河渠防渗科技发展

2022-09-21 15:08:41 来源:写作指导

 

0研究   背景河渠输水是工农业生产和居民生活用水的重要来源。随着国民经济的发展,河渠输水已经担任着越来越重要的角色。我国目前水资源形势相当严峻,而且近年来极端气候频发,各地区生产生活受到严重影响。因此建立一个稳定的输水系统更是迫在眉睫。然而现行在输水过程中只有一部分水量通过各级河渠输送到目的地,而30%~50%的水量则从河渠底、河渠坡的土壤孔隙中渗漏到沿渠土壤中,不能充分利用,这就是渠道渗漏损失。河渠防渗工程技术就是通过减少渠床土壤透水性或是建立不易透水的防护层而采取的各种工程措施,渠道防渗技术是减少输水损失、控制地下水位、提高渠道水利用系数的工程措施。但是,河渠在衬砌过程中破坏了原有的生态系统,阻断了河渠水自动净化过程,其引起的问题已在国内外引起了强烈的争论。   1我国河渠衬砌技术的发展现状   河渠衬砌内容包括衬砌材料的应用、断面的选择、衬砌施工技术措施、施工质量控制级工程管理措施等,本文只对前两项进行分析总结。   1.1我国河渠衬砌的材料   目前我国河渠材料研究发展迅速。运用时,各地区综合考虑气候、水文、地形、地质、防渗材料、耐久性、建材来源以及工程费用等因素,选用河渠衬砌的材料。衬砌材料可以分为传统衬砌材料和新型衬砌防渗材料。传统材料包括土料类护面防渗、水泥土护面防渗、砌石护面防渗、膜料防渗渠道护面衬砌、混凝土渠道衬砌防渗、沥青混凝土防渗。其中,土料类材料能就地取材,造价低、施工简便;水泥土护面防渗具有一定的强度和耐久性,可就地取材,施工也较容易,造价较低,但抗冻性较差。适用于气候温暖、且渠道附近有壤土和砂土的地区;石料衬砌渠道抗冻、抗冲、抗磨及抗腐蚀性能好,施工简易、耐久性强,能适应渠道流量大,推移质多,气候严寒等特点,适用于石料资源丰富,能就地取材的地区,以及有抗冻、抗冲要求的渠道;塑料薄膜衬砌渠槽防渗,其防渗能力强,质轻,运输方便,有较高的抗冻性和抗热性,并具有良好的柔性和延伸性,施工技术简单,群众容易掌握,造价较低;混凝土衬砌防渗,防渗性能较好,糙率小,抗冲性能好,能耐高速流,强度高,耐久性强,目前广泛运用于各地工程中;沥青混凝土防身能力强,适应变形性能较好,造价与混凝土相似。一般适用于冻胀性土基,且附近有沥青料源的渠道,防渗效果好。新型防身材料有复合土工布防渗和聚苯乙烯保温新材料。其发展技术也逐步成熟。   1.2河渠衬砌采用断面形式   目前采用的河渠衬砌断面形式主要有U型、弧形渠底梯形、弧形坡脚梯形等形式。这些形式的断面具有防渗效果好、水力断面优良的特点。各地区根据各自的地形、地势、输水量等选择最适断面。其中,U形断面适用于小型渠道,弧底梯形适用于中型渠道,弧形坡脚适用于大、中型渠道断面。   2河渠衬砌对环境影响的探究   2.1衬砌隔断了河渠水自净的渠道   河渠衬砌时,首先要进行河渠底部清理,铲除了大量的“杂草”。而这些“杂草”不但依赖水生存,还具有净化水的功能。在以衬砌的河道中,具有净水功能的水生生物生长非常困难。而且隔断了水的自然循环,使之无法与防渗层下的部分进行物质、能量交换。长此以往,河水将失去自净能力,水质可能恶化。   