不同渠道襯砌型式在鶴崗市應用中的比較

譚海森，趙保華，王瑞光

(1.鶴崗市水利設計院，黑龍江鶴崗154100;2.鶴崗市水務局，黑龍江鶴崗154100)

1 問題的提出

隨著近年來水資源短缺現象的加劇，國家對農業生產的重視程度的提高，節水灌溉工程出現了前所未有的迅猛發展趨勢，自2002年以來，鶴崗市充分利用國家政策，在郊區農村積極推廣建設渠道防滲技術，使鶴崗市郊區節水灌溉面積不斷增加，產生了良好的經濟效益和社會效益，同時也取得了一些經驗，筆者在這里進行一些簡單的總結。

2 鶴崗市郊區渠道襯砌現狀分析

渠道襯砌是目前防滲渠道建設中主要的工程措施。針對原有土渠，土質多為砂壤土，且渠系內雜草叢生，“跑、冒、滴、漏、阻”現象十分嚴重，渠系水利用系數不足0.5的現狀，鶴崗市水務局積極向上爭取資金，對土質差、“跑、冒、滴、漏、阻”嚴重的新華鎮阿凌達河灌區進行了節水襯砌改造，先后投入資金200余萬元，累計實施渠道襯砌長度4.5 km，控制灌溉面積287 hm2，取得了良好的經濟效益、生態效益和社會效益。通過近年來的運行使用，渠道襯砌技術節約用水、節約農灌成本、方便管理和提高灌溉效益的作用越來越明顯。它相對土渠而言，顯示出防滲效果好、糙率小、允許流速大、便于管理等多方面的優越性。因此，應用和推廣渠道襯砌技術很有必要。本文就鶴崗市主要幾種渠道襯砌形式在設計、施工等方面作一簡單比較。以便于在以后渠道襯砌工程設計應用中更加合理地選擇渠道襯砌防滲型式。

3 襯砌渠道設計

3.1 襯砌型式選擇

渠道襯砌的型式直接影響到渠道流量和渠道斷面尺寸的設計，目前阿凌達河灌區渠道襯砌的斷面型式主要有梯形式、U形式和矩形式。斷面尺寸一般為口寬0.8～1.2 m，深0.8～1.2 m。渠道襯砌選用的材料為混凝土和標準磚，在施工中又分磚砌和混凝土預制件砌筑兩種。

通過施工和使用比較，以上3種斷面型式中，采用U形板式的渠道水力條件最好、用地最少、造價也低(見表1)，在相同條件下，比梯形斷面節省用地面積，但施工時土方開挖及U形板后回填土質量要求較高;采用預制板梯形式斷面渠道襯砌施工較為簡單，造價也不高，但板后的回填土質量要求較高，否則直接影響其穩定性;針對部分渠道土質較差、地基較軟，且處在溝、塘和渠道并行處，回填土難以保證，采用預制樓板襯砌渠道，施工工藝較為簡單，造價相對也不高，使用壽命較長，但施工難度稍大。

表1 各種渠型襯砌斷面和造價分析

3.2 水力設計

3.2.1 設計流量

根據我市用水實際，用水高峰在水稻泡田期，泡田期為3～7 d，以此來確定灌水模數。

式中:q為灌水模數m3/s·666.7 hm2;t為每天開機時間，t= 20～22 h;m為泡田定額，m=80～120 m3/666.7 hm2;T為灌溉天數;η為渠系水利用系數，η=85%。

經計算，不同泡田期設計灌水模數見表2:

表2 不同泡田期設計灌水模數

通過運行比較，選用灌水模數為3m3/s·666.7 hm2，既不需要擴大渠道斷面尺寸，同時也可保證灌溉用水。

3.2.2 渠道比降

為能保證所有田塊都能灌得上水，設計時渠底比降盡量接近田面比降，一般為1/1 000～1/3 000，新華鎮為半平原半丘陵過渡地區，田面高差明顯，渠道可分段選取比降并增設建筑物。

3.2.3 渠道糙率

襯砌渠道，無論是預制板還是磚砌渠道，平整度和光滑度都較好，查《水力學》P245表5－3可得糙率n=0.015。

3.2.4 水力計算

按明渠均勻流計算，見表3。流速一般為0.4～0.6 m/s，小于不沖流速(V不沖=5.0～8.0 m/s《農田水利學》P122表5－13)。具體計算見表3。(口寬B0.8～1.0 m，H為0.9 m，設計水深h為0.7～0.8 m，n為0.015，I=1/3 000時)

表3 : 各種渠形在同等條件下水力計算表

3.2.5 安全超高

渠道設計流量考慮了各種因素，留有適當的余地，渠頂超高以0.10～0.15 m為宜，渠頂采用混凝土壓頂，壓頂寬0.25 m、厚0.10～0.15 m。這樣既為了保證襯砌渠道的整體性和美觀性，又避免渠頂過高，增加工程量，同時也避免路渠高差銜接的矛盾。

