小型農田水利工程中的渠道設計研究

郭緒訓

（湖南省安化縣水務局（梅城水利管理站） 湖南安化 413500）

小型農田水利工程中的渠道設計研究

郭緒訓

（湖南省安化縣水務局（梅城水利管理站） 湖南安化 413500）

農田水利渠道的設計，關系著當地的農田灌溉面積、水資源的損耗等問題，對于農田水利渠道的設計必須結合實際情況，以保障充足灌溉水量為前提，盡可能減少占田面積和不必要的水資源浪費。基于此，本文探討了小型農田水利工程中的渠道工程設計問題，以供參考。

小型農田水利；渠道；設計

1 引言

合理、科學的農田灌溉水利渠道工程規劃與設計，是保證農田水利工程效益與農田作業順利的重要基礎與前提。但是，就我國目前的許多小型農田水利渠道工程而言，其設計與施工往往受到許多因素的限制，因此要從水利渠道工程的規劃設計方面入手，尋找其制約因素，從而保證工程的施工質量。

2 小型農田水利工程渠道設計

2.1 內涵和原理

在農村的水利工程建設中，往往會采用小型的農田水利模式，例如小型水庫、蓄水池、機電井以及抽水站等工程，這些小型農田水利工程的主要作用在于蓄水、輸水、配水、取水和排水等，從而為農田的灌溉用水和排水提供支持。在開展全面的小型農田水利工程渠道設計工作的過程中，必須針對工程實際情況采取全面的考察措施，以明確工程的實際效用要求，通過對當地環境條件的綜合考慮，做好設計前期綜合調查，結合農田、水利合理設計，實現農業生產的社會與經濟效益。

2.2 設計原則研究

（1）需要遵循因地制宜的原則，對工程所在的地形條件進行充分利用。比如針對地勢較高的地方，就需要進行灌溉渠道的布置。而針對地勢較低的地方，就要進行排水溝的布置，以確保渠道排水順暢的同時，實現自流灌溉。

（2）渠道設計需要尊重干支結合的原則。完成地形、地質、灌溉控制面積、過水量和渠道結構形式等因素的充分考量后，需要合理設計干渠和支渠的布置方案，并且確保方案的經濟性和可行性。

（3）經濟效益原則，在設計農田水利渠道時，應當盡量促進單位水量的灌溉面積，并實現最大化，以降低對水資源的浪費，達到提高農田灌溉經濟效益的目的。

（4）在設計農田水利工程時，還需要遵循生態原則，結合當地的地質環境實際情況，掌握水資源分布規律、農田分布狀況等，從而在有效利用地表和地下水資源的基礎上，保證蓄水、引水和排水的相互協調，最大化水資源的利用率。

（5）耕地保護原則，是要求盡量避免使用過多填地，尤其是在建設水利工程中轉地方、蓄水地方時，必須保證所制定的設計方案科學合理，能夠在符合技術要求的同時滿足經濟條件，以適應當地的農田生產規律。

3 小型農田水利工程設計要點

3.1 渠道設計材料選擇

在設計渠道的過程中，材料選擇將直接決定渠道設計質量。所以，需要選擇質量高且價格優的材料，以確保渠道的性能。渠道工程的使用環境復雜，季節因素對渠道材料也會產生較多的影響，所以應該選擇抗老化和具有良好耐久性的材料。為了防止熱脹冷縮給材料造成的破壞，需要選擇接縫少和安裝便利的材料，降低渠道滲漏。此外，應該選擇經濟性良好的材料，以防止渠道建設消耗過多的成本。

3.2 流量設計

對于農田水利渠道流量的設計，主要是針對渠道實際的水流量、渠道輸水損失，以及農田灌水損失流量等各個方面流量損失總和的計算，即灌溉渠道設計灌水率的確定。在設計的過程中，設計方案必然會受到各方面因素的影響，因而設計方案需結合實際情況，考察農田地理位置及周邊環境，并相應做出科學調整。

3.3 渠道跌水設計

渠道跌水設計的目的是解決地面高差對渠道的沖擊，在設計的過程中，需要確保挖坑均勻。具體來講，就是使活挖渠道過深，并且使填方渠道減少，從而確保渠道底部與地面齊平，避免挖方和填方施工量過大，有效降低渠道施工成本。在選擇設計線路時，需要適當進行線路高差的提高，并且實現線路的垂直分割，從而降低水從高處留下對渠道產生的破壞。

3.4 渠底比降設計

在渠道設計中，渠底比降是重要的設計參數。針對未經過襯砌的渠道，應該盡量降低比降。針對混凝土襯砌渠道，則可以適當增大比降。而比降的增大，將導致鐵水個數和跌水落差降低，所以在進行渠底比降設計時，應該事先做好深入調查和分析，并且通過一次性設計解決所有問題。為達成這一目的，還要從全局角度思考，進行渠底比降的合理設計，從而使渠道工程獲得良好的經濟效益和社會效益。

3.5 渠道橫、縱斷面的設計

對于渠道橫、縱斷面的設計，往往需要根據渠道平面圖中，各個不同位置的實際高程，并將高程線標注于縱面圖上。結合水源具體位置、上級渠道全部水位高程、地面坡降和各分水點不同需求，依據不同的比降，即可確定正常水位線，并根據水深情況的不同標出最低水位線，最終確定加大水位線和堤頂高程線。渠道之間節制閘的修筑非常重要，需要預先估算水流過建筑物時的消耗和損失。

