淺析小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)計與施工問題

雷偉麗

摘 要 農(nóng)田水利渠道在我國分布廣泛，并在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，其設(shè)計與施工問題備受農(nóng)業(yè)經(jīng)濟人士的關(guān)注。水利渠道的更新與改造技術(shù)不僅縮減了施工工期，而且還大幅度提升了農(nóng)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(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行，取決于農(nóng)田水利工程中的渠道設(shè)計質(zhì)量和與施工技術(shù)。基于此，結(jié)合工作實踐經(jīng)驗，闡述小型農(nóng)田水利工程設(shè)計中的渠道設(shè)計與施工管理問題。

關(guān)鍵詞 小型農(nóng)田；水利渠道；設(shè)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(nóng)田水利工程的渠道設(shè)計與施工屬于輸水配水設(shè)施范疇，是小型農(nóng)田水利工程建設(shè)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(nóng)田水利工程的規(guī)模和結(jié)構(gòu)也不盡相同。雖然形態(tài)各異，但還是具有技術(shù)上的不可分性，能促使整個項目同時建成。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)步發(fā)展，部分小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)計與計劃經(jīng)濟下的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)值與建設(shè)標準不相適應(yīng)，同時因施工過程中的技術(shù)不過關(guān)，影響了了小型農(nóng)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(tǒng)一規(guī)劃，確保小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)計與施工的合理化與科學(xué)化。進一步加強相關(guān)設(shè)計研究，優(yōu)化施工管理策略并形成良性循環(huán)機制。

1 小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)計

1.1 材料

水利渠道的施工材料直接影響小型農(nóng)田水利渠道的質(zhì)量、使用功能以及使用年限等[1]。因此，在選擇農(nóng)田水利渠道的材料時，一是應(yīng)選擇質(zhì)量好的材料保證農(nóng)田水利渠道的性能；二是必須考慮到季節(jié)問題，不同季節(jié)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(nóng)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(nóng)田造成負面影響；四是應(yīng)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(yīng)選擇經(jīng)濟性良好的材料，因為農(nóng)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(shè)計

1.2.1 U型槽縱斷面設(shè)計

U型槽縱斷面設(shè)計是基于施工方案與施工圖的編制設(shè)計的基礎(chǔ)上，為有效保證最大限度地使渠道工程占用面積最小，依據(jù)合理優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟指標對農(nóng)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(shè)計應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蝸泶_定灌區(qū)走向，灌區(qū)的縱坡必須符合實際的地理高線、當(dāng)?shù)氐墓喔纫蟆⑺牧髁縼砭C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(shè)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(jù)所在灌溉區(qū)域的面積與實際情況計算斗渠、支渠與干渠等渠道設(shè)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(nèi)的規(guī)格尺寸。

1.2.2 U型槽橫斷面設(shè)計

U型斷面的小型農(nóng)田渠道橫斷面設(shè)計，不同地域都是采用設(shè)計流量：

其中i為渠道比降，W是過水?dāng)嗝妫琑為水力半徑，C是謝才系數(shù)。

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(guān)，同時也與邊坡系數(shù)、渠道糙率和不沖與不淤流速有關(guān)。U型斷面的渠道比降的大小取決于灌區(qū)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(dǎo)致輸水能力降低，會導(dǎo)致淤積；渠道邊坡系數(shù)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(jù)渠床土壤地質(zhì)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(shè)計，若為土渠邊坡應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)決定渠道斷面形狀。

