现浇固化土衬砌渠道试验及应用效

利用L9(33)正交试验方法，以固化剂掺合率、水泥掺合率和土壤含水率为试验因素，无侧限抗压强度为响应指标，研究了以重壤土为土料的现浇固化土优化配合比。当固化剂掺合量为10%、水泥掺合量为8%、土壤含水率为25%时，可获得满意的无侧限抗压强度4.17MPa，另外还系统总结了现浇固化土衬砌渠道的施工工艺。在宝应县临城灌区进行的试点应用表明，现浇固化土应用于灌溉渠道衬砌是可行的，现浇固化土衬砌与混凝土衬砌相比的节省材料费用31.7%。     

SY土壤固化剂对砂质粉土工程性能的影响研究

采用SY土壤固化剂,以砂质粉土为固结对象,分别在水泥含量10%、15%和20%,固化剂掺量为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%时,制成最大干密度的试样,进行了3、7、14和28 d无侧限抗压强度试验,28 d劈裂抗拉强度试验,水泥含量20%时,1.0%、1.5%和2.0%固化剂掺量时的抗渗试验,以及水泥含量20%、1.5%固化剂掺量时的冻融循环试验。结果表明,SY固化剂能显著提高砂质粉土的力学性能、抗渗、抗冻性能;在同一个固化剂掺量下,其力学性能、抗渗、抗冻性能随着水泥含量的增加而提高;固化剂掺量、水泥含量与土壤含量三者之间存在协调性。SEM测试和机理分析表明,SY土壤固化剂生成的大量二氧化硅凝胶和微膨胀的钙矾石晶体,使内部结构更加致密,从而提高了砂质粉土的宏观力学性能和抗渗、抗冻性能,可用于渠道防渗工程中。     

渠道衬砌纤维固化土工程特性的试验研究

研究了不同固化剂用量和不同聚丙烯纤维掺量对固化土抗压强度和抗渗性的影响。结果表明,掺加聚丙烯纤维能够显著提高固化土的抗压强度和抗渗性,当固化剂掺量为1∶8,纤维掺量为0.9 kg/m3时,固化土的28 d抗压强度达到最高,较同条件下不掺纤维的固化土强度提高29%,渗透系数降低27%以上,满足并超过渠道衬砌对水泥土的技术要求。     

纤维加筋固化土抗压强度和劈裂抗拉强度试验

基于固化土易产生裂缝导致使用寿命下降的工程特性,采用正交试验设计方法,研究了聚酯纤维和土壤固化剂对土体的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。研究认为:MBER土壤固化剂剂量为12%,纤维掺量为0.9 kg/m3时,杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大值,分别为3.63 MPa、0.52 MPa。结果表明:MBER土壤固化剂可以有效提高杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度,聚酯纤维对固化土的抗压强度基本没有贡献,可部分提高土体的劈裂抗拉强度。     

土壤固化剂新材料在衬砌渠道中的应用研究

在内蒙古河套灌区首次采用固化土衬砌渠道作为渠道防渗抗冻的新技术。简要说明土壤固化剂原理,通过室内试验得出固化土性能,通过施工实践总结出固化土施工工艺。应用已有和自行开发的土壤固化剂制作固化板,进行防渗、抗冻观测试验,对冻深、冻胀量、防渗效果和工程造价作出定量结论,已在大型灌区田间渠道衬砌中推广应用。     

深层搅拌法水泥土室内配合比试验

软土地基常常采用水泥土搅拌法进行加固，介绍了某工程水泥加固土室内配合比的试验成果，通过不同水灰比、不同水泥掺量、掺外加剂以及喷粉的对比试验，分析了影响水泥土强度的主要因素:水泥掺量起到主要作用,水泥土无侧限抗压强度随水泥土单位体积水泥用量增加而增大,两者呈线性关系,根据试验结果,建立了水泥土单位体积水泥用量与无侧限度抗压强度线性回归方程;在同样的水泥掺量和水灰比下,水泥土的无侧限抗压强度随龄期增长而增大;掺外加剂对水泥土强度影响不大,可以不掺外加剂,喷浆和喷粉的试验结果满足设计要求.     

