淺談小型農田水利工程之灌渠的設計

劉風龍

天津市靜海縣唐官屯鎮水利站 301608

摘要：小型農田水利建設是農業發展的最基礎的條件，是實施農業可持續發展的關鍵，健全的農田水利建設體系和完善的管理措施，將很大程度上緩解自然災害給人民群眾生活帶來的不便，減少農業生產的損失。本文闡述了灌渠的斷面設計，通過寧夏沙坡頭水利樞紐北干渠續建改造供水工程西夏渠二期渠斷面水力計算的實例，更好地了解灌渠設計的步驟。

關鍵詞：水利工程；灌渠設計

農田水利建設是農業水利體系的重要內容，也是農業水利體系各級水利網絡中最直接惠澤百姓，并和老百姓生活、農村的經濟發展息息相關，農業水利工程對存蓄降雨、調劑用水、保障和促進農業生產有著至關重要的作用。下面就小型農田水利工程的灌渠設計進行講解。

設計渠道，首先要確定渠道引水流量，然后進行渠道的斷面設計，包括橫斷面設計和縱斷面設計。接著畫斷面圖，計算工程量，打概算，最后就是寫初設報告。

1.渠道引水流量的確定

渠道引水流量是灌區農田灌溉凈流量和渠道損失流量的總和。它與河源水量大小、灌區內部的水源條件、灌區作物種類、種植面積、農田土質、灌水定額、灌區氣候、渠道長短等因素有關。渠道引水量的計算：應根據作物的灌溉制度及所控制的灌溉面積，按照同一時期不同作物同時用水量最多的情況計算，其計算公式如下：

Q=

渠系有效利用系數，是考慮渠道的滲漏和蒸發損失等因數的一個系數，一般干渠可采用 0.5～0.7；支渠采用 0.6～0.8；渠道襯砌時可提高到 0.8～0.9。

2.渠道設計

2.1 渠道水位高程的確定

渠道的水位高程，是根據灌區內地面參考點的高程和各級渠道的沿渠水頭損失確定的。沿渠水頭損失包括渠道比降損失和通過渠道建筑物的水頭損失。

2.2 渠道橫斷面設計

渠道引水量確定后，即可進行渠道斷面設計。渠道斷面采用的尺寸在流量一定時，它與流速、比降等因素有關。

①渠道比降及渠道流速。渠道比降取決于渠道土質、水流泥沙含量和灌區地面的坡度。渠道比降大，則流速大，通過一定流量所需的斷面小，節省土石方量，水頭跌落快，渠系控制的灌溉面積減少，容易沖刷渠床；如渠道比降過緩，流速過小，又會使渠道淤積，渠道輸水能力降低。因此渠道比降過大或過小都是不適宜的。為避免深挖高填，選擇渠道比降時，最好能使渠道與渠線所經過的地面坡度大致相適應。當渠線經過的個別地段，地面坡度較陡，渠道比降不能適應時，可采用跌水、陡坡等聯接建筑物調整渠道比降，使渠線的絕大部分能適應地形，減少挖填工程量。一般渠道采用的比降范圍如下：干支渠：1/500～1/2500；斗渠：1/200～1/1500；引渠：按地形和流量確定。渠道流速應小于渠道的最大允許不沖流速和大于允許不淤流速，以保證渠床穩定。最小允許流速（即不淤流速），可根據渠道水流中泥沙的性質按下式計算：。

②渠道邊坡。渠道通過巖石地段時，斷面可采用矩形，建在土基上的渠道多采用梯形斷面。渠道的邊坡一般用1∶m表示，1表示斜坡的垂直距離，m表示斜坡的水平距離叫邊坡系數。m越大邊坡越緩，m越小邊坡越陡，渠道斷面為矩形時m等于零。土渠邊坡應根據土壤性質決定。土質堅硬邊坡可陡（m小），土質松軟邊坡可緩（m大）。

③渠道超高。為保證行水安全，渠堤頂應高出渠道最高水位一個高度△H，叫做渠道的超高。它與渠道級別、流量有關。

④渠堤頂寬。渠堤頂寬應按照渠岸高度及流量大小而定，如堤頂不結合道路，堤頂寬可按下表選用。如渠堤與道路結合，道路一側的堤頂寬，應按交通要求修筑。汽車路面寬度可采用5米；田間干道可采用1.5～2.0米。

2.3渠堤頂寬及其構造

渠堤寬度根據交通和運行管理、施工、穩定等要求綜合分析確定。對于挖方段，有交通一側堤頂寬采用5.0m，另一側為2.0m；對于填方段，有交通要求的一側按6.0m設置，另一側為4.0m。針對干渠的實際，將右側渠堤按交通要求對待。有交通一側的渠堤采用碎石路面結構，碎石路面寬度4.0m，厚度15cm。

考慮到與現狀道路的連接，黃羊灘養殖場西側干渠左堤在54+625～55+449段寬度調整為6m，并鋪設4.0m寬碎石路面。二期干渠須從閩寧鎮中部通過，為方便渠堤兩側居民的出行，在樁號49+551～53+162段左堤鋪設15cm厚碎石路面。

2.4 渠床糙率

渠床糙率與渠道土壤、地質條件、施工質量及維修養護有關，還與通過渠道的流量、含沙量等因素有關。本次設計渠床糙率主要根據《灌溉排水工程設計規范》建議的不同性質渠床糙率表以及寧夏引黃灌區同類工程的設計和運行經驗，綜合分析確定。對于全斷面砼預制板砌護渠道，取n=0.017。

3 渠道縱斷面設計

渠道縱斷面設計，一般是與橫斷面設計同時進行。它包括：沿渠地面高程線、渠道正常水位線、渠道最低水位線、渠底高程線以及渠道堤頂高程線、分水口位置以及渠道建筑物設置等的內容。渠道的縱斷面設計圖，首先是根據渠道的平面布置圖，按不同里程相應的地面高程，在縱斷面圖上繪出地面高程線。然后參照水源或上一級渠道水位高程、沿渠底面坡降、各分水點所要求的水位高程，根據一定的比降（指渠底比降，與水力計算中所采用的水力比降i相同），繪出正常水位線。有了正常水位線，便可根據渠道的正常，繪出渠底高程線，接著按最小水深、加大水深和渠道超高，平行于渠底線向上繪出最低水位線、加大水位線和堤頂高程線。在滿足下一級渠道分水點所要求的水位高程前提下，在上一級渠道的地面坡度很陡或有突變之處，可以結合綜合利用的需要，具體選擇跌水和陡坡，并確定其高差及位置。上一級渠道向旁側分出水量時，除應保證在正常流量下順利向下級配水外，還必須保證在最小流量時，也能滿足下級渠道引水的要求，這樣往往就需要修建節制閘。渠水通過沿渠的節制閘及其他渠道建筑物（如渡槽、倒虹管、涵洞等）的水頭損失，必須加以估算，并表達在縱斷面圖上。

4 結語

在灌渠的設計中，過水斷面尺寸的確定，主要是合理選定渠道斷面的邊坡、渠底底寬b、渠中水深h和超高ΔH。這些關系到灌溉效益、工程造價等問題，所以一定要深入現場，充分了解原始資料，才能計算出精確的引水流量，進行合理的斷面設計。