淺析小型農田水利渠道的設計與施工問題

雷偉麗

摘 要 農田水利渠道在我國分布廣泛，并在農業經濟發展中發揮了重要作用，其設計與施工問題備受農業經濟人士的關注。水利渠道的更新與改造技術不僅縮減了施工工期，而且還大幅度提升了農田水資源利用效率，在一定程度上又獲得較好的景觀效果。水利系統的穩定、高效運行，取決于農田水利工程中的渠道設計質量和與施工技術。基于此，結合工作實踐經驗，闡述小型農田水利工程設計中的渠道設計與施工管理問題。

關鍵詞 小型農田；水利渠道；設計；施工

中圖分類號：S277 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.36.053

小型農田水利工程的渠道設計與施工屬于輸水配水設施范疇，是小型農田水利工程建設的重點。由于不同地域的地理位置、水文條件、灌溉方式不同，小型農田水利工程的規模和結構也不盡相同。雖然形態各異，但還是具有技術上的不可分性，能促使整個項目同時建成。隨著農業經濟的穩步發展，部分小型農田水利渠道的設計與計劃經濟下的農業經濟產值與建設標準不相適應，同時因施工過程中的技術不過關，影響了了小型農田水利渠道的安全性能。為此，需要切實從源頭開始，全過程進行統一規劃，確保小型農田水利渠道的設計與施工的合理化與科學化。進一步加強相關設計研究，優化施工管理策略并形成良性循環機制。

1 小型農田水利渠道的設計

1.1 材料

水利渠道的施工材料直接影響小型農田水利渠道的質量、使用功能以及使用年限等[1]。因此，在選擇農田水利渠道的材料時，一是應選擇質量好的材料保證農田水利渠道的性能；二是必須考慮到季節問題，不同季節對材料的影響有很大不同；三是是要選擇具有長效機制的材料，農田水利渠道工程不能頻繁地維護和拆建，盡量通過長效機制來避免對農田造成負面影響；四是應選擇接縫少、安裝方便的材料，這樣能夠降低水的滲漏；五是應選擇經濟性良好的材料，因為農田水利渠道如果材料成本過高，就會增加工程成本。

1.2 水利渠道設計

1.2.1 U型槽縱斷面設計

U型槽縱斷面設計是基于施工方案與施工圖的編制設計的基礎上，為有效保證最大限度地使渠道工程占用面積最小，依據合理優化技術經濟指標對農田水利渠道進行合理裁彎，確保渠道保持平順的原則[2]。渠道縱斷面設計應根據當地的地形來確定灌區走向，灌區的縱坡必須符合實際的地理高線、當地的灌溉要求、水的流量來綜合考慮。各樁點的渠頂及水位高程要按照縱斷面中心線確定。設計的重點是確定渠道的長度和坡降與水頭損失之和，在確定渠道水位高程后根據所在灌溉區域的面積與實際情況計算斗渠、支渠與干渠等渠道設計損耗流量與凈流量之和，進而最終確定計算出U型槽縱坡降與槽內的規格尺寸。

1.2.2 U型槽橫斷面設計

U型斷面的小型農田渠道橫斷面設計，不同地域都是采用設計流量：

其中i為渠道比降，W是過水斷面，R為水力半徑，C是謝才系數。

水利施工的工程造價高低與控制面積大小與渠道比降的選擇是否合理有關，同時也與邊坡系數、渠道糙率和不沖與不淤流速有關。U型斷面的渠道比降的大小取決于灌區地面的坡度和泥沙含量和，v越大就容易沖刷渠床；v過小就容易導致輸水能力降低，會導致淤積；渠道邊坡系數是邊坡水平方向投影長度與垂直方向投影長度的比值，比值越大則邊坡越緩，比值越小則邊坡越陡。所以，要根據渠床土壤地質與渠道深度來確定m值[3]。渠道斷面的寬深比可采用矩形斷面設計，若為土渠邊坡應根據土壤性質決定渠道斷面形狀。

1.3 跌水設計

農田水利渠道跌水的布設跌水布置是為防止渠道沖刷而設計的農田水工建筑物。根據目前的施工來看，農田水利渠道跌水的布設結果經常無人審核，設計差錯多且會直接投入使用。水利渠道跌水的布設總體上的合理性較差，施工難度超出了布設方范圍。為此，首先要保證施工的有效性，堅決抵制出現頻繁維護的情況。其次是選用一些質地優良的材料，根據國家的要求和相關標準來進行設計，以避免大的安全隱患[4]。跌水設計分為單級跌水和多級跌水兩種形式，對于跌差較小的地段采用直落式跌水。在各種流量下，應該滿足使跌水口前的水面不致快速降落；水面過分童高，會影響上游附近分水閘的引水流量。為了使上游渠道水深接近渠內原有水深，施工中可以把不同形式的跌水口安裝到水流跌落處。通常情況下，采用的是跌水口，進口護底以及翼墻。跌水口的過水斷面要將上游渠道與跌水口連結起來，進口翼墻的形狀以扭曲墻為基礎，且翼墻邊線與渠道中心線的夾角不大于40°。在支渠布置的設計時要根據實際的地形地貌來設計干、支渠的規劃圖紙。

1.4 渠底比降設計

在渠道的設計中，渠底比降一般以1/5 000左右為宜。根據未來的發展需要設計出合理的比降[5]。同時，需要考慮到其他工作的影響，單憑此項工作并不能解決所有的問題，要從全局考慮才能創造出較大的經濟效益和社會效益。

