【摘要】：寧夏位于黃河中上游,土地面積的3/4屬于干旱區(qū),是一個典型的缺水地區(qū)。寧夏引黃灌區(qū)農(nóng)田水利工程的一個突出問題是渠道滲漏嚴重。近年來,為解決糧食安全問題,國家推行高標準基本農(nóng)田建設(shè),要求灌區(qū)支斗級渠道的砌護率達到100%,農(nóng)渠的砌護率達到75%。隨之而來的就是這些小型渠道的防滲抗凍脹問題,并且會逐漸凸顯其嚴重性。 因此,論文針對季節(jié)性凍土地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉中輸配水渠道的凍脹破壞問題,介紹了近年來國內(nèi)外對于渠道防滲以及抗凍脹研究的一些最新研究進展；在借鑒已有各類渠道抗凍脹試驗研究成果的基礎(chǔ)上,提出了小型U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)凍脹變形的具體試驗觀測方案；以寧夏引黃灌區(qū)小型U形渠道混凝土襯砌結(jié)構(gòu)為例,選擇銀北地區(qū)前進農(nóng)場八一支渠段所屬灌區(qū)作為研究區(qū),重點針對該灌區(qū)中的整體式、兩拼式、三拼式等小型U形混凝土襯砌結(jié)構(gòu)渠道,實施了抗凍脹試驗觀測,從2013年11月到2014年3月,觀測期歷時一個凍融季；整理、分析和討論了觀測實驗數(shù)據(jù)與試驗結(jié)果,并就試驗觀測中存在的有關(guān)問題進行了相應(yīng)的分析探討。 論文試驗研究結(jié)果如下： (1)通過理論分析和試驗研究,揭示了寧夏引黃灌區(qū)典型試驗區(qū)(以支斗農(nóng)渠為例)小型U形渠道凍脹機理與破壞特征。 (2)通過凍脹觀測試驗,對三種不同襯砌結(jié)構(gòu)U形渠道襯砌板氣溫、地溫、凍深以及凍脹變形量的試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計比較,揭示了各影響因素與凍脹破壞的關(guān)系及分布規(guī)律,分析了渠道襯砌的主要破壞時段和破壞部位及其形成原因,主要表現(xiàn)為： 1)地溫,三種結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)出地溫隨土壤深度增加而升高的趨勢,且渠基陰坡面土壤溫度低,陽坡面溫度高,對于不同測點在同一時間,同一深度處,地溫值由渠道底部至兩端頂部均呈現(xiàn)出逐漸減小的趨勢,渠底地溫最高。對于陽坡來說,上孔的地溫普遍高于下孔,表明渠坡下部由于日照時間短,比中上部地溫較低。 2)凍深,兩拼式渠道是東西走向的渠道,可以看出北坡的凍深小于南坡,從渠道襯砌方向上看,北坡為陽坡,南坡為陰坡,渠底的凍深大于陽坡而小于陰坡。三拼式襯砌渠道是南北走向渠道,可以看出西坡的凍深大于東坡,東坡為陽坡,西坡為陰坡。從三種襯砌結(jié)構(gòu)經(jīng)過一個凍融觀測周期的表面破壞情況來看,渠道陰坡的破壞程度明顯大于陽坡。 3)凍脹量,從三種襯砌渠道的凍脹變形觀測分布線,我們得出,三種渠道的底部都是凍脹變形最大的部位,其次對于整體式和三拼式襯砌渠道,屬于南北走向渠道,從圖中我們可以看出陰坡的凍脹量大于陽坡,對于兩拼式襯砌渠道,由于屬于東西走向渠道,受日照程度差距大,陰陽兩坡的凍脹量差別較大,由此我們可說明渠道的走向?qū)τ谇赖膬雒浧茐囊彩且粋�決定性的影響因素。 4)對于整體式渠道混凝土襯砌最容易發(fā)生破壞的點為弧段與坡板及底板的連接處,且不同襯砌均有微小或較大的凍脹破壞；對于兩拼式,最容易破壞的點是坡腳處,經(jīng)過一個凍融期的觀測,有個別板出現(xiàn)微小裂縫；對于三拼式,我們發(fā)現(xiàn)在1/3坡長處有貫穿整個渠道的縱向裂縫,并且是大面積的出現(xiàn)。 (3)通過對各種襯砌形式進行防凍脹,抗裂縫分析與評價,較系統(tǒng)的對三種結(jié)構(gòu)的抗凍 脹效果做了比較,最后結(jié)合工程造價、施工等因素綜合考慮,提出了相應(yīng)改進措施及適應(yīng)寧夏引黃灌區(qū)環(huán)境特點的渠道抗凍脹襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。 期待論文試驗研究結(jié)果能為進一步完善渠道襯砌受到凍脹破壞機理的理論研究,對寧夏灌區(qū)進行的灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造,以及在研的國家自然基金課題的后續(xù)研究提供參考。
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【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV698.26;TV31

【參考文獻】

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本文編號：2473266