渠系改造设计参数选择及计算方法

（一）边坡系数

防渗渠道边坡系数选用得是否正确，直接关系到防渗渠道能否稳固和安全运用，故应谨慎对待，认真选择。影响边坡系数设计的因素有防渗材料、渠道大小、基础情况等，可分别按下列方法计算确定或选用。

1.土料防渗渠道最小边坡系数的确定

堤高超过3m或地质条件复杂的填方渠道，堤岸为高边坡的深挖方渠道，大型的素土、粘砂混合土防渗渠道，最小边坡系数应通过边坡稳定分析计算确定。其他挖、填方素土防渗渠道的最小边坡系数可按《灌溉排水渠系设计规范》中的表8.2.10及表8.2.12选用。

2.膜料防渗渠道最小边坡系数的确定

大、中型渠道的土保护层膜料防渗渠道的最小边坡系数，采用简化简布法（圆弧普遍分条法）计算确定。不具备进行分析计算的条件时，其最小边坡系数可参照表4-3选用。

表4-3　土保护层膜料防渗渠道的最小边坡系数

3.刚性防渗渠道最小边坡系数的确定

水泥土、砌石、混凝土、沥青混凝土等刚性材料防渗渠道，以及用这些材料作保护层的膜料防渗渠道，最小边坡系数可参照表4-4选用。

（二）糙率

不同材料防渗渠道的糙率是不同的，可根据表3-13选用。砂砾料保护层膜料防渗渠道的糙率，可按式（4-1）进行计算。计算前，应对拟作保护层的砂砾料，通过试验求出其颗粒级配曲线。

式中：n为砂砾料保护层的糙率；d为重50%的砂砾料通过时的筛孔直径，mm。

表4-4　刚性防渗渠道的最小边坡系数

（三）超高

防渗渠道渠堤的超高与一般土渠相同，可根据《灌溉与排水工程设计规范》的规定选用。埋铺式膜料防渗层上由于有不同材料的保护层，此保护层除保护膜料层不为外力破坏、延长工程寿命外，还具有一定的防渗作用；同时渠水位超过设计最大水位的运用是偶然的和瞬时的；如确实发生此一情况，在保护层的防渗作用下，渗漏水量有限，故埋铺式膜料防渗层可以不设超高。其他措施防渗层的超高可参照表4-5选用。

表4-5　防渗渠道的防渗层超高

（四）不冲不淤流速

防渗渠道的不淤流速可以根据经验公式计算确定。黄土地区渠道的不淤流速，可按《灌溉与排水工程设计规范》附录G计算确定，见第三章第二节。

防渗渠道的不冲流速因防渗材料及施工条件的不同差异很大。通过对我国部分工程实践资料的分析，规范规定防渗渠道的不冲流速按表3-16、表3-18、表3-19和表3-20选用。

（五）伸缩缝间距及填缝材料(www.xing528.com)

刚性材料防渗层和膜料防渗的刚性材料保护层，均应设置伸缩缝，以适应气温变化和地基变形而引起的防渗层（或保护层）的变形要求。不同材料防渗层伸缩缝的间距可按表4-6选用。浆砌石防渗层不设伸缩缝，其原因：一是砌体较厚，因气温变化引起的变形较小；二是砌筑缝较多，这些缝隙可以消除一部分外界因素引起的变形。但为适应软弱基础引起的较大变形，应设置沉降缝。

表4-6　不同材料防渗渠道的伸缩缝间距

注　1.刚性材料保护层的膜料防渗其伸缩缝间距同本表。
2.当渠道为软基或地基承载力明显变化时，浆砌石防渗层宜设置沉降缝。

伸缩缝的形式可参考图4-2，根据渠道规模、对防渗效果的要求、渠基有无冻胀性、陷性和施工条件等因素进行设计。

图4-2　刚性材料防渗层伸缩缝形式

（a）矩形缝；（b）梯形缝；（c）矩形半缝；（d）梯形半缝；（e）塑料止水带
1—沥青砂浆；2—焦油塑料胶泥；3—塑料止水带

填缝材料，以往各地采用较多的有沥青油毡、沥青砂浆、焦油塑料胶泥和聚氯乙烯胶泥等，也有使用锯末水泥、木条等材料的。焦油塑料胶泥和聚氯乙烯胶泥两种材料变形性能好，与混凝土的粘结能力强，是目前较理想的填缝材料，今后应大力推广。以往曾采用的其他材料，变形性能及粘结力均很差，今后应禁止单独使用。

（六）砌筑缝及其填缝材料

水泥土、混凝土、沥青混凝土预制板防渗和浆砌石防渗均有砌筑缝。砌筑缝处理得好坏，往往是此类防渗工程防渗效益能否发挥的关键，应引起重视，妥善设计、认真施工。砌筑缝的多少和缝形，与预制板及石料的大小和形状有关，这里不作统一规定。

关于填缝材料，一般水泥土、混凝土和浆砌石应采用水泥砂浆砌筑，或采用水泥混合砂浆砌筑，水泥砂浆勾缝。为提高砌体的整体性，砌筑砂浆的强度等级应适当提高。不同地区不同材料防渗渠道砌筑砂浆的标号参见表4-7。

沥青混凝土预制板应采用沥青砂浆（配合比为沥青∶砂料∶矿粉=1∶1.2∶（2～3.5））、沥青玛脂（配合比为沥青：矿粉=1∶（1～1.4））、焦油塑料胶泥（配合比为煤焦油：废聚氯乙烯薄膜：癸二酸二辛脂（或T50）∶粉煤灰=100∶（15～20）∶2（T50为4）∶30）或细粒沥青混凝土（配合比为：5～10mm碎石35%，砂料40%，石屑10%，矿粉15%，沥青含量为矿料总重的10%）砌筑。砌筑缝的宽度，沥青混凝土为5cm（矩形缝）或上口7cm、下口2cm（梯形缝），其他刚性材料为1.5～2.5cm（矩形缝）或上口2～5cm、下口1.5～2cm（梯形缝）。

表4-7　砌筑砂浆的抗压强度　单位：MPa

注　膜料防渗保护层可不勾缝。

（七）堤顶宽度

防渗渠道的堤顶宽度可按表4-8选用，渠堤兼作公路时，应按道路要求确定。U形和矩形渠道，公路边缘宜距渠口边缘0.5～1.0m。堤顶应做成向外倾斜1/100～2/100的斜坡。堤岸为高边坡时，应在其坡脚设置纵向排水沟，保证堤顶或高边坡坡面的雨水顺利排出堤外，不冲坏防渗渠道。如渠道通过城镇、交通要道或人口密集地区，应在堤顶设置安全栅栏，以策安全。

表4-8　防渗渠道的堤顶宽度

（八）封顶板

为了防止堤顶、高边坡以及渠坡上的雨水流入防渗层的底部而破坏防渗层，各种防渗材料的防渗渠道，在边坡防渗层的顶部，应设置封顶板。封顶板的宽度宜为15～30cm。当防渗层下有砂砾石换填层时，封顶板的宽度应大于二者之和再加10cm；当防渗层高度小于渠深时，应将封顶板嵌入渠堤。