2.2水温水质变化的影响   衬砌过程中需要砍掉两岸树木,这样会导致河水受阳光影响而水温变化过大,鱼类等的生存繁殖等会受到严重影响,不利于水中生态平衡的建立。特别是高温季节来临时,容易使传染病菌孳生,甚至出现水华现象。夏天,水泥河底让水迅速变热、蒸发,冬天,水温则急剧下降,水生生物难以存活,鱼也变得很少。   2.3沿岸植物缺失造成水污染加剧   衬砌破坏了河渠沿岸的植物后,由于没有天然植物作为屏障,会使岸边的垃圾轻易入水,造成污染。这样会使缺水问题变为水污染问题,甚至得不偿失。   2.4河渠原有生态系统遭到破坏   河渠经过多年的自然演化,淤泥中的土壤生物、昆虫、两栖动物,和水中的鱼、虫等浮游动物和荷花、芦苇、藻类等水生植物,以及岸边的花草树木植物,构成了一个相互依存的完整生态生态系统。如此大规模地挖掘、搬运、弄碎淤泥,不但把许多在淤泥中栖息的生物置于死地,破坏了物种的多样性;再把湖底全部盖死,使防渗层下的生物全部憋死。水中生物少,岸上又缺乏天然植物,直接影响沿河野生生物种类,如水鸟等。   2.5衬砌阻断了水源与地下水的交换   生态专家和国外城市生态建设的实践证明,固化河床是违背生态自然规律的。因为,河流和湖泊向地下渗水不是水损失,相反是保存水的一种有效途径。河渠水衬砌经过很多干旱、半干旱地区,而原本生活在这些地区的植物可以依靠河渠水对地下水的补充而存活。如果不把河床和湖底固化,就可能做到适合生物生存和繁衍,增强水体自净作用,调节地下水量、滞洪补枯。研究表明,干旱、半干旱地区的芦苇、甘草、罗布麻、骆驼刺、沙枣、胡杨等适宜生存的地下水水位为1~5m,低于5m则会生长不良甚至死亡。而我国现在还很少开展河渠衬砌对地下水水位影响的研究。   3河渠衬砌发展的展望   我国水资源形势严峻,减少输水过程中的大量损失势在必行,而采用传统方法衬砌则会引起一些列的环境问题。放眼国外,因为节水需要,西方许多城市河湖的水底在此前几十年前都进行了衬砌和硬化,而现在,因为发现这样对生态环境造成了影响,又有许多城市在拆除这些过去花去了大量人力、物力、财力的防渗设施。德国、日本,甚至美国最缺水的洛杉矶,为了保护生态,已经将原本被衬砌的河道恢复自然。#p#分页标题#e#   所以,问题的关键是在保证预期的治水效果和不破坏原有水系生态系统的前提下,如何寻找到一种替代施工技术作为上述衬砌方法的补充,这样既阻止了河渠水渗漏,也不会改变河道周边的景观,同时也可以缓解生物多样性的丧失过程。   我们完全可以仿照古人园林设计中融入自然地方法,这样即达到了防渗目的,又在最小程度上影响环境。目前近自然型防渗处理除了枝桠沉床施工技术以外,还有用于护岸的施工技术,如卵石枝桠施工技术、柳枝施工技术、枝桠栅栏施工技术、捆柴栅栏施工技术等。上述技术的应用前景非常广阔。除了用于一般的城乡水系河道湖底治理之外,还可以用于暗渠排水工程、农田土地改良、公园施工以及公园造景甚至海岸加固等。与衬砌施工相比,显然它在原材料上由于使用的是廉价的枝桠和砾石,考虑到劳动力成本和原材料分布广泛等因素,可以节省大量资金。这种近自然施工技术的最大益处就是能在河道水流边缘处形成生物活动过渡带,为昆虫和鱼类提供最适的生息场所。同时也可以达到恢复河畔植被的目的,从而维持河道的亲水环境和景观,为人们提供水边休闲活动。