裝配式鋼筋混凝土U型渠節(jié)水計量灌溉技術(shù)應(yīng)用

賈國華

（聊城市水利局，山東聊城 252061）

“十二五”時期，國家將不斷加大農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)資金投入力度。小型農(nóng)田水利工程建設(shè)已入快速發(fā)展軌道，這也給大力發(fā)展農(nóng)田節(jié)水灌溉技術(shù)帶來了機(jī)遇。但由于長期以來形成的灌溉習(xí)慣與田間灌溉工程設(shè)施不完善、管理粗放等原因，灌溉水利用率僅為0.5～0.6。地面灌溉等同于大水漫灌，這種灌溉方式造成水資源浪費嚴(yán)重，還影響農(nóng)作物的產(chǎn)量，使土壤板結(jié)、沼澤化和鹽堿化。

為徹底改變項目區(qū)當(dāng)前落后的灌溉方式，發(fā)展節(jié)水灌溉，解決因渠道布局混亂農(nóng)機(jī)進(jìn)地困難、排水不便的問題。在冠縣小型農(nóng)田水利重點縣 2010年度項目實施的末級渠系改造工程中，研究把水、田、渠、路作為系統(tǒng)工程規(guī)劃布置，在田塊內(nèi)平行于田畦方向，根據(jù)地塊具體情況，設(shè)置間距 100～200m的農(nóng)渠。農(nóng)渠渠首設(shè)置分流量水設(shè)施，農(nóng)渠上按 80～100m間距設(shè)置分水池，可套接軟管，形成小畦灌溉模式。

經(jīng)測算，裝配式鋼筋混凝土U型渠節(jié)水計量灌溉模式比漫灌法可節(jié)水 40%～60%,而且灌水均勻度在85%以上。

1 項目概況

項目區(qū)位于聊城市位山灌區(qū)冠縣東北部，東鄰位山三干渠，倪屯輸水支渠在項目區(qū)中心穿過，南面的和寨渠為該項目區(qū)的排水支渠，構(gòu)成項目區(qū)的排灌渠系。該項目控制面積 3.02萬畝，涉及柳林鎮(zhèn)15個村莊，1.83萬人。實施的末級渠系中斗、農(nóng)渠均采用裝配式鋼筋混凝土U型渠，其中斗渠為UD60、總長度16.2km，農(nóng)渠為UD35、總長度32.64km。

配套建筑物包括：混凝土斗渠進(jìn)水閘 10座，農(nóng)渠進(jìn)水閘80座，農(nóng)渠放水池 648座，斗渠穿路倒虹吸54座，混凝土斗渠量水槽10座、農(nóng)渠量水槽80座等。

2 裝配式鋼筋混凝土U型渠優(yōu)點

裝配式鋼筋混凝土U型渠是工廠化生產(chǎn)的混凝土預(yù)制構(gòu)件，按照型號和承載力大小科學(xué)配筋，使用U型鋼模澆筑，規(guī)格統(tǒng)一，單節(jié)長度均為3m。

2.1 節(jié)約土地

以相同 UD60型渠道斷面為例，按渠道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，渠肩寬壓沿0.5m，邊坡比按1:1.5計算，土堤護(hù)坡渠道，每米占地寬度為3.7m。而裝配式鋼筋混凝土U型渠無需護(hù)坡，占地寬度只有0.7m。因此，占地僅為一般渠道的 1/5。綜合因填土開挖形成的農(nóng)溝，每萬畝渠道可節(jié)約占地約為 5 hm2，節(jié)約土地效果明顯。

2.2 流量增大

裝配式鋼筋混凝土U型渠采用鋼制模具，使用鎮(zhèn)東床振搗，渠道表面光滑，混凝土強(qiáng)度高，糙率可達(dá)到0.013。而一般混凝土渠道糙率為0.016～0.018之間。根據(jù)渠道流量計算公式，橫斷面按明渠均勻流公式推算：