4 小型農田水利項目渠道設計實例分析

小型渠道的設計一般都是U型槽（見圖1），改造陳舊的土渠，大力向村民推廣新的渠道，使新的設計理念能夠得到發展，而且使新的渠道與農業發展相適應。某農村小型農村水利項目始建于20世紀60、70年代左右，由于啟建時間較早，這導致渠道出現滲漏以及堵塞情況，導致渠道的排水效果下降。現通過U型槽渠道對現有渠道進行改造。

圖1 U型槽斷面示意圖

4.1 預制混凝土U型槽渠道

（1）對其進行預制，就此需選擇通過國家認證的機械設備開展混凝土U型槽渠道的預制工作。本工程基于綜合考慮，選擇的是LZYB-1型號的混凝土U型槽渠道成型設備，該設備也是U型槽渠道預制方面常用的設備，這是由于通過該設備開展U型槽渠道的預制工作，可以降低資金的投入，同時其工作流程也較為簡單，所以受到越來越多制作人員的青睞、認可。

（2）選擇U型槽渠道的大小規格，基于混凝土配合比實驗現將混凝土配比確定為：混凝土強度為C20，將卵石的粒徑控制在10～25mm之間，選擇著32.5級別的普通硅酸鹽，水泥、卵石以及砂的配比為1.045：2.06：1.55。因為本項目所在區域的骨料級配達不到相關設計規定，因此應當將粉煤灰以及早強減水劑加入進骨料中；在混凝土U型槽渠道的養護方面，應當在U型槽預制結束之后的24h開展養護與作業，主要需對U型槽進行保濕以及防凍處理，從而使得U型槽卻倒的強度滿足相關設計規定，同時使U型槽卻倒的表面可保持光滑、平直。

4.2 U型槽渠道斷面規格設計

在U型槽斷面設計規格進行確定時，一定要基于該小型農田水利項目的實際情況以及具體面積開展設計工作，也就是直接把各個不同渠道，比如斗渠、干渠以及支渠等在施工結束之后投入使用時，其可能會承擔的流量科學計算出來，從而得到凈流量以及耗損流量數值，并以流量數值為基礎來確定U型槽渠道的具體尺寸大小。

4.3 渠道斷寬深壁的選擇

在渠道斷寬深壁選擇時，應滿足水利最優的斷面寬深比：

式中：m為渠道垂直方向的投影長度，是渠道邊坡系數的決定因素，與邊坡系數成反比例關系，同時，為保證渠床的穩定，渠道流速Vd應滿足：Vcd

4.4 混凝土U型槽渠道的安裝

為了確保混凝土U型槽渠道的安裝質量，應當在溝槽開挖作業之后，對其成型斷面進行檢查，之后需以設計高程為基礎，從下游開始向上游鋪砌，之后需在基槽面上設置若干個高程控制樁，并將各個高程控制樁之間的距離控制在20m左右，并在兩樁之間設置控制，從而使得U型渠的平面以及側邊得到有效控制，之后需在基槽內安放混凝土U型槽置，并基于控制線，通過水平尺工具對橫向平面進行校正，之后需對混凝土U型渠側面進行校正，在確保U型渠的放置位置達標之后，需由U型渠兩側開始進行回填土作業，通過回填土固定住U型渠。對于土U型槽渠道的接頭部位需要留設大約30mm左右的縫隙，等到U型槽以及得到穩定沉降之后，通過水泥砂漿材料對縫隙進行勾縫、灌實。

4.5 混凝土U型槽的鋪設

在鋪設U型槽的過程中，需確保其能夠緊貼于墊層上，同時由下游開始確保接頭能夠面向上游，并根據正確的軸線以及坡度開展U型槽渠道的鋪設作業。在鋪設階段應當使U型槽槽體可以受力均勻，同時U型槽內壁可以保持齊平、平順狀態，如果坡度較大則可通過跌坎過渡。另外還應當保證軸線取直，并要求相鄰U型槽之間能夠預留大約1.5～2.0cm的寬度，并在之后對其進行勾縫。如果可通過套接水泥砂漿處理U型槽之間的接縫時，應當之其出現漏水情況，并保證其穩固效果。在設置節制閘以及放水口時，應當對放水口高程進行合理的控制，從而使得農田的排灌需要得到滿足。可通過現澆混凝土、磚砌以及漿砌等手段來開展壓頂作業。

5 結語

小型農田水利渠道設計，是提高農業經濟的基礎，對于農田水利工程發揮自身實際效用而言，具有重要意義。因此，合理設計小型農田水利工程渠道，能夠為農田灌溉、排水等創造良好條件，保證相關工作得以順利開展，最終提高農業生產的經濟效益和社會效益。

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[3]朱興華.基于灌區混凝土防滲渠道設計及完善措施的分析[J].中國水運月刊，2014，14（1）：232～233.

S277

A

1004-7344（2016）21-0131-02

2016-6-12

郭緒訓（1975-），男，助理工程師，大專，主要從事水利工作。