1.3 跌水設(shè)計

農(nóng)田水利渠道跌水的布設(shè)跌水布置是為防止渠道沖刷而設(shè)計的農(nóng)田水工建筑物。根據(jù)目前的施工來看，農(nóng)田水利渠道跌水的布設(shè)結(jié)果經(jīng)常無人審核，設(shè)計差錯多且會直接投入使用。水利渠道跌水的布設(shè)總體上的合理性較差，施工難度超出了布設(shè)方范圍。為此，首先要保證施工的有效性，堅決抵制出現(xiàn)頻繁維護的情況。其次是選用一些質(zhì)地優(yōu)良的材料，根據(jù)國家的要求和相關(guān)標準來進行設(shè)計，以避免大的安全隱患[4]。跌水設(shè)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(yīng)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(nèi)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?dāng)嗝嬉獙⑸嫌吻琅c跌水口連結(jié)起來，進口翼墻的形狀以扭曲墻為基礎(chǔ)，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(shè)計時要根據(jù)實際的地形地貌來設(shè)計干、支渠的規(guī)劃圖紙。

1.4 渠底比降設(shè)計

在渠道的設(shè)計中，渠底比降一般以1/5 000左右為宜。根據(jù)未來的發(fā)展需要設(shè)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(chuàng)造出較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.5 U型槽襯砌渠道防凍脹技術(shù)

U型槽混凝土襯砌節(jié)水效果明顯，雖然在渠道設(shè)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(yīng)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(xiàn)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(nóng)田水利渠道的施工技術(shù)

2.1 U型槽的施工

2.1.1 U型槽的預(yù)制

小型農(nóng)田水利渠道施工的第一步就是U型槽的預(yù)制，預(yù)制所使用的機械設(shè)備要求制作流程簡單、成本投入低且有著極大的優(yōu)勢。U型槽混凝土預(yù)制件的制作主機安裝兩個相同規(guī)格或不同規(guī)格的模具及壓頭，兩套模具可以分型生產(chǎn)。預(yù)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(dǎo)致過多的損耗。

2.1.2 實施混凝土配比的試驗

以小型農(nóng)田水利渠道設(shè)計的技術(shù)水平以及水泥砂石料為依據(jù)，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(shè)計就適當(dāng)在其中摻入早強減水劑與粉煤灰[6]。

2.1.3 預(yù)制U型槽的養(yǎng)護技術(shù)

制作工藝中，混凝土的材料數(shù)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(yǎng)護場待凝，砼終凝后定期灑水，常溫下養(yǎng)護10 d即可出場。

2.1.4 U型槽的安裝

2.1.4.1 基礎(chǔ)挖填

U型槽是水力學(xué)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(jù)砂漿自身含水量嚴格控制水灰比其允許值抗?jié)B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(yīng)確保U型基槽挖掘時具有準確性。有的渠段為防止?jié)裣莼虿痪鶆虺料荩┕で氨仨氝M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(chǔ)土施工過程中，應(yīng)當(dāng)將渠底的位置放置適當(dāng)?shù)膲|層，避免發(fā)生倒流的現(xiàn)象發(fā)生。第三步是機械開挖基槽。粗土開挖時要預(yù)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(shè)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(jīng)檢查符合要求后在接頭處還須留設(shè)40 mm寬的縫隙，鋪設(shè)沉降穩(wěn)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(shè)自下游使接頭面向上游按正確的軸線和坡度鋪設(shè)，鋪設(shè)過程中要盡可能使軸線取直[7]。

2.2 渠道防滲技術(shù)

為了使農(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)現(xiàn)代化特征的新型干渠。但很多小型和偏遠地區(qū)的農(nóng)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(xiàn)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(shù)農(nóng)田水利工程建設(shè)中，對渠道的襯砌設(shè)計是一個很重要的環(huán)節(jié)，其直接影響農(nóng)田水利建設(shè)施工的質(zhì)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(shù)進行小型農(nóng)田渠道施工，其具有運行維修成本低，防滲效果好且節(jié)約了土地資源等優(yōu)勢。

3 結(jié)語

小型農(nóng)田水利渠道的設(shè)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(shù)極大的提高了水源利用率，對整個灌區(qū)區(qū)域農(nóng)業(yè)作物生長繁衍的具有極大的推進作用。

參考文獻

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（責(zé)任編輯：劉昀）