Penggunaan Geomembran HDPE dalam Kejuruteraan Pemuliharaan Air

Dengan perkembangan berterusan dalam pembinaan kejuruteraan pengairan, keperluan untuk bahan kejuruteraan yang tahan rembesan, tahan kakisan dan tahan lama sentiasa bertambah baik. Geomembran Polietilena Berketumpatan Tinggi (HDPE), sebagai bahan sintetik polimer berprestasi tinggi, telah digunakan secara meluas dalam pelbagai projek pengairan kerana sifat komprehensifnya yang cemerlang. Ia berkesan menyelesaikan masalah teknikal utama seperti kebocoran, hakisan tanah dan kerosakan struktur dalam projek pengairan, serta menyediakan jaminan bahan yang boleh dipercayai untuk operasi yang selamat dan perkhidmatan jangka panjang bagi projek tersebut.

Geomembran HDPE adalah sejenis bahan kalis air yang diperbuat daripada resin polietilena berketumpatan tinggi melalui proses cetakan tiupan atau pengalihan. Ia mempunyai beberapa kelebihan prestasi yang luar biasa yang sangat sesuai dengan keperluan kejuruteraan pengairan. Pertama sekali, ia mempunyai kebolehtelapan yang sangat rendah, dengan pekali kebolehtelapan vertikal serendah 10⁻¹³ cm/s, yang setara dengan kesan anti-resapan lapisan tanah liat setebal 600 meter, jauh lebih unggul daripada bahan anti-resapan tradisional seperti tanah liat dan konkrit. Ciri ini secara mendasar boleh menghalang resapan air, mengelakkan pembaziran sumber air dan kerosakan pada struktur kejuruteraan yang disebabkan oleh resapan. Kedua, ia mempunyai kestabilan kimia yang sangat baik dan ketahanan terhadap kakisan, yang mampu menahan hakisan pelbagai bahan kimia dalam tanah dan air, termasuk air masin berkepekatan tinggi, air kumbahan dan media menghakis lain, serta mengekalkan prestasi yang stabil dalam persekitaran yang keras. Selain itu, geomembran HDPE mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi, keanjalan yang baik dan keupayaan penyesuaian yang kuat terhadap perubahan bentuk. Kelonggarannya semasa pecah boleh mencapai lebih daripada 700%, yang dapat menyesuaikan diri dengan penurunan tidak sekata pada asas bangunan dan perubahan bentuk struktur kejuruteraan, serta mengelakkan kerosakan yang disebabkan oleh pemusatan tekanan. Pada masa yang sama, ia ringan, mudah dalam pengangkutan dan pembinaan, mudah dalam proses pemasangan, dan boleh memendekkan tempoh pembinaan dengan ketara serta mengurangkan kos kejuruteraan berbanding bahan tradisional.

Dalam kejuruteraan pemeliharaan air yang praktikal, geomembran HDPE mempunyai pelbagai aplikasi, merangkumi aspek penting seperti pencegahan kebocoran di takungan, pelapisan saluran, pengukuhan takungan berbahaya dan pembinaan kolam penyimpanan air, serta telah mencapai kesan aplikasi yang luar biasa dalam pelbagai situasi.

Dalam kejuruteraan takungan, kebocoran adalah salah satu bahaya tersembunyi utama yang menjejaskan keselamatan empangan. Geomembran HDPE sering digunakan sebagai bahan utama anti-resapan untuk lereng empangan hulu dan asas empangan di kawasan takungan bagi membentuk sistem anti-resapan yang berterusan dan padat bersama dinding anti-resapan asas empangan dan plat beton di bahagian bahu empangan. Sebagai contoh, pada empangan batu di stesen hidroelektrik dengan ketinggian 160 meter, koefisien kebolehtelapan kerikil yang digunakan untuk mengisi empangan adalah setinggi 10⁻¹ cm/s. Reka bentuk ini menggunakan geomembrane HDPE setebal 2.0mm sebagai bahan utama anti-resapan, dengan panjang pemasangan maksimum 200 meter. Untuk melindungi membran daripada kerosakan, geotekstil bukan tenunan serat panjang 400g/m² diletakkan di bawah geomembran HDPE sebagai lapisan pelindung, dan geotekstil bukan tenunan serat pendek 1800g/m² yang ditekan dengan jarum diletakkan di atasnya sebagai lapisan pemberat. Selepas kawalan kualiti kimpalan di lokasi yang ketat, kekuatan pengelupasan sambungan dan kekuatan ricih geomembran HDPE adalah lebih daripada 90% daripada bahan asas, dan koefisien kebolehtelapan serendah 10⁻¹² cm/s. Selepas penampungan, pemantauan menunjukkan bahawa aliran rembesan dan garisan air dalam bendahara dikawal dalam julat yang dibenarkan oleh reka bentuk, dan ubah bentuk bendahara adalah kurang daripada nilai yang dijangkakan, memastikan operasi takungan berjalan dengan selamat.