4 施工和質量控制

4.1 預制

預制件盡可能采用鋼模具，特別是U形板預制最好采用U形板預制機械振動壓實成型，確保外觀整潔、不變形。碎石要沖洗干凈，級配與水灰比要嚴格控制，振搗混凝土要密實，預制場地要平整堅硬，可以在工廠內批量生產。

4.2 放樣

襯砌溝渠平面和底部高程要求較高，縱向采用經緯儀定線，高程采用水準儀控制，每隔10～15 m釘木樁，準確定位，保證高程和縱向位置準確。

4.3 施工

如果在老溝渠上施工，首先要清除渠中淤泥和雜物;新開溝渠要嚴格按照設計斷面開挖。然后在清理好的渠段上，按設計的斷面型式放樣。每10～15 m樁位處釘龍門架，拉頂角、底角線，反復地量高測平，以局部質量確保全局質量。

4.3.1 磚砌矩形渠道

渠底土基礎夯實后，鋪設5 cm左右的碎石墊層，然后現澆8～10 cm混凝土渠底，磚砌在底板上，墻體采用M10水泥砂漿砌筑，砌塊灑水濕潤，每皮拉好底角、頂角線，砌面平整，砂漿飽滿，灰縫錯縫搭接，砌面用M30砂漿粉面，磚墻外以土回填夯實。

4.3.2 U形襯砌渠道

按照設計斷面尺寸開挖土槽，渠底用5～8 cm混凝土護底，然后鋪設預制1/2U型板，錯縫搭接，并用M30砂漿勾凸縫，養護幾天后澆筑上部壓頂，壓頂厚10 cm、寬25 cm，采用C20混凝土。

4.3.3 板式梯形渠道

渠底土基礎夯實后，鋪設5cm左右的碎石墊層，然后現澆8～10 cm混凝土渠底，再鋪側板。邊坡按照設計邊坡線鋪設，每一塊都要放置平穩，各預制塊間縫口完好，平面垂直誤差在+2 cm以內，砂漿勾縫要密實，縫的表面要平整光滑。4.3.4 樓板式梯形渠道

渠底土基礎夯實后，先鋪設5 cm左右的碎石墊層，再現澆8～10 cm混凝土渠底澆筑底板，然后每隔3.8 m澆筑混凝土立柱。樓板按照設計邊坡線鋪設，每一塊都要放置平穩，各預制塊間縫口完好，平面垂直誤差在+2 cm以內，砂漿勾縫要密實，縫的表面要平整光滑。

5 效益

阿凌達河灌區自2002年以來共實施襯砌渠道4.5 km，控制面積287 hm2，總投資200萬元.

渠道襯砌后，每年節水30萬m3，按0.01元/m3計，年效益0.3萬元;每年節電2.5萬kW·h，按0.5元/kW·h計，年效益1.25萬元;每年節省勞力1 200個工日，按25元/工日計，年效益 3.0萬元;每公頃均增產水稻750 kg，年增產21.5萬kg水稻，按1.6元/kg計，年效益 34.4萬元;節地0.1 hm2，按年產值15 000元/hm2計，年效益2.25萬元。合計年效益39.1萬元左右，7 a可收回總投資。

6 幾點經驗

1)磚砌矩形式襯砌渠道是一種因地制宜、就地取材的防滲措施，其優點在于取材方便、施工技術簡單、糙率小、防滲效果較好。但磚砌渠道屬磚混結構熱縮比大小不一、抗凍性較差，護面易受凍害剝蝕破壞，使用壽命較短，而且近年來黏土磚即將取消生產。所以節水灌溉項目在設計渠道襯砌中，一般不應用磚砌襯砌渠道。

2)預制U形板襯砌渠道一般適用于小型渠道，在施工過程中，對土方開挖和回填的技術要求較高，且為適應基礎不均勻沉陷等原因引起的變形，施工時應預留施工縫，板與板之間勾縫砂漿標號M30，應添加抗滲劑和抗凍劑，適宜在小型渠道大面積推廣。

3)預制梯形板襯砌渠道一般使用于斷面較大的渠道，在施工過程中，對土方開挖和回填的技術要求較高，穩定性也較差，使用壽命較短，缺點明顯，而采用預制樓板襯砌渠道，技術要求不高，穩定性也較好，造價也較經濟合理，適宜在斷面不規則渠道使用，尤其在干、支渠護坡工程中較為理想。

7 結論

鶴崗市在節水灌溉項目工程設計渠道襯砌時。在斷面較小，設計小型渠道襯砌時全面推廣預制U60、U80形板襯砌渠道;在斷面稍大，設計時提倡超U80改良型襯砌渠道。在斷面較大，設計中、大型渠道襯砌時使用3.8 m預制樓板進行干、支渠護坡，取得了不錯的效果。

［1］ 吳持恭.水力學(第二版)［M］.北京:高等教育出版社，2008.

［2］ 郭元裕.農田水利學(第三版)［M］.北京:中國水利水電出版社，1997.

［3］ 水利部農村水利水土保持司，等.SL18－2004渠道防滲工程技術規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2004.

［4］ 水利部農村水利水土保持司，等.SL207－98節水灌溉技術規范［S］.北京:中國水利水電出版社，2004.