式中：Q——渠道設(shè)計流量（m3/s）；

A——渠道過水?dāng)嗝婷娣e(m2)；

R——水力半徑（m）；

i——渠道比降；

C——謝才系數(shù)。

在A、R、i一定的情況下，糙率n =0.013時,流量為n =0.018時的近1.4倍。

表1 裝配式鋼筋混凝土U型渠和一般混凝土渠道流量對比表

2.3 質(zhì)量可靠

裝配式鋼筋混凝土U型渠工廠化生產(chǎn)，流水作業(yè)，施工保障措施規(guī)范，可確保產(chǎn)品質(zhì)量，混凝土強(qiáng)度還可根據(jù)設(shè)計要求改變。

2.4 施工簡單

因施工占地少，對農(nóng)耕影響小，農(nóng)民易接受。并且消除了溝槽開挖、回填、護(hù)坡、混凝土壓沿等工序，工序簡單，速度快，支墩澆筑完成后，日進(jìn)速度可達(dá)400 m。

2.5 美化環(huán)境

裝配式鋼筋混凝土 U型渠建設(shè)的渠道外觀新穎、美觀、順直，既是農(nóng)田水利設(shè)施，又可起到改善環(huán)境，營造景觀的效果。

3 田間渠池管灌溉網(wǎng)布置

根據(jù)項目具體情況，綜合分析項目區(qū)水源位置、田塊形狀、地勢走向、現(xiàn)有排水設(shè)施、道路、林帶等因素，確定田間渠池管灌溉工程布置方案。主要采用支渠、斗渠、農(nóng)渠與其配套建筑物及道路、農(nóng)溝組合的模式。

這種模式方便農(nóng)機(jī)進(jìn)田耕作，同時也減少了配套建筑物建設(shè)。另外，裝配式鋼筋混凝土U型渠有利于農(nóng)田排澇。

圖1 田間渠池管灌溉網(wǎng)布置

3.1 鋼筋混凝土U型渠與輸水管布置

根據(jù)該項目區(qū)總體設(shè)計斗渠選用 UD60型（可控制面積 100～120hm2），斗渠的間距尺寸結(jié)合實際可400～800 m之間選擇。農(nóng)渠采用UD35型（控制面積13.3～16.7 hm2），農(nóng)渠的間距尺寸結(jié)合實際可100～200 m之間選擇。

一般情況下軟管輸水50 m，水頭損失0.19 m，輸水100 m，輸水損失0.38 m。根據(jù)渠道設(shè)計水面線與田地間高度應(yīng)大于損失值的要求進(jìn)行調(diào)整。農(nóng)渠按間距80～100 m設(shè)雙向分水池，兩側(cè)設(shè)雙向軟管接頭，用軟管與其連接進(jìn)行灌溉。

3.2 配套建筑物

斗渠中設(shè)置承插口管式渡槽、農(nóng)渠進(jìn)水閘及分流量水設(shè)施。農(nóng)渠上設(shè)置農(nóng)渠雙向分水池，間距在80～100 m之間，可根據(jù)田塊平整情況和土壤透水性的強(qiáng)弱進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，但最大間距不超過100 m。

4 鋼筋混凝土U型渠節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用效果

（1）節(jié)水效果明顯。灌溉輸水管道封閉試運行，采用分水池與軟管連接進(jìn)行灌溉，將大田塊灌溉變?yōu)樾√飰K灌溉，畝次灌水為35～40 m3/畝，灌溉水利用率提高1倍多。

（2）農(nóng)耕困難破解。灌區(qū)末級渠系工程采用路溝渠模式，農(nóng)渠垂直于道路，農(nóng)機(jī)進(jìn)田可避免跨越渠道，進(jìn)入方便，提高了工作效率，也減小了工程的損毀機(jī)率。

（3）水量控制科學(xué)。在斗、農(nóng)渠入口設(shè)置測水量水設(shè)施，管理人員能準(zhǔn)確控制引、配水量，提高了灌溉水利用系數(shù)和單位水量農(nóng)作物的產(chǎn)量，節(jié)水效果明顯，對減輕土壤侵蝕和淤積也有積極作用。

