一种精准加热防冻防渗渠道的制作方法

本实用新型属于渠道防护技术领域，具体涉及一种精准加热防冻防渗渠道。

背景技术：

防冻、防渗是在季节性冻土地区农田灌溉引水渠道在满足灌溉用水量的前提下，从运行的角度要重点解决的两个技术问题。渠道冻胀破坏会影响过水能力甚至彻底破坏渠道，渠道渗漏使输送水量损失，降低渠系水利用系数。冻胀和渗漏是相互影响的。冻胀会引起渠道衬砌结构层中防渗措施的损坏，使渠道渗透量增大；渗漏会使渠床地基土的含水量增大，加巨冻胀破坏。

传统的渠道防冻胀的技术措施可归纳为工程措施和管理措施两类。其中工程措施包括：①正确规划布置渠道，尽可能使渠底高出地下水位的距离不小于冻层深度加地下水水位对冻层不发生显著影响的临界深度；②置换渠床土壤，如用砂砾料置换冻胀性基土；③铺设排水系统，如地下水埋深大于工程设计冻土深度时，在渠底每间隔10～20米，设置一个盲井，以利于基土层排水；④设置保温层，如对大型渠道在防渗层下铺设硬质泡沫塑料保温板；⑤合理选择衬砌形式，如断面采用弧底梯形、小型渠道采用U形等，衬砌形式采用混凝土预制板或现浇混凝土板等。传统的防止渠道渗漏的技术措施包括改善土壤透水性措施、防渗护面措施和化学材料防渗措施等，其中渠道防护面材料有刚性材料(如混凝土、沥青混凝土等)、膜料(如塑料薄膜)、复合材料(如复合土工膜),其中复合土工膜在近年来用的较多。

传统的技术中往往是将相互有关联的防冻和防渗问题分别采取措施来防治。这些防冻、防渗措施，在一定程度上缓解了冻胀破坏的程度，也比较有效的减小了渠道的渗漏损失，但无法根本的解决冻胀破坏和渠道渗漏，使得冻胀破坏和渠道渗漏仍然是现在北方寒冷地区农业灌区渠道的主要病害，是降低灌溉效率，减少渠道使用寿命的主要因素。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种可实时加热、精准调控、减小能耗、降低工程运行维护费用、提高灌区水利用系数，且对生态环境不会造成破坏的精准加热防冻防渗渠道。

本实用新型所采用的技术方案为：一种精准加热防冻防渗渠道，包括渠床和渠堤，所述渠床的衬砌结构自表面向下依次包括以下层结构：混凝土预制块层、水泥砂浆层、保温板层、水泥细沙垫层和渠床土基层，所述渠堤上设置有自动加热控制装置，所述保温板层分为加热区和普通保温区，所述普通保温区位于所述加热区的两侧，所述自动加热控制装置与所述加热区电连接。

进一步的，所述自动加热控制装置包括温湿度测控传感器和温控箱，所述温湿度测控传感器埋设在所述渠床土基层内，所述温湿度测控传感器与所述温控箱信号连接，所述温控箱与所述加热区电连接。

进一步的，所述加热区包括阴坡加热区、阳坡加热区和渠底加热区，所述渠底加热区设置在所述所述渠床底部，所述阴坡加热区和所述阳坡加热区分别设置在所述渠底加热区的左侧和右侧。

进一步的，所述加热区沿所述渠床长度方向每隔100米设置一个加热控制单元，每个所述加热控制单元内设置一台所述温控箱，每个所述加热控制单元内每隔10米设置一个加热子单元，每个加热子单元均与所述温控箱电连接。

进一步的每个所述加热子单元中所述阴坡加热区、所述阳坡加热区和所述渠底加热区对应的所述渠床土基层内均设置有所述温湿度测控传感器。

进一步的，所述渠堤每隔100米设置一个用于容纳所述温控箱的温控配电井，所述温控配电井位于地面以下为竖直布置结构。

进一步的，所述加热区内的保温板采用自加热保温板，所述普通加热区内的保温板采用普通保温板。

进一步的，所述普通保温板由挤塑板或聚苯板制成，所述自加热保温板由挤塑板或聚苯板为母材表面复合加热元件制成。

进一步的，所述水泥细沙垫层的水泥与细沙混合比为1:9，

进一步的，每个所述温控箱均与中控室通过光缆连接。

进一步的，所述混凝土预制块层和所述保温板层厚度均为60～80米米。

进一步的，所述水泥砂浆层和所述水泥细沙垫层的厚度均为30米米。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型采用导热系数小的保温板，有效减慢渠床地基土与大气的热 交换。

2、本实用新型通过自动加热控制装置及时给渠底地基土补充热量，使其温度保持在冻结温度以上，彻底防止冻胀变形，配合中控室和温控箱的自动控制可以实现实时加热、精准调控、预防冻胀破坏的同时还能减少能耗。