高含水率疏浚底泥固化及强度预测模型

为了改善西安灞河疏浚底泥的力学性质,实现疏浚底泥的资源化利用,在传统硅酸盐水泥固化基础上,添加了生石灰、聚丙烯、矿渣及高分子吸水树脂,并通过无侧限抗压强度试验分析了不同掺量组合的固化材料对高含水率疏浚底泥不同龄期的强度影响及固化材料掺量与疏浚底泥强度的相关性。结果表明,矿渣与水泥掺量对疏浚底泥强度影响显著,生石灰掺量对疏浚底泥强度影响较为显著;聚丙烯和高分子吸水树脂掺量对疏浚底泥强度影响不显著;复合固化剂的最优配比为：水泥（A）∶生石灰（B）∶聚丙烯（C）∶矿渣（D）∶高分子吸水树脂（E）=2 000∶400∶10∶1 100∶8。在此基础上,建立了采用不同固化剂掺量下疏浚底泥强度的回归预测模型,为河道灞河河道疏浚底泥再生利用提供依据。     

洞庭湖北部垸内沟渠淤泥固化土物理力学性质试验研究

淤泥固化处理技术是解决洞庭湖北部垸内沟渠清淤问题,并实现淤泥资源化利用的一个重要方法。基于洞庭湖北部安乡县垸内沟渠清淤后,采用淤泥固化土填筑路基试验资料的分析,探讨了水泥加偏铝酸钠固化淤泥形成的淤泥固化土的物理力学性能以及微观结构。结果表明:水泥掺量对淤泥固化土的抗压强度影响最大,其主次关系为水泥掺量泥浆掺量固化剂掺量,最优配比为泥浆掺量为9.6 kg,水泥掺量为1.07 kg,固化剂掺量为0.43 g;通过电镜扫描可知,偏铝酸钠能极大地促进水泥水化反应进行,其产物能显著提高淤泥固化淤泥中颗粒间的结合力。根据这一研究成果,提出了洞庭湖北部垸内沟渠淤泥固化土填筑路基施工工序,为促进淤泥的资源化利用提供了依据。     

EN—1对黄土性固化土水分垂直入渗特征的影响

采用一维垂直入渗试验方法,对不同容重、不同固化剂掺量处理的固化土水分入渗过程进行了研究.结果表明:黄绵土容重在1.2～1.4g/cm3范围内,土壤容重对黄土性固化土的入渗能力有较大影响,土壤容重越大,对应于同一时刻入渗率越低,累积入渗量越小,湿润锋推进距离越短.3种土壤容重条件下,不同EN-1固化剂掺量对累积入渗量和湿润锋运移距离的影响均显著(P＜0.05),且随着固化剂掺量增大,累积入渗量和湿润锋运移距离均有先增大后减小的趋势;固化剂掺量在0.05％ ～0.1％范围内累积入渗量最大;累积入渗量与湿润锋运移距离呈良好的线性关系.固化剂掺量对土层含水率的影响在低容重(1.2 g/cm3)条件下明显,随着容重增加,影响逐渐减小.利用Philip模型、Kostiakov经验公式和指数公式对固化土入渗率与入渗历时的关系进行拟合时发现,Kostiakov公式拟合值更接近于实测值,且容重越大,拟合精度越高.     

水泥粉煤灰炉渣煤矸石混合料的力学性能试验研究

【目的】研究水泥粉煤灰稳定炉渣-煤矸石混合料的力学性能,解决宁夏地区粉煤灰、炉渣和煤矸石等工业废渣大量堆积的问题。【方法】开展不同水泥掺量（3%、4%、5%、6%）及炉渣替代率（0%、25%、50%、75%、100%）混合料的无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、三轴试验和超声波试验,在此基础上,进行了5%水泥掺量50%炉渣替代率混合料的微观机理分析。【结果】炉渣替代率的增加会降低混合料的强度,而水泥掺量的增加会增大混合料的强度;建立了试件的无侧限抗压强度和劈裂强度的关系模型;在三轴试验中,试件的破坏形态受围压影响较大且表现为典型的剪切破坏;根据试验结果,拟合得到了炉渣替代率、水泥掺量与峰值应力和围压之间的关系公式;根据扫描电镜检测结果,发现试件的主要水化产物为C-S-H、AFt等;根据超声波试验结果,试件的无侧限抗压强度与振幅之间呈正相关性。【结论】因此,将粉煤灰、炉渣和煤矸石混合料用作大坝和路面基层铺筑可行,为粉煤灰、炉渣和煤矸石混合料的工程应用提供参考。     

