专利名称：水库床面防渗节水剂的制作方法
技术领域：
本发明属于节水化控制剂领域，特别涉及一种用于水库、养鱼池、蓄水池等床面的防渗节水剂。
背景技术：
我国治水历史悠久，兴修水利正是历代安帮治国的大事。我国政府十分重视水利建设。所以，各项水利建设有了突飞猛进的发展，取得了伟大的成就，在社会发展，国民经济和人民生活中发挥了巨大的作用。以吉林省为例，至1989年末，全省有大型水库13座，中型水库82座，小型水库1222座，塘坝5533座。在全国其他省份的情况也大同小异，到1990年全国大中小型水库8.5万多座。但是，社会在发展，各行业的需水量一直在增长。按2004年国家统计，全国正常年份缺水量约400亿m3，水危机严重制约我国经济社会发展。政府明确指出“节约用水，高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径”。应该把节水和高效用水作为水利事业的重要内容。所以，无论国内外都在研究实施防渗工作，进行水池、水库床面的防渗。因为床面都是土质或石质需要防渗。若新建的水库，床面可用化控制剂进行防渗透，化控制剂如聚乙烯，聚丙烯，塑料薄膜，丁烯橡胶，塑料纤维、玻璃纤维，增强沥青或水泥等材料。比较浅的池、库(深度小于3m)或建筑在土质的库、池，可用成本低的聚乙烯或聚丙烯薄膜作为防渗材料，也可用水泥制品或敷设沥青防渗层进行防渗。在塑料薄膜或沥青防渗层上仍要铺填30～60厘米的土层并夯实，以防止薄膜或沥青防渗层被氧化或冻裂。而且要防止蓄水池和库渠床面的干涸，以免防渗层的干裂。比较深的池、库或建筑在石质山区的库、池需要采用较厚的韧性较强的乙烯基或加强的聚丙烯薄膜。水泥质的材料，如掺用水泥加固的土壤，钢丝网水泥和用水泥填充的纤维制品，用作防渗材料，这些在国内外应用也很普遍。
对已修好的池、水库有渗漏也要采取防渗措施。有报导，在美国亚里桑娜州的一个1000m3的蓄水池原来每天渗漏5-12cm水层，经过清除石块和杂草后，用人工铺撒了1000kg碳酸钠，然后，用小拖拉机带圆盘耙将碳酸钠与8cm的土层混合。使渗漏量下降到每天0.4cm水层。在最初处理的3个月，又补施一次钠盐200kg，于是这样低的渗漏率一直保持了5年。现在，欧美许多国家，异丁橡胶越来越多地被用来铺衬水库、沟渠和蓄水池，它坚固耐久，抗风化和虫害，但用于防渗成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，利用粘土，配合土质活化剂和土壤层形成助剂制成化控制剂，在水库的水面上使用空气压缩机，把水库床面的淤泥和防渗剂混合均匀，共同漂浮在水面上，过一段时间后在水库床面的淤泥层底下形成均匀而致密的粘土防渗层，大量减少床面的渗漏，达到节水目的。
下面较详细说明。
首先是指导思想，也是本专利的出发点。根据水力学的达西定律可知，渗透系数k=cϵ·r2η,]]>其中ε为材质土壤总孔隙率，r为孔隙的水力半径，η为流体水的粘度，c为常数。如果已建好的水库，库里都有水要改变水库床面上的土质孔隙率是不现实的。所以，在一般情况下利用孔隙较小，又孔隙致密的材质铺设床面，达到防渗节水目的，但这些材质除了水泥材之外一般是疏水性有机高分子材质。本专利则采用了土质中最符合防渗要求的粘土作为主成分材质。
其次是原理，已决定主成分粘土之后，应配上功能性助剂。本专利采用了土质活化剂和土壤层形成助剂，在水面上的施工中利用悬乳的方法使床面的淤泥和防渗节水剂得到漂浮活化混合，过一段时间之后助剂的功能和重力作用的配合之下，使得淤泥层底下重新形成均匀致密的粘土防渗层。