3、本实用新型的精准加热防冻防渗渠道是北方严寒地区从根本上防止冻胀破坏的技术革新，可以大大延长渠道的使用寿命，降低工程运行维护费用，在提高灌区水利用系统的同时降低工程投资，提高投资效率。

4、本实用新型设置有水泥细沙垫层，采用水泥和细沙混合，可防止只有细沙时细沙遇水容易发生滑坡的问题。

5、本实用新型不需要在渠底冻土范围内进行置换土料，可减少由于置换土料对生态环境造成的难以修复的破坏。

附图说明

图1是本实用新型一种精准加热防冻防渗渠道的横断面结构示意图；

图2是本实用新型一种精准加热防冻防渗渠道的结构示意图。

图中：1、水泥细沙垫层；2、保温板层；3、水泥砂浆层；4、混凝土预制块层；5、加热元件；6、温湿度测控传感器；7、温控配电井；8、温控箱；9、中控室；100、渠底加热区；200、阳坡加热区；300、阴坡加热区；400、普通保温区。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种精准加热防冻防渗渠道，包括渠床和渠堤，渠床的衬砌结构自表面向下依次包括C20混凝土预制块层4、米7.5水泥砂浆层3、保温板层2、1：9水泥细沙垫层1和渠床土基层，渠床土基层的上面铺设1：9水泥细沙垫层1，1：9水泥细沙垫层1采用水泥与细沙混合比为1：9，防止细沙层遇水而容易发生滑动的情况，1:9水泥细沙垫层1和米7.5水泥砂浆层3之间铺设一层保温板层2，保温板层2分为加热区和普通加热区400，普通加热区400位于加热区的左右两侧，加热区包括阴坡加热区300、阳坡加热区200和渠底加热区100，渠底加热区100为渠道底部1/3范围，阳坡加热区200和阴坡加热区300分别设置在渠底加热区100的左侧和右侧，加热区使用的保温板为自加热保温板，普通保温区400使用的保温板为普通保温板，普通保温板采用挤塑板或聚苯板，自加热保温板以挤塑板或聚苯板为母材表面复合加热元件制成，米7.5水泥砂浆层3上面铺设C20混凝土预制块层4，保温板层2内保温材料之间采用两道专用胶带粘结密实，形成渠道整体防渗层；C20混凝土预制块层4厚度为60～80米米，米7.5水泥砂浆层3厚度为30米米，保温板层2厚度为60～80米米，1:9水泥细沙垫层1厚度为30米米。

渠堤上设置有自动加热控制装置，自动加热控制装置包括温湿度测控传感 器6和温控箱8，温湿度测控传感器6与温控箱8信号连接，温控箱8与加热区中的阴坡加热区300、阳坡加热区200、渠底加热区100和中控室9均电连接。加热区沿渠道长度方向每隔100米设置一个加热控制单元，每个加热单元控制单元内设置一台温控箱8，每个加热控制单元内每隔10米设置一个加热子单元，每个加热子单元均与温控箱8电连接，每个加热子单元中阴坡加热区300、阳坡加热区200和渠底加热区100对应的渠床土基层以下100毫米内均设置有一组温湿度测控传感器6，用于实时采集渠床土料的温度和含水量信息，作为温控箱8里的开关自动开始加热和停止加热判断参数。供电电缆沿渠道一侧渠堤埋设，渠堤一侧每隔100米设置一个温控配电井7，温控配电井7位于渠堤表面以下为竖直布置结构，温控箱8设置在温控配电井7内。每个自动加热控制装置将渠床地基土的温度、含水量以及加热状态等信息通过光缆输送到后台中控室9，可以实时观测。

实施例：

精准加热防冻防渗渠道是将农田灌溉渠道中相互关联的防冻和防渗问题结合起来，采用加热和保温板防止冻胀，利用自加热保温板的自身防渗层进行渠道防渗，并通过实时温湿度测控传感器6和自动加热控制装置实现精准加热，预防冻胀破坏。具体方法：保温板采用新型渠道防渗防冻保温材料，可以在普通建筑保温板生产厂家按照专门设计图纸和参数生产，渠道开挖完成后，首先进行渠床土基层的夯实处理，并埋设温湿度测控传感器6，然后进行1：9水泥细沙垫层1的铺设，其目的一是找平渠床，二是为了防止渠床土基层表面的坚硬碎石对保温板防渗复合土工布的损伤；从渠底依次进行铺设防冻防渗保温材 料，防冻防渗保温材料之间采用两道专用胶带粘结密实，形成渠道整体防渗层，按照设计的各加热区、加热子单元和加热控制系统进行接线，与设在渠堤上的温控箱8连通，测试合格后进入铺设混凝土预制块层4施工，采用米7.5水泥砂浆层3铺砌混凝土预制块。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。