寒区渠道防渗工程优化模式研究

通过对国内外灌区渠道防渗工程模式和新材料、新设备应用情况的调查了解,以及黑龙江省19个大型灌区渠道防渗工程现状分析,规划了适合寒区特点的防渗方案,并使重点方案在试验区进行2年对比试验,同时对各试验方案的优越性进行了模糊判定,提出了适合寒区气候特点并适应地区经济发展水平的各级渠道防渗工程的优化模式干、支渠素土膜料的模式为最佳,其次为边坡混凝土膜料、底素土膜料分区护砌模式;斗、农渠混凝土U形槽模式为最佳。     

基于SALTMOD模型的灌溉水矿化度对土壤盐分的影响

以河套灌区沙壕渠灌域为例,运用SALTMOD模型探讨了区域尺度灌溉水矿化度对根层土壤盐分的影响。结果表明,根层土壤盐分随灌溉水矿化度的增大而增加,加大排水沟深度和提高渠道衬砌水平可缓解高矿化度灌溉水对土壤积盐的影响;采用地下微咸水和黄河水混合灌溉可有效控制盐渍化的发展,混合比在1∶1范围内时,根层土壤处于脱盐状态,最高脱盐率为23%,脱盐率高于引用黄河水灌溉的脱盐率(4%)。因此,适度利用地下微咸水灌溉,可有效的控制地下水位,节约淡水资源。     

复式断面渠道渠系水利用系数测算方法研究

【目的】研究采用复式断面渠道的灌区渠系水利用系数更精确地测算方法。【方法】采用动水测定法测定了渠道各断面水力要素,之后通过修订后的戴维斯-威尔逊公式和考斯加科夫渠道渗漏经验公式求得研究区域复式断面渠道渠系水利用系数,对比分析了各渠道水损失以及渠系水损失量。【结果】动水测定法更适合不断流复式断面渠道水力要素的测算;采用标准梯形断面渠道衬砌的方式渠道损失最小;考斯加科夫渠道渗漏经验公式求得灌区渠系水利用系数为0.75,而戴维斯-威尔逊公式求得灌区渠系水利用系数为0.82,更加接近实际值0.86,精确度提高了9.5%。【结论】由于占地、开挖等影响因素,灌区渠系衬砌后多形成复式断面渠道,灌区渠道衬砌优先采用标准梯形断面衬砌方式。对于这类渠系工程,动水测定方法明显优于典型渠道测量方法,戴维斯-威尔逊公式也更适用于复式断面渠道的渠系水利用系数的测定。     

管道输水灌溉在浅山丘陵区的应用研究

本文研究了在新开垦的浅山丘陵区利用低压管道输水进行春小麦涉畦灌溉的节水增产效益，通过对土渠，砼衬砌渠，ＰＶＣ管道３种型式输水效率的试验对比，总结了低压管道输水小畦灌溉的优越性，为青海省浅山丘陵区的节水灌溉提供了重要的依据。     

全国纯井灌区类型构成对灌溉水有效利用系数的影响分析

对2007—2012年全国纯井灌区不同类型有效灌溉面积占纯井灌区有效灌溉面积的比例与纯井灌区灌溉水有效利用系数进行多元回归分析,建立了灌溉水有效利用系数模型。结果表明,5种灌溉类型灌溉面积占比对纯井灌区灌溉水有效利用系数的影响程度为:微灌>喷灌>管道输水地面灌>防渗渠道地面灌>土质渠道地面灌;各省、全国纯井灌区灌溉水有效利用系数模拟值与实测值误差分别在±10%、2%以内。     

Conjunctive use of saline and non-saline irrigation waters in semi-arid regions

In arid and semi-arid regions, effluent from sub-surface drainage systems is often saline and during the dry season its disposal poses an environmental problem. A field experiment was conducted from 1989 to 1992 using saline drainage water (EC=10.5–15.0 dS/m) together with fresh canal water (EC=0.4 dS/m) for irrigation during the dry winter season. The aim was to find if crop production would still be feasible and soil salinity would not be increased unacceptably by this practice. The experimental crops were a winter crop, wheat, and pearl-millet and sorghum, the rainy season crops, grown on a sandy loam soil. All crops were given a pre-plant irrigation with fresh canal water. Subsequently, the wheat crop was irrigated four times with different sequences of saline drainage water and canal water. The rainy season crops received no further irrigation as they were rainfed. Taking the wheat yield obtained with fresh canal water as the potential value (100%), the mean relative yield of wheat irrigated with only saline drainage water was 74%. Substitution of canal water at first post-plant irrigation and applying thereafter only saline drainage water, increased the yield to 84%. Cyclic irrigations with canal and drainage water in different treatments resulted in yields of 88% to 94% of the potential. Pearl-millet and sorghum yields decreased significantly where 3 or 4 post-plant irrigations were applied with saline drainage water to previous wheat crop, but cyclic irrigations did not cause yield reduction. The high salinity and sodicity of the drainage water increased the soil salinity and sodicity in the soil profile during the winter season, but these hazards were eliminated by the sub-surface drainage system during the ensuing monsoon periods. The results obtained provide a promising option for the use of poor quality drainage water in conjunction with fresh canal water without undue yield reduction and soil degradation. This will save the scarce canal water, reduce the drainage water disposal needs and associated environmental problems.     