1.5 U型槽襯砌渠道防凍脹技術

U型槽混凝土襯砌節水效果明顯，雖然在渠道設計中采取了一定的防凍脹措施，但是運行后還存在不同程度的傾倒、鼓脹，不但降低了應有的防滲效果，而且也造成了U型的斷裂。支渠底板通過一個夏秋季的運行，開化后有的底板斷裂。有的渠段出現了渠底的2～5 cm隆起。為此，需要進行底板隆起的處理。挖開底板去除淤泥后更換砂石。在地下水位較高的渠段，可采用排除外來水的方式進行處理。

2 小型農田水利渠道的施工技術

2.1 U型槽的施工

2.1.1 U型槽的預制

小型農田水利渠道施工的第一步就是U型槽的預制，預制所使用的機械設備要求制作流程簡單、成本投入低且有著極大的優勢。U型槽混凝土預制件的制作主機安裝兩個相同規格或不同規格的模具及壓頭，兩套模具可以分型生產。預制的定型U型槽鋼模，使用前必須檢查鋼模的表面是否平整和光滑，如果不達標，必須及時改造或者是更換。U型槽的制作時，必須減少施工工序，避免因過多的運輸導致過多的損耗。

2.1.2 實施混凝土配比的試驗

以小型農田水利渠道設計的技術水平以及水泥砂石料為依據，采取的混凝土配比為C20強度等級，普通硅酸鹽31.3級水泥，卵石、砂、水泥比為2.0∶1.5∶1.0的水灰比，2.0～2.5的中粗砂細度，如果骨料級配不能符合設計就適當在其中摻入早強減水劑與粉煤灰[6]。

2.1.3 預制U型槽的養護技術

制作工藝中，混凝土的材料數量采用過磅稱重控制。通過試驗強制振動成形，唾沫后推到養護場待凝，砼終凝后定期灑水，常溫下養護10 d即可出場。

2.1.4 U型槽的安裝

2.1.4.1 基礎挖填

U型槽是水力學性能好，對來自外部的凍脹力的抵抗力較強U型渠槽的材料要根據砂漿自身含水量嚴格控制水灰比其允許值抗滲及和易性要求。挖填過程分為三個階段，第一步是挖的過程中用少量U型槽的土渠中作樣板每12 m安放一塊，并進行上下水平移動檢查。第二步是渠槽處理，在填土橫直過程中應確保U型基槽挖掘時具有準確性。有的渠段為防止濕陷或不均勻沉陷，施工前必須進行渠床土層壓實。在挖填土方完成以后，將U型槽以18 m左右為宜放置在土渠里面留以參考使用。在對基礎土施工過程中，應當將渠底的位置放置適當的墊層，避免發生倒流的現象發生。第三步是機械開挖基槽。粗土開挖時要預留足夠厚度土層，在開挖成型的基槽上澆筑墊層。

2.1.4.2 U型槽的安裝

基槽開挖成型后，將C15強度等級的細石混凝土澆注成厚度為5 cm，按所設計的比降間隔6～8 m將一塊U型槽安裝于控制點處，將砼U型槽置于基槽后，水平尺以控制線為基準，經檢查符合要求后在接頭處還須留設40 mm寬的縫隙，鋪設沉降穩定后再校正，之后用水泥砂漿灌實并抹平。勾縫后要保持濕潤。再次，U型槽鋪設自下游使接頭面向上游按正確的軸線和坡度鋪設，鋪設過程中要盡可能使軸線取直[7]。

2.2 渠道防滲技術

為了使農田獲得足夠而合適的水分，要盡可能地使得單位水量灌溉農田面積達到最大，從而取得灌溉效益最大化。目前我國建成了許多具有農業現代化特征的新型干渠。但很多小型和偏遠地區的農田仍然還處于灌溉效率非常低的局面，一些渠道存在著嚴重的滲漏狀況。所以，為了避免出現滲漏問題，一是將渠基土夯實或在渠床表面鋪筑一層夯實的土料防滲層。二是襯砌施工。目前在大多數農田水利工程建設中，對渠道的襯砌設計是一個很重要的環節，其直接影響農田水利建設施工的質量。坡面修整完成后，驗收合格后用反鏟進行粗削坡，修整完成后壓實坡面。三是采用混凝土U型槽技術進行小型農田渠道施工，其具有運行維修成本低，防滲效果好且節約了土地資源等優勢。

3 結語

小型農田水利渠道的設計與施工對于提升灌溉水源利用率來說非常重要。混凝土U型槽技術極大的提高了水源利用率，對整個灌區區域農業作物生長繁衍的具有極大的推進作用。

參考文獻

[1]李夢琳.小型農田水利灌溉面臨的主要問題分析[J].黑龍江水利科技，2014（11）：34-35.

[2]盧偉敏.農田水利灌溉工程的規劃設計[J].江西建材，2012（2）：78-79.

[3]孟吉男.我國農田水利灌溉現存的主要問題及解決對策[J].科技創業家，2013（14）：103-104.

[4]張新剛.農田水利渠道的設計及施工探討[J].四川水泥，2014（5）：172-173.

[5]王磊.小型農田水利工程中的渠道設計分析[J].江西建材，2013（24）：170-171.

[6]李振球.對小型農田水利工程中渠道設計的探究[J].黑龍江科技信息，2014（2）：200-201.

[7]張正寧.農村農田水利工程中的渠道設計分析[J].黑龍江建材，2013（11）：165-167.

（責任編輯：劉昀）