用砂砾石做基础，并且砂砾土的含量在设计范围内的渠道，均未发生冻胀破坏。其次，是降低渠道基础的含水量，减少冻害发生。比如可以在施工前尽早停水，使渠基表面变松，风干渠基，在无法停水情况下可以使用抽排法降低土壤水分。
（二）减少外界水补充
外界水补充是导致渠道防渗工程基土含水量高的主要原因之一，因此可以在防治冻害过程中使用先进的技术和新型材料去进行防渗体设计，减少外界水补充。第一，可以将石料、混凝土、膜料等联合应用，做作成防渗层，减少外界水的渗透。
在现有的施工技术和防渗材料使用中，在相同的渠道深度下，复合土工膜的防渗效果最好。所以，在冻害严重的地锻应该使用复合土工膜防渗方式。第二，在渠道防渗层施工时，可以在顶部设置水平封顶板，延长外界水的渗径，同时可以避免外界水深入渠道基层。第三，在施工中要做好质量管理，认真施工，严格按照施工操作规范和设计标准开展各项施工，提高渠道基土的密实度，保证防渗工程基础稳定、坚实，同时在发生冻害时也可以减少水分向冻结锋面移动，起到防冻作用。并且要掌握好混凝土原料配合比，做好伸缩缝的填筑，达到防渗设计标准。
（三）降低地下水位
渠道防渗工程冻害问题的发生与地下水位的高低有直接关系。原有地下水位高、地下水埋藏较浅、外界水流入等情况的存在，均会提高地下水位，增加渠道防渗工程冻害发生概率。所以，在对渠道防渗工程冻害进行防治操作时，需要采用有效方式降低地下水位。首先，规划设计新建渠道防渗工程时，在进行工程选址的时候需要认真、全面勘察预备地点的地形，测量地下水位，以此在设计中尽可能加大渠道防渗工程与地下水的距离，防止地下水在渠道防渗工程发生冻害时向冻结锋面移动。其次，在面对土壤最大冻结深度与地下水位距离无法满足设计要求，最后，在对渠道防渗工程进行改建，或者无法通过常规的施工方式去降低地下水位时，也可以在渠道防渗工程中设计纵横向的排水设施，起到降低地下水位的作用。与此同时，如果渠道防渗工程所在地的地形允许，地下水具备排出条件时，可以将地下水排出堤外，也可以将地下水引入渠内送入下游。金昌地区的干渠基本都采用混凝土套衬的形式，防止水对渠道的冻害。
（四）强化渠道防渗工程管理
除了采取相应的工程措施可以防治渠道防渗工程冻害问题以外，还可以通过强化渠道防渗工程管理去减少冻害、处置冻害。首先，渠道防渗工程附近有农田或者林区的时候，在进入冬季、气温降至负温度以前，应该结束灌水，避免灌水渗入渠道防渗工程土壤中，一般需要在负温度出现前结束灌水。其次，如果渠道冬季需要行水时，应该在负温条件下连续行水，同时要保证行水高度在冬季最低水位之上。再次，渠道内以及渠堤外在冬季负温环境下不能有积水，一旦出现积水要及时引流，避免出现冻害。金昌地区气候寒冷，经常出现行水时渠道冰冻现象。在行水时出现结冰现象时，要破除冰块（人工或机械），以保证行水正常，避免冰块淤积阻水，使水流溢出渠口造成水从封顶处渗漏，影响渠道冻胀破坏。最后，在春灌结束和秋灌放水前、渠道防渗工程维护管理人员应该对渠道进行全面检查，确保渠道防渗工程的渠坡、渠底、砌筑缝、封顶板等都完好无损，并且检查放水和排水设施的完整、运行良好，及时发现损害及时修补。
三、结论
综上所述，水是渠道防渗工程出现冻害的必要条件之一，并且起到决定性作用，因此在对渠道防渗工程冻害问题进行防治的过程中，要明确水在渠道防渗工程冻害中的作用，并结合冻害产生原因、工程特点以及现有施工技术等，制定符合工程设计和运行的冻害防治对策，减少冻害发生，提高渠道运行效果，延长使用年限,提高渠道防渗工程综合效益。
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作者简介
申再华（1969.11-）女，汉族，籍贯:永昌，职称:工程师，大专学历，主要从事水利工程施工。