Dalam kejuruteraan saluran, terutamanya saluran pengairan dan pengalir air berskala besar, pelapisan tradisional daripada tanah liat atau konkrit mempunyai kekurangan seperti risiko rembesan yang tinggi, tempoh pembinaan yang panjang, dan kos yang tinggi. Penggunaan lapisan geomembran HDPE boleh meningkatkan prestasi anti-resapan saluran dengan ketara dan mengurangkan kehilangan air. Sebagai contoh, saluran pengalir air utama sepanjang 450km di kawasan pengairan direka bentuk dengan kadar aliran 120 m³/s dan bahagian berbentuk trapezoid dengan kecerunan 1:2.5. Memandangkan keadaan geologi yang kompleks di sepanjang saluran, reka bentuknya menggunakan lapisan komposit geotekstil/geomembran HDPE untuk pencegahan rembesan sepenuhnya. Kaedah khususnya adalah: selepas penggalian saluran, letakkan terlebih dahulu geotekstil bukan tenunan serat panjang 600g/m² sebagai lapisan pelindung bagi geomembran HDPE; kemudian letakkan angka 2. Geomembran HDPE setebal 0mm, dan sambungkan atau kimpulkan kawasan yang bertindih; Akhir sekali, letakkan geotekstil bukan tenunan 800g/m² di atas membran untuk berfungsi sebagai pelindung dan pemberat. Selepas bertahun-tahun beroperasi, data pemantauan menunjukkan bahawa koefisien kebolehtelapan lapisan tersebut serendah 10⁻¹³ cm/s, dan tidak ada kejadian kebocoran yang berlaku, yang bukan sahaja meningkatkan kecekapan penggunaan air tetapi juga mengurangkan kos penyelenggaraan saluran tersebut.

Dalam pengukuhan takungan berbahaya, geomembran HDPE juga memainkan peranan yang tidak boleh digantikan. Terdapat sejumlah besar takungan air lama di China, yang secara amnya mengalami masalah seperti kebocoran yang serius dan perubahan bentuk akibat keterbatasan piawaian reka bentuk dan keadaan pembinaan pada masa itu. Penggunaan geomembran HDPE untuk menguatkan takungan berbahaya boleh memanfaatkan sepenuhnya kemudahan kejuruteraan asal, mengurangkan penggunaan kawasan tanah dan pemukiman semula, memendekkan tempoh pembinaan dan mengurangkan kos projek. Sebagai contoh, sebuah takungan datar yang besar yang dibina pada tahun 1950-an mempunyai kapasiti penyimpanan sebanyak 120 juta m³ dan ketinggian empangan maksimum 21 meter. Disebabkan oleh operasi jangka panjang dan pengurusan yang lemah, empangan ini mengalami kebocoran yang serius dan tanah di tebingnya longsor secara meluas, menjadikannya takungan berbahaya Kelas III negara. Reka bentuk pengukuhan menggunakan sistem anti-resapan komposit geomembran HDPE pada cerun empangan hulu. Geomembran HDPE setebal 2mm dipasang terlebih dahulu, dan lapisan pelindung geotekstil bukan tenunan serat panjang 1200g/m² dipasang di atasnya. Geomembran HDPE di bahagian bahu empangan disambungkan ke lereng tebing melalui parit penambat, dan bahagian hujung empangan ditutup dengan pemberat konkrit. Selepas lebih daripada setahun pembinaan pengukuhan, semua penunjuk keselamatan takungan telah memenuhi keperluan standard, dan aliran rembesan pada empangan telah berkurang dengan ketara.

Selain situasi di atas, geomembran HDPE juga banyak digunakan dalam projek pemeliharaan air seperti kolam penyimpanan air, kolam rawatan kumbahan dan kolam garam. Prestasi anti-resapan yang cemerlang dapat mencegah kebocoran air kumbung dan bahan berbahaya, melindungi tanah sekeliling dan persekitaran air bawah tanah; di kolam garam, ia boleh menghalang kehilangan air garam dan meningkatkan kecekapan pengeluaran garam. Perlu diingatkan bahawa kesan penggunaan geomembran HDPE dalam kejuruteraan pengairan berkait rapat dengan kualiti pemasangan dan pengelasan. Semasa pembinaan, adalah perlu untuk membersihkan asas dengan teliti, membuang objek tajam seperti batu dan rumpai yang boleh menembusi membran, meletakkan membran dengan rata tanpa kedutan, dan menggunakan alat profesional untuk mengimpal bahagian yang bertindih bagi memastikan kekuatan sambungan memenuhi keperluan. Selepas pembinaan, pemeriksaan menyeluruh perlu dilakukan untuk membaiki sebarang kerosakan tepat pada masanya bagi memastikan keutuhan dan kesinambungan sistem anti-resapan.

Kesimpulannya, geomembran HDPE, dengan kebolehtelapan yang sangat rendah, ketahanan kakisan yang cemerlang, keupayaan penyesuaian deformasi yang kuat, dan kemudahan dalam pembinaan, telah menjadi bahan teras yang tidak boleh diketepikan dalam kejuruteraan pengairan moden. Penggunaannya yang meluas bukan sahaja menyelesaikan masalah utama anti-resapan dan anti-karat dalam projek pengairan, tetapi juga mengurangkan kos kejuruteraan, memendekkan tempoh pembinaan dan meningkatkan jangka hayat projek. Dengan kemajuan berterusan dalam teknologi bahan dan penambahbaikan berterusan dalam piawaian pembinaan kejuruteraan, geomembran HDPE akan digunakan dalam lebih banyak projek pengairan, dan teknologi penggunaannya akan terus dioptimumkan dan diperbaiki, memberikan sumbangan yang lebih besar kepada pembangunan kejuruteraan pengairan yang mampan.