然后要说明配方。本专利水库床面防渗节水剂，粘土为主要成分，其重量比为91％-96％。众所周知，粘土组成是很复杂的，十几种氧化物的混合物，其中SiO2、Al2O3、Fe2O3三者合占整个粘土成分的75％以上。而且，地点不同其氧化物组成也不同。配合功能性助剂——土质活化剂，其重量比为1％-3％，和土壤层形成助剂，其重量比为3％-6％；所说的土质活化剂是腐殖酸钠、Mg(OH)2·MgCO3、Ca(OH)2·Ca3(PO4)2中的一种或两种(即，单独使用或两种复合使用)；所说的土壤层形成助剂是聚丙烯酸酸钙(PAA-Ca)、水解聚丙烯酰胺(HPAM)、淀粉接枝丙烯酸钠共聚物(S-PAA-Na)中的一种或两种(即，单独使用或两种复合使用)。
本专利水库床面防渗节水剂根据环境保护的要求，符合国家绿色食品肥料使用规则，其有毒元素限量指标，砷(As)≤0.002％，镉(Cd)≤0.002％，铅(Pb)≤0.01％。
具体生产和施工作法。本发明水库床面防渗节水剂的生产工艺分两步。第一步，将把主要成分和各助剂都要经过预处理，在120℃干燥，水分控制≤5％，然后进行粉碎，尺寸控制在μm级，第二步，预处理的各种料，按配方计量，之后利用螺杆输送机和空气压缩机送入携带多级旋风分离器的耐压混合罐里进行充分混合，最后再经气压送入储罐，通过化验检测，然后包装。
施工可以用船进行，需要一台空气压缩机(或水泵)和一台柴油发电机(如水库周围有电就不用)。船上装好袋装防渗节水剂，沿着水面均匀干撒，尤其注意库周边缘区。打开空气压缩机，出气口用长几米的塑料管接口之后插入到接近库床面处，利用压缩空气的气流力量把床面淤泥漂上来，而且利用助剂的功能和气流协同把淤泥和防渗节水剂混合充分，进行活化，靠助剂的性能和重力协同作用，在淤泥层底下重新形成均匀致密的粘土防渗层。本专利水库床面防渗节水剂的使用剂量以水库床面面积按0.1kg-1.8kg/m2计算，根据渗漏情况确定。一般情况使用剂量为0.5kg-1.0kg/m2。
本发明技术施工既简便又科学、投入少、见效快、效果好、易推广。本发明制剂是中性制剂，无毒、无味、无污染，是亲环境制剂，又可大量防渗节水，使用者既得环境效益，同时又得可观的经济效益。
图1是自制的达西实验仪结构示意图。
具体实施例方式
本发明的效果由比较施加本发明的产品前后土质的渗透系数来说明，见实施例1～3。本发明的效果还由使用试验的结果来说明，见实施例4～6。
实施例1本实施例目的是测定土壤渗透系数k，使用仪器为自制的达西实验仪。图1是达西实验仪结构示意图，1为圆筒，2为测压管，3为渗流出口，4为溢流口，5为被测试的土样，6为注水龙头。
本实施例的达西实验仪圆桶1直径D＝30.0cm，圆桶底面积A＝706.5cm2，测压高度L＝70.0cm，装土样的高度稍大于测压高度L，hw为上、下测压管2的水位差，土样水面和渗流出口面水头损失hw为随土样土质不同而变化，Q为单位时间的渗水量。按达西公式Q=kAhwL,]]>计算出土壤渗透系数k。
测定实验之前要做准备工作。从目的地取回的土样先装到圆桶1内，并按要求高度装好。为使装置里的土样接近当地土壤的孔隙结构，用水泡四天，而且在测定前把土样中的水渗流干净，达到田间持水率。
本实施例实验测定的土样为实施例4的水库床面土，经四天水泡，准备工作就序之后，测得Q＝1498.8cm3(5小时)，hw＝55.0cm，L＝70.0cm，A＝706.5cm2，按达西公式Q=kAhwL,]]>计算得k前＝1.5×10-4cm/s。测定原土样的k前之后，测试施加水库床面防渗节水剂后的k后。取配方为粘土91％，土质活化剂腐殖酸钠3％，土壤层形成助剂PAA-Ca 6％的水库床面防渗节水剂300g，均匀撒入土样表面，边搅拌(铁棒)10cm深度，边加水，静止4小时后测定数据，得Q＝45.8cm3(5小时)，hw＝65.0cm，L＝70.0cm，A＝706.5cm2，按如上公式计算，得k后＝4.1×10-6cm/s。k后远远低于k前。