（4）灌溉成本降低。通過測水設(shè)施可實現(xiàn)按量征收水費，公平合理，管理方便，減少了因水費引起的群眾矛盾。同時也使農(nóng)民的節(jié)約用水意識顯著增強(qiáng)，實現(xiàn)了節(jié)約成本和節(jié)水灌溉雙豐收。

（5）環(huán)境影響甚小。裝配式鋼筋混凝土 U型渠無需填土護(hù)坡，占用耕地較傳統(tǒng)實體渠道減少約為80%。施工時無挖土填筑，對耕地保護(hù)效果明顯。施工現(xiàn)場土方量小，揚塵影響不大，廢渣產(chǎn)生量少，對環(huán)境基本無影響。

5 效益分析

（1）增產(chǎn)效益。工程運行后，項目區(qū)變成了旱澇保豐穩(wěn)產(chǎn)田，按每畝增產(chǎn)糧食（兩季）75kg估計，年可增收158元，按農(nóng)田水費分?jǐn)傁禂?shù)0.6計算，年效益95元。

（2）節(jié)水效益。節(jié)水灌溉項目實施以前，該項目區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉費用每畝 25～45元，全年一般實施4次灌溉，即兩次春灌、一次初夏灌和一次秋灌，平均按3次計算，每畝地灌溉總費用達(dá)75～135元。項目實施后，水可自流到田間，水價按照政府核定價格0.24元/ m3，灌水定額按高值50 m3/畝，每畝每年 36元。前后對比按均值計算，每畝可節(jié)約費用69元。

（3）水資源效益。冠縣柳林鎮(zhèn)末級渠系節(jié)水改造項目共實施面積 2013.3hm2，按照節(jié)水灌水定額高值畝次50 m3（實施節(jié)水灌溉前畝次用水90 m3），每年灌溉3次，項目區(qū)年可節(jié)約水資源360萬m3，每畝每年可節(jié)約水費25元，。

（4）節(jié)約土地效益。裝配式鋼筋 U型渠無需填土護(hù)坡，對照一般混凝土渠道，按護(hù)坡高度0.6m，邊坡1:1.5，每畝渠道按4m計算，可節(jié)約24m2,每畝產(chǎn)值按1600元計算，可產(chǎn)生效益58元/畝。

經(jīng)綜合經(jīng)濟(jì)效益分析，裝配式鋼筋混凝土U型渠節(jié)水灌溉項目區(qū)土地，年可增加經(jīng)濟(jì)效益247元/畝。

6 結(jié) 語

裝配式鋼筋混凝土U型渠利用支墩架設(shè)，適應(yīng)地形變化能力強(qiáng)，外型美觀實用，管理方便，實用壽命長。在田塊內(nèi)設(shè)農(nóng)渠及雙向分水池與管道連接，實現(xiàn)小畦灌溉，達(dá)到節(jié)水灌溉目的，同時解決了渠道與農(nóng)機(jī)作業(yè)和排水的多重矛盾。渠道分水口設(shè)置量水設(shè)施，實現(xiàn)公平收費，提高了管理水平，增強(qiáng)了農(nóng)民節(jié)水意識。裝配式鋼筋混凝土U型渠節(jié)水灌溉技術(shù)，綜合效益明顯，為減輕灌區(qū)農(nóng)民水費負(fù)擔(dān),緩解灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水矛盾作用極大。

[1]節(jié)水灌溉工程技術(shù)規(guī)范.GB/T50363-2006 北京:中國計劃出版社,2006.8-9

[2]大型灌區(qū)技術(shù)改造.SL418-2008 北京:中國水利水電出版社,2008,11-12

[3]呂寧江,杜貞棟,李其光等.山東省小型農(nóng)田水利工程建設(shè)技術(shù)手冊.鄭州:黃河水利出版社,2010.62-64