渠道边坡稳定的盐敏感性特征研究

工程中灌排渠道在运行多年后,随着土中含盐量的增加,会造成渠道边坡不同程度的滑塌、变形及结构的破坏。通过对盐化土的剪切试验和界限含水率试验,得到不同含盐量下土的抗剪强度指标和稠度界限,运用单因素试验分析含盐量对土的抗剪强度和稠度界限的影响规律。随着含盐量的增加,土体的团聚体稳定性降低,增加了粘粒的分散性,土的抗剪强度有所下降;同时土的稠度界限也会降低,增大了土的流动性,明确地说明含盐量增加也是影响灌排渠道边坡稳定性重要因素。     

广利灌区总干渠水质及氮磷污染初步评价

【目的】针对灌区绿色发展面临严峻挑战和水环境不断恶化等问题,探究广利灌区总干渠水质及氮磷污染现状及其对灌区水环境的影响,进一步提出灌区水环境问题解决建议。【方法】于2019年6—12月,在灌区内总干渠中选取具有代表性的6个断面,进行了6次水质监测,测定水体中的总氮(TN)、总磷(TP)、COD_Cr和BOD₅等反映水质和氮磷污染的基本指标。采用适用于我国河流水质综合评价的综合水质标识指数法和富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式对河流水质及富营养化情况进行评价。【结果】①广利灌区86%的水体水质能满足Ⅴ类农业水域功能区的用水要求,且综合水质标识指数随时间和空间变化显著,7月66.7%水体处于劣Ⅴ类水标准,在三号闸和补源进水口取样点出现了黑臭水体。②广利灌区水体富营养化严重,灌区内水体100%处于富营养状态,富营养化评价综合指数(EI)峰值出现在7月补源进水口处(80.5),且41.6%的水体处于重富营养化状态。③TN平均质量浓度为5.30 mg/L,为地表水Ⅴ类水标准的2.65倍,TP平均质量浓度为0.156 mg/L,氮、磷比为33.97∶1,适宜藻类生长。【结论】广利灌区总体水质可满足农业功能区用水要求,但富营养化水平较高,尤其是氮污染严重,灌区内的原生态土渠和水生植物使河流具有良好的自净能力,能发挥其生态功能作用。因此,建议加强灌区内入河水体的污染控制尤其是氮磷污染的监测;同时渠道衬砌要考虑生态环境、配比生态衬砌和原生态土渠、河道搭配水生植物,进而对河水中的氮磷等污染物进行吸附,以改善灌区水环境。     

土保护层塑料薄膜防渗渠道的铺膜临界角

土保护层塑料薄膜防渗渠道的土-膜结合面通常是渠道滑坡的最危险界面,而膜料的铺放角度是影响渠坡稳定的重要因素.为此,分析了塑料薄膜铺放角度对渠道边坡稳定的影响规律,提出了土保护层渠道塑膜铺衬防渗铺膜临界角的概念,建立了铺膜临界角的数学模型.其结果对于防止渠道滑坡及渠道设计施工具有工程实际意义.     

韩墩引黄灌区衬砌渠道损坏原因分析及对策

在渠道衬砌损坏情况调查分析的基础上,总结了衬砌渠道损坏的主要形式,并对每种损坏形式进行了原因分析,指出边坡陡、基土冻胀变形、基土渗透变形及渗透压力的作用是造成衬砌损坏的主要原因。针对损坏原因,从设计、施工和管理上找出了对策。此外,据韩墩总干衬砌渠道的损坏情况,肯定了在季节性冻土地区通过渠道衬砌实现基土保温的必要性。