逆止閥在灌區渠道防滲滑坡治理中的應用

□ 張國明 □朱克斌 □張國慶

（1平頂山市湛河區農林水利局 2平頂山市農田水利技術指導站 3平頂山市水利局）

0 引言

我國的大中型灌區，渠道輸水是主要的輸水方式。采用渠道襯砌防滲處理是主要的節水改造措施，但對于一些特殊地質環境的渠道，在非灌溉輸水期，由于存在渠道內外水壓力差，渠堤邊坡常會出現變形、裂縫，甚至滑坡。在昭平臺灌區北干渠的續建配套與節水改造遇到了此類問題，經過技術人員的技術攻關，自行研制了逆止閥并運用到了問題渠段，有效地解決了此類問題。

1 工程概況

昭平臺灌區是河南省的大型灌區之一，設計灌溉面積6.67萬hm2，受益范圍包括平頂山市的魯山縣、寶豐縣、葉縣、新華區、湛河區、新城區等3縣4區26個鄉（鎮、辦），有南北兩條干渠，干渠總長134.70 km。昭平臺灌區北干渠渠首，樁號0+000—1+650段渠基是沙河老河床，該渠段向西北穿越沙河，為半挖半填式橫斷面渠段，自地面下挖深度為2.50m，地面以上填方渠堤高度為1.70m，設計渠底寬度為9m，右岸堤頂寬度2m，左岸堤頂為水庫至魯山縣城的公路。渠道左側1000m左右為昭平臺水庫大壩，沿渠土壤質地為沙礫石，渠堤為壤土修筑，渠道外邊坡為自然土坡，邊坡系數1:2.50；內邊坡為干砌石護坡，邊坡系數1:2；渠底在回填0.50m厚的粘土上砌筑干砌石，渠道縱坡1:5000，設計流量42.44m3/s，設計水深3.18m。灌溉用水期，渠內水位高于渠外水位，渠內水向外滲漏，渠道滲漏嚴重。灌溉停水期，由于渠道兩側為沙河老河床，地下水位高，渠道外側地下水向渠內滲透，部分渠段因滲水原因，堤身土壤含水量過大，導致渠堤邊坡失穩，產生滑坡，影響渠道堤坡穩定及輸水安全。

2 歷年處理措施及問題的提出

1993年昭平臺灌區北干渠0+850—1+350渠段左岸護坡產生滑坡，昭平臺水庫管理局隨即對滑坡進行了處理。由于對堤身滑坡原因認識不充分，又沒有行之有效的堤身土壤含水量降低的措施，只是對滑坡段進行恢復和襯砌處理，沒有解決堤身土含水量大的問題，該渠段當年在停止供水后又產生了滑坡，治理沒有達到預期的效果。1998年昭平臺水庫管理局對昭平臺灌區北干渠0+000—1+650段沙河段進行防滲及滑坡專項治理。治理方案只是在原干砌石表面新澆筑一層10 cm厚的混凝土作為防滲層解決渠道滲漏問題，但堤身滑坡的問題仍沒有解決。

由于非灌溉輸水期渠外地下水位高，渠道內外水壓力差大，堤身土含水量大，容易產生滑坡，如何消除渠道內外水壓力差和堤身土含水量大的問題是解決渠道滑坡的關鍵。

3 原因分析

3.1 堤身材料

該渠段橫穿沙河老河床，為半挖半填渠段，地面以下挖方深度為2.50m，渠道基礎土質為沙礫石，渠堤堤身為當地材料壤土，邊坡為干砌石護坡，渠底在回填的粘土上砌筑干砌石。

3.2 渠道內外水位影響

3.2.1 灌溉輸水期渠道主要問題為渠水滲漏損失嚴重

渠內水位高于渠外水位，渠內水向外滲漏，該段渠道建在沙河老河床上，基礎為沙礫石，渠道滲漏嚴重，該渠段實測輸水滲漏損失達8.90%。

3.2.2 非灌溉輸水期渠道主要問題是堤身失穩滑坡

由于該段渠道建在沙河老河床上，基礎為沙礫石，沙河老河床地下水豐富，地下水位高于非灌溉輸水期渠底高程，形成渠外地下水向渠內滲透水頭差，渠外地下水在該壓力差作用下，使堤身土壤含水量飽和或過飽和，渠道堤身填土的土顆粒內摩擦角達到或超過臨界值，在重力作用下失穩，產生滑坡，影響堤身運行安全及渠道正常輸水。