实施例2装置和操作方法同实施例1，土样为实施例5的养鱼池床面土。实验得土样渗流系数k前＝5.2×10-4cm/s，然后，取配方为粘土96％，土质活化剂Mg(OH)2·MgCO31％，土壤层形成助剂HPAM3％的水库床面防渗节水剂706g，按实施例1的方法测定和计算，结果得到k后＝4.1×10-6cm/s。k后远远低于k前。
实施例3装置和操作方法同实施例1，土样为实施例6的饮用水池床面土。实验得土样渗流系数k前＝3.5×10-4cm/s。然后，取配方为粘土93％，土质活化剂Ca(OH)2·Ca3(PO4)22％，土壤层形成助剂S-PAA-Na 5％的水库床面防渗节水剂500g，按实施例1的方法测定和计算，结果得到k后＝5.8×10-6cm/s。k后远远低于k前。
实施例4在长春市新立城大水库的东边有一座三面山坡围绕的面积有7000m2的人工小水库，其床面都是山岩石风化的砂砾土，因渗漏严重，从农安县运来5-6车粘土，铺设在床面，结果还是渗漏严重，等到水面高0.5米时利用本专利水库床面防渗节水剂进行了防渗施工。因水浅就以人工干撒制剂，配方为粘土94％，土质活化剂腐殖酸钠1％，加上Mg(OH)2·MgCO31％，土壤层形成助剂PAA-Ca 2％和HPAM 2％混合物的水库床面防渗节水剂1吨，然后，利用手肤拖拉机对整个床面进行较均匀犁耙，花一个上午时间，施工完毕。过了四天后整个库水面达到1.5米，利用连续三天时间进行测定水位下降情况，测定结果是平均每天渗流量为0.4cm，由此说明，本专利防渗节水剂和施工效果确实很好。
实施例5在长春市经济技术开发区有一家面积500m2的金鱼养鱼池，水源为自来水，水深1.5米，土质为粘壤土。池里养育每条1-1.5公斤以上的金鱼，鱼的密度非常大，池面渗漏严重自来水浪费太大。所以，以本专利水库床面防渗节水剂实施防渗工程。利用配方为粘土95％，土质活化剂腐殖酸钠0.5％和Ca(OH)2·Ca(PO4)20.5％，土壤层形成助剂PAA-Ca 2％和S-PAA-Na 2％的水库床面防渗节水剂0.5吨，使用一条木筏，装上本制剂人工用手撒入水面，再用空气压缩机通过塑料管吹入空气，经2小时整个工程施工完毕，经过三天稳定期后，第四天开始连续检测水位变化结果表明，每天平均渗流量为0.35cm，而且整个施工开始到测定结束一条鱼也没有伤亡。说明了本专利水库床面防渗节水剂是绿色的，而且是高效防渗制剂。
实施例6在白山市内有一座饮用水的引水工程的终段处600m2水池子，水池床面为砂壤质土壤，渗漏严重。所以，利用配方为粘土92％，土质活化剂Mg(OH)2·MgCO32％和Ca(OH)2·Ca3(PO4)21％，土壤层形成助剂HPMA 2％和S-PAA-Na 3％的水库床面防渗节水剂1吨，用小船按实施例5的方法进行了防渗施工。过了五天后水位达2.0米，经五天的连续测试，平均每天渗流量为0.36cm，由此可见，防渗效果很好。
权利要求
1.一种水库床面防渗节水剂，其特征在于，组成有粘土，其重量比为91％-96％；土质活化剂，其重量比为1％-3％，和土壤层形成助剂，其重量比为3％-60％；所说的土质活化剂是腐殖酸钠、Mg(OH)2·MgCO3、Ca(OH)2·Ca3(PO4)2中的一种或两种；所说的土壤层形成助剂是聚丙烯酸酸钙、水解聚丙烯酰胺、淀粉接枝丙烯酸钠共聚物中的一种或两种。
2.按照权利要求1所述的水库床面防渗节水剂，其特征在于，有毒元素限量为砷≤0.002％，镉≤0.002％，铅≤0.01％。
全文摘要
本发明的水库床面防渗节水剂属用于水库、养鱼池、蓄水池等床面的节水化控制剂技术领域。成份及按重量百分比是粘土91％－96％，土质活化剂1％－3％，土壤层形成助剂3％－6％；所说的土质活化剂是腐殖酸钠、Mg(OH)
文档编号C09K107/00GK101029234SQ20071005535
公开日2007年9月5日 申请日期2007年2月15日 优先权日2007年2月15日
发明者崔湘浩, 赵渊 申请人:吉林省新世纪农业科技有限公司