4 解決辦法

對于如何處理好防滲與防滑坡問題，技術人員進行了多次現場勘察研究，但一直沒有很好的解決辦法。后來請教了全國渠道防滲方面的專家，專家建議采用混凝土襯砌解決滲漏，利用單向逆止閥解決堤身土的排水，并防止渠道輸水時的滲漏。根據專家建議以及之前該段防滲處理的經驗，確定采用在原干渠干砌石襯砌的基礎上，新澆筑一層10 cm厚C15混凝土作防滲層解決渠道防滲問題，利用單向逆止閥排滲，降低堤身填土的含水量，減小渠內外水位差，解決堤身滑坡的問題。

針對該渠段堤身土質透水性強、穩定性差、滲水量大的特點，結合專家意見及確定的解決辦法，查閱了逆止閥的有關資料，未找到適合本渠段特點的逆止閥。當時逆止閥僅有適合小滲量，直徑在10 cm以下的塑料球形逆止閥，此類逆止閥適用范圍較小，且易老化、壽命短，無法采用。

由于施工工期要求緊，又無合適的定型逆止閥，決定自主設計適合該渠段的逆止閥。設計思路為：灌溉輸水期渠道內水不允許向外流動，非灌溉輸水期堤身土壤水可以向渠內排除。經對比研究，確定采用灰生鐵的長方體可拆裝逆止閥。其組成部分為：前擋網桶、后檔網桶、孔板、拍門、止水橡皮等（詳見圖1）。前擋網桶主要功能是防止迎水面污物進入及人為破壞；孔板與拍門間加止水橡皮組成逆止閥的核心。后檔網桶為防止反濾層濾料進入逆止閥而堵塞滲水通道而設置。非灌溉輸水期，堤身滲水流向渠內時，閥瓣靠滲水推力開啟，排除渠道堤身滲水，起到空滲、防滑坡的作用；灌溉輸水期，渠道輸水時，渠內水壓力大于堤身滲水壓力，閥瓣由于壓力差降落在閥座上，閘閥關閉，防止渠內水向外流失，起到防滲的作用。

5 逆止閥的安裝施工

5.1 逆止閥的制造

逆止閥由工廠用灰生鐵鑄造，在加工廠一次加工成型。

5.2 逆止閥的安裝

在澆筑混凝土護坡前，沿坡面布置兩排逆止閥，第一排逆止閥布置在距坡腳50 cm高處，第二排布置在渠道正常水位以下50 cm處，同排逆止閥間距為5m，上下排逆止閥位置錯開均勻布置?；聡乐厍斡捎跐B水量大加裝一排逆止閥，間距仍為5m，并上下排錯開安裝。逆止閥迎水坡斜面與混凝土護坡面在同一平面上，逆止閥背后設反濾層。詳見圖2。

圖1 逆止閥原理圖

6 逆止閥在工程運用中的效果

6.1 防滲效果

經多次采用流量實測對比，該渠段防滲效果良好。在該渠段未防滲前，每遇渠道輸水，臨渠的村莊地下水位即上升2～3m，渠道右岸稻田則積水80～100 cm。渠道防滲后，經現場檢查，稻田沒有積水了。沿渠的村莊村民反映，水井水不再因渠道輸水升高了，大部分村民不得不重新把井下挖1～2m來保證用水，這也從側面說明了該渠段的防滲效果比較顯著。

6.2 排水效果

自工程建成后該段渠道一直運行正常，到目前為止，再沒有出現過堤身滑坡的現象，表明逆止閥在排滲滑坡處理中效果顯著。2010年渠道停水期檢查，逆止閥可以正常向渠道內排水，經逐個檢查，大部分逆止閥閥瓣仍開合靈活，能正常工作，達到了設計預期的功能?；疑F逆止閥雖然堅固且不易生銹，但需每年非灌溉輸水期檢查全部逆止閥閥瓣開合是否靈活